安装 KP400 Basic color PN

 

①	夹紧端子的开口	⑤	功能键
②	电源接口	⑥	控制键
③	PROFINET 接口	⑦	数据输入键
④	显示屏

 

①	铭牌	④	功能接地的接口
②	嵌入式密封件	⑤	标签条导槽
③	接口名称

确定安装地点

请选择允许的地点之一安装操作设备。 允许的安装地点在以下段落中说明。

水平的安装地点

	所有 Basic 操作设备都适合横向安装。 横式设备垂直安装时的最高环境温度为 50 ℃
	以下 Basic 操作设备也可竖向安装： KTP400 Basic KTP600 Basic 竖式设备垂直安装时的最高环境温度为 40 ℃

适当的安装位置

Basic 操作设备可自行通风。 可垂直或倾斜安装于： 安装箱内 开关柜内 配电板上 斜架上

小心 超出环境温度 如果超出了操作设备运行允许的最高环境温度，则需要使用外部通风设备。 否则将损坏操作设备并丧失操作设备的许可及保修。

所需工具和附件

	一字改锥，2 号
	夹紧端子类型	针对操作设备	所需数量
	铝质夹紧端子	KTP400 Basic mono	5
		KTP600 Basic	6
		KTP1000 Basic	12
		TP1500 Basic：	14
	塑料夹紧端子	KP300 Basic	4
		KP400 Basic	7
		KTP400 Basic color	5

安装操作设备

如果需要，将嵌入式密封件插入操作设备背面的槽内。 确定嵌入式密封件没有扭转。 要达到防护等级 IP65 的要求，需要正确放入嵌入式密封件。 将操作设备从前面装入安装截面。 注意，露出的标签条不能夹在安装截面与操作设备之间。

用铝质夹紧端子固定操作设备

	将第一个夹紧端子放在操作设备背面开口的第一个位置上。 注意您所装操作设备的夹紧端子位置要与以下表格中的图示一致。 用 2 号螺丝刀固定夹紧端子。允许的最大扭矩为 0.2 Nm。 重复第 1 至第 2 步，固定其他所有用于固定操作设备的夹紧端子。

用塑料夹紧端子固定操作设备

如果夹紧端子和螺钉分开包装，则将每根螺钉以更少的圈数旋进夹紧端子的孔眼中。 将第一个夹紧端子插入相应的开口。 用 2 号螺丝刀固定夹紧端子。允许的最大扭矩为 0.2 Nm。 重复第 1 至第 3 步，固定其它所有用于固定操作设备的夹紧端子。

标记功能键

KP300 Basic 无可标记的功能键。

提示 不要在键盘上标记功能键。 可写入的压制薄膜适合作为标签条使用。 标签条允许的厚度为 0.15 mm。 不适宜用纸制标签条。

在电脑上加工样品。 样品在 WinCC/WinCC flexible DVD 上的路径为“CD_3\Documents\ \Slides”，或者可以登录以下网页： 基础面板的下载 在薄膜上打印已加工的样品。 用定影喷雾喷洒标签条。 等待约 5 分钟，直到定影喷雾凝固变干。 剪切标签条。 将标签条的棱角剪下 45°，以便更容易地插入。 将标签条插入导槽底部。 标签条仍有约 3 cm 露在导槽外。 测量标签条样品，使功能键的标记摆放正确。 标签条不需锁定。

6ES7 392-1AJ00-0AA0规格参数及型号为此，位于慕尼黑的西门子智能系统与控制全球技术领域（GTF）部门的Volkmar Sterzing及其CT团队开发了一种可以实现以上功能的新方法。使用所谓的递归神经网络，研究人员可以描绘燃气轮机的整个运转过程，并准确预测其产出。Sterzing解释说：“过去，我们只能了解到这些过程在某一时刻的状态。而现在，使用这个新方法，我们可以掌握在这个特定时刻之前及之后的运行情况。”Sterzing表示，利用这种方法，研究人员不仅可以查明过去发生了什么，还可以预见未来会发生什么。这种动态的描绘可以确认其中的变化，充分利用有利的变化，同时弱化可能产生负面影响的变化，并相应地调整维保计划。

未来，个人能源代理将使用装有学习软件的专业电表箱（左图）来操作顾客和电力公司之间的电力交易。

CT研究人员已经将他们从燃气轮机中学到的知识应用在相关领域内，例如优化风电机组及整个风电场。作为热心航海比赛船员的一份子，Sterzing知道在比赛中每时每刻都需要关注波浪、风速和对手的船只，这样才能决定驾驭船只的最佳方式。否则，如果无法预测未来的变化，就不能规划最合适的路线。在这种办法的启发下，他为风电机组发明了一种软件系统，这种系统的基础是能够测量大约十种因素的传感器，包括风速、乱流度、温度和气压。算法将这些数据和风电场发电量联系起来，这样软件就能够从数以千计的关系中学习并学会如何在新情况下应用已有的知识。

西门子研究人员现在正在测试该系统。

随着对不同情况的学习，系统越来越擅长独立预测，知道哪种情况下，旋转叶片的入射角或发电机速度快慢的改变，使得风电机组能够从风中获得最大的产出。这种方法可以将风电机组的产出提高0.5个百分点。听起来似乎不多，但是对一个大型风电场而言就是很显著的效果。在过去的六个月里，瑞典Lillgrund风电场进行的实验已经表明，正是得益于从自己的行为中独立学习的能力，即所谓的自主学习，风电场提高了发电量，这相当于额外添加了一台风电机组所生产的电量。如果一家工厂的内部发电厂发生故障，为了恢复电网的平衡，可切断无关紧要的系统的电源。全新研制的西门子自动甩负系统，能够以闪电般的速度做出反应，防止在这种情况下，出现电网不稳定现象。

高音喇叭报警：故障即将发生。发电机轴承过热，让炼油厂的电网一秒之内损失了近万千瓦的电能。电网电压迅速下降，而且交流（AC）频率会降到确保可靠供电的50赫兹以下。如果加热器、冷却装置等机械设备继续运行，电网将彻底崩溃，从而导致停产、生产设备受损，相关成本可能在很短时间内飙升至数百万欧元。

虽然上文所述情景是虚构的，但其可能产生的影响是真实的。如果一家大型工厂内部发电厂及由其供电的电网发生故障，所导致的停工损失及相关经济损失可能非常巨大。某些工艺过程（比如液化气压缩或钢熔）不能中断，因此，必须采取相应手段，防止公共电网对上述工艺过程的电力供应中断。所以，许多能源密集型工业企业（比如炼油厂和钢铁厂）内部建有半自主电网，以消除电网供电中断可能造成的影响。此外，这些企业建立内部电网还有另外一个原因——公共电网的峰值负荷电力非常昂贵，也就是说，建设内部电网是值得的。

信号模块是 SIMATIC S7-300 与过程相连的接口。
大量不同的数字量和模拟量模块可精确提供每种任务所需的输入/输出。
数字量和模拟量模块在通道数目、电压和电流范围、隔离、诊断和报警功能等方面有所不同。 
对于在此列举的所有模块系列，SIPLUS 部件也可应用在扩展温度范围 -25 - +60℃ 以及腐蚀性环境/冷凝环境中。
另外，面向安全的应用中还可使用故障安全模块。

• 数字量输入/输出模块具有下列机械特性：

  紧凑型设计

  坚固的塑料机壳里包括：

  • 绿色 LED，用于指示输入/输出的信号状态

  • 前连接器插座，通过前门保护

  • 前门上的标签区。

  • 连接器针脚分配，用于在前门内部进行配线。

  安装方便

  模块安装在 DIN 导轨上并通过总线连接器连接到相邻模块。没有插槽规则；输入地址由插槽决定。

  当在 ET 200M 分布式 I/O 系统中与有源总线模块一起使用时，可以对数字量输入/输出模块进行热插拔，而不会有任何反应。其它模块继续工作。

  方便用户接线

  装置单元通过连接器连接。当首次连接模块时，编码设备锁定在连接器中，这样该连接器只能适合于同样类型的模块。更换模块时，对于新的同类型模块，可原封不动保持前连接器的接线状态。这样可以避免在更换模块的过程中将已接线的前连接器插入到错误模块中。

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  S7-300是SIMATIC控制器中销售量最多的产品，它已成功地用于范围广泛的自动化领域。S7-300 的重点在于为生产制造工程中的系统解决方案提供一个通用的自动化平台。这就是说，S7-300 是用于集中式或分布式结构的解决方案。坚持不懈的创新和改革使S7-300这个广泛应用的自动化平台能持续不断的升值概述。
   

  数字量输入/输出模块用于处理自动化系统中的数字量输入/输出任务。 可通过这些模块连接数字量传感器和执行器。

西门子CPU模块6ES7321-1BH02-0AA0

PLC梯形图程序设计的常用方法——转换法

就是将继电器电路图转换成与原有功能相同的PLC内部的梯形图。这种等效转换是一种简便快捷的编程方法，其一，原继电控制系统经过长期使用和考验，已经被证明能完成系统要求的控制功能；其二，继电器电路图与PLC的梯形图在表示方法和分析方法上有很多相似之处，因此根据继电器电路图来设计梯形图简便快捷；其三，这种设计方法一般不需要改动控制面板，保持了原有系统的外部特性，操作人员不用改变长期形式的操作习惯。
（1） 基本方法。
根据继电器电路图来设计PLC的梯形图时，关键是要抓住它们的一一对应关系，即控制功能的对应、逻辑功能的对应以及继电器硬件元件和PLC软件元件的对应。
（2） 转换设计的步骤。
1） 了解和熟悉被控设备的工艺过程和机械动作情况，根据继电器电路图分析和掌握控制系统的工作原理。
2） 确定PLC的输入信号和输出信号，画出PLC的外部接线图。
3） 确定PLC梯形图中的辅助继电器（M）和定时器（T）的元件号。
4） 根据上述对应关系画出PLC的梯形图并进一步优化使梯形图既符合控制要求又具有合理性、条理性和可靠性。

可编程控制器应用系统设计与调试的主要步骤，如图1 所示。

（1）    深入了解和分析被控对象的工艺条件和控制要求

1)  被控对象就是受控的机械、电气设备、生产线或生产过程。

2)  控制要求主要指控制的基本方式、应完成的动作、自动工作循环的组成、必要的保护和联锁等。对较复杂的控制系统，还可将控制任务分成几个独立部分，这种可化繁为简，有利于编程和调试。

图1 控制系统一般设计步骤

（2）    确定 I/O 设备

根据被控对象对 PLC 控制系统的功能要求，确定系统所需的用户输入、输出设备。常用的输入设备有按钮、选择开关、行程开关、传感器等，常用的输出设备有继电器、接触器、指示灯、电磁阀等。

（3）    选择合适的 PLC 类型

根据已确定的用户 I/O 设备，统计所需的输入信号和输出信号的点数，选择合适的 PLC 类型，包括机型的选择、容量的选择、 I/O 模块的选择、电源模块的选择等。

（4）    分配 I/O 点

分配 PLC 的输入输出点，编制出输入 / 输出分配表或者画出输入 / 输出端子的接线图。接着九可以进行PLC 程序设计，同时可进行控制柜或操作台的设计和现场施工。

（5）    设计应用系统梯形图程序

根据工作功能图表或状态流程图等设计出梯形图即编程。这一步是整个应用系统设计的最核心工作，也是比较困难的一步，要设计好梯形图，首先要十分熟悉控制要求，同时还要有一定的电气设计的实践经验。

（6）    将程序输入 PLC

当使用简易编程器将程序输入 PLC 时，需要先将梯形图转换成指令助记符，以便输入。当使用可编程序控制器的辅助编程软件在计算机上编程时，可通过上下位机的连接电缆将程序下载到 PLC 中去。

（7）    进行软件测试

程序输入 PLC 后，应先进行测试工作。因为在程序设计过程中，难免会有疏漏的地方。因此在将 PLC 连接到现场设备上去之前，必需进行软件测试，以排除程序中的错误，同时也为整体调试打好基础，缩短整体调试的周期。

（8）    应用系统整体调试

在 PLC 软硬件设计和控制柜及现场施工完成后，就可以进行整个系统的联机调试，如果控制系统是由几个部分组成，则应先作局部调试，然后再进行整体调试；如果控制程序的步序较多，则可先进行分段调试，然后再连接起来总调。调试中发现的问题，要逐一排除，直至调试成功。

（9）    编制技术文件

系统技术文件包括说明书、电气原理图、电器布置图、电气元件明细表、 PLC 梯形图。

PLC容量的选择步骤与原则

 PLC的容量包括I／O点数和用户存储容量两个方面。

(一)I／O点数的选择

PLC平均的I／O点的价格还比较高，因此应该合理选用PLC的I／O点的数量，在满足控制要求的前提下力争使用的I／O点最少，但必须留有一定的裕量。

通常I／O点数是根据被控对象的输入、输出信号的实际需要，再加上10％~15％的裕量来确定。

 (二) 存储容量的选择

用户程序所需的存储容量大小不仅与PLC系统的功能有关，而且还与功能实现的方法、程序编写水平有关。一个有经验的程序员和一个初学者，在完成同一复杂功能时，其程序量可能相差25％之多，所以对于初学者应该在存储容量估算时多留裕量。

PLC的I／O点数的多少，在很大程序上反映了PLC系统的功能要求，因此可在I／O点数确定的基础上，按下式估算存储容量后，再加20％~30％的裕量。

存储容量（字节）＝开关量I／O点数×10 ＋ 模拟量I／O通道数×100

另外，在存储容量选择的同时，注意对存储器的类型的选择。

西门子STEP 7-Micro/WIN 32编程软件的安装与参数设置

1 系统要求

操作系统：bbbbbbs 95、bbbbbbs 98、bbbbbbs ME或 bbbbbbs 2000

计算机：IBM 486以上兼容机，内存8MB以上，VGA显示器，至少50MB以上硬盘空间，bbbbbbs 支持的鼠标。

通信电缆：PC/PPI电缆（或使用一个通信处理器卡），用来将计算机与PLC连接。

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2 软件安装

STEP 7-Micro/WIN 32编程软件在一张光盘上，用户可按以下步骤安装：

①将光盘插入光盘驱动器。

②系统自动进入安装向导，或单击“开始”按钮启动bbbbbbs 菜单。

③单击“运行”菜单。

④按照安装向导完成软件的安装。

⑤在安装结束时，会出现是否重新起动计算机选项 。

3 硬件连接

可以用PC/PPI电缆建立个人计算机与PLC之间的通信。这是单主机与个人计算机的连接，不需要其他硬件，如调制解调器和编程设备等。

典型的单主机连接及CPU组态如下图所示。

4 参数设置

安装完软件并且设置连接好硬件之后，可以按下面的步骤核实默认的参数：

（1）在STEP 7-Micro/WIN 32运行时单击通信图标，或从菜单中选择View中选择选项Communications，则会出现一个通信对话框。

（2）在对话框中双击PC/PPI电缆的图标，将出现PG/PC接口的对话框。

（3）单击Properties按钮，将出现接口属性对话框，如图8.16所示。检查各参数的属性是否正确，其中通信波特率默认值为9600波特。

S7-200系列PLC的计数器指令

 1）类型及编号

      CTU——增计数

CTD——减计数        C0～C255

CTUD——增减计数

 计数器6个要素：  指令格式（类型、编号等）    预置值——PV

         使能——CU、CD            复位——R、LD

                   当前值——Cxxx             计数器状态（位）——与定时器类似

2）功能、时序图及应用示例

 

  此例为一个增减计数器的应用示例，其与MODICON  PLC计数器指令的比较，同学可自己进行，并注意到，计数器指令的使能均是采样上升沿（“0” →“1” ）。

什么是状态字？状态字的作用 ——西门子S7系列PLC

 状态字用于表示CPU执行指令时所具有的状态。一些指令是否执行或以何方式执行可能取决于状态字中的某些位；执行指令时也可能改变状态字中的某些位，也能在位逻辑指令或字逻辑指令中访问并检测他们。状态字的结构如下：

   31……………9     8    7    6    5    4    3     2    1    0

BR

CC1

CC0

OS

OV

OR

STA

RLO

（1）       首位检测位（）

状态字的位0称为首位检测位。若位的状态为0，则表明一个梯形逻辑网络的开始，或指令为逻辑串的第一条指令。CPU对逻辑串第一条指令的检测（称为首位检测）产生的结果直接保存在状态字的RLO位中，经过首次检测存放在RLO中的0或1被称为首位检测结果。位在逻辑串的开始时总是0，在逻辑串指令执行过程中位为1，输出指令或与逻辑运算有关的转移指令（表示一个逻辑串结束的指令）将清0。

（2）       逻辑操作结果（RLO）

状态字的位1称为逻辑操作结果RLO（Result of Logic Operation）。该位存储逻辑指令或算术比较指令的结果。在逻辑串中，RLO位的状态能够表示有关信号流的信息。RLO的状态为1，表示有信号流（通）；为0，表示无信号流（断）。可用RLO触发跳转指令。

（3）       状态位（STA）

状态字的位2称为状态位。状态位不能用指令检测，它只是在程序测试中被CPU解释并使用。如果一条指令是对存储区操作的位逻辑指令，则无论是对该位的读或写操作，STA总是与该位的值取得一致；对不访问存储区的位逻辑指令来说，STA位没有意义，此时它总被置为1。

（4）       或位（OR）

状态字的位3称为或位（OR）。在先逻辑“与”后逻辑“或”的逻辑串中，OR位暂存逻辑“与”的操作结果，以便进行后面的逻辑“或”运算。其它指令将OR位清0。

（5）       溢出位（OV）

状态字的位4称为溢出位。溢出位被置1，表明一个算术运算或浮点数比较指令执行时出现错误（错误：溢出、非法操作、不规范格式）。后面的算术运算或浮点数比较指令执行结果正常的话OV位就被清0。

（6）       溢出状态保持位（OS）

状态字的位5称为溢出状态保持位（或称为存储溢出位）。OV被置1时OS也被置1；OV被清0时OS仍保持。所以它保存了OV位，可用于指明在先前的一些指令执行中是否产生过错误。只有下面的指令才能复位OS位：JOS（OS=1时跳转）；块调用指令和块结束指令。

（7）       条件码1（CC1）和条件码0（CC0）

状态字的位7和位6称为条件码1和条件码0。这两位结合起来用于表示在累加器1中产生的算术运算或逻辑运算结果与0的大小关系；比较指令的执行结果或移位指令的移出位状态。详见表4.4.2.1和表4.4.2.2。

4.4.2.1算术运算后的CC1和CC0

CCl	CCO	算术运算 无溢出	整数算术运算 有溢出	浮点数算术运算 有溢出
0	0	结果＝0	整数加时产生负范围溢出	平缓下溢
0	1	结果＜0	乘时负范围溢出；加、减、取负时正溢出	负范围溢出
1	0	结果＞0	乘、除时正溢出；加、减时负溢出	正范围溢出
1	1	－	在除时除数为0	非法操作

4.4.2.2 比较、移位和循环移位、字逻辑指令后的CC1和CC0

CCl	CCO	比较指令	移位和循环指令	字逻辑指令
0	0	累加器2＝累加器1	移位＝0	结果＝0
0	1	累加器2＜累加器1	－	－
1	0	累加器2＞累加器1	－	结果≠0
1	1	不规范 (只用于浮点数比较)	移出位＝1	－

（8）       二进制结果位（BR）

状态字的位8称为二进制结果位。它将字处理程序与位处理联系起来，在一段既有位操作又有字操作的程序中，用于表示字操作结果是否正确（异常）。将BR位加入程序后，无论字操作结果如何，都不会造成二进制逻辑链中断。在LAD的方块指令中，BR位与ENO有对应关系，用于表明方块指令是否被正确执行：如果执行出现了错误，BR位为0，ENO也为0；如果功能被正确执行，BR位为1，ENO也为1。

在用户编写的FB和FC程序中，必须对BR位进行管理，当功能块正确运行后使BR位为1，否则使其为0。使用STL指令SAVE或LAD指令——（SAVE），可将RLO存入BR中，从而达到管理BR位的目的。当FB或FC执行无错误时，使RLO为1并存入BR，否则，在BR中存入0。

水塔的PLC控制举例

1．问题的提出：水塔的作用是通过水泵把地下水抽压到塔顶的水塔内储存，以保证供水系统有一定的压力。如图1-1所示。

 

2．问题的解决：水泵通常采用笼型三相交流异步电动机拖动。所以，水塔的控制实际上就是三相异步电动机的控制。方法有人工控制和自动控制。

首先介绍最简单的水塔控制方法——人工控制。

3．控制原理图  图1-2（a）和（b）分别为闸刀开关（或铁壳开关）和低压断路器控制的水泵控制原理图。由于闸刀开关和低压断路器通断电源需人工操作，所以该电路称水塔供水的人工控制，（c）为控制元件和交流电动机的实物图,

 

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4．控制原理与特点说明

（1）原理图只是表示各电器元件之间的逻辑关系。如将刀开关或断路器处于合闸位置，笼型三相交流异步电动机就接通三相电源，电动机起动运行；操作该开关使其断开，水泵就停止运行，不画实物而是用国家标准规定的符号表示器件名称。

（2)电器元件之间通过导线接通电源，控制三相交流异步电动机运转。同一电器元件应根据不同的控制对象（三相交流异步电动机）、应用场合选择其大小、颜色、极数等参数。

（3）水泵抽水只要单方向旋转，所以电动机是单向运行，但应选好电动机的转向与水泵要求的转向一致。

（4）实现一个控制目标（如水泵电动机单方向旋转），可以选择不同的电器元件和控制电路，但一些辅助功能不一样。a图具有短路保护功能，可防止因电动机或电线出现相间短路或对地短路时造成对电源等电器的损害。b图除了有短路保护功能外，还有过载保护功能，后者可防止因水泵卡住或因欠压导致过载等故障造成损坏电动机的事故。如果需要有漏电保护功能，则要用带漏电保护功能的断路器。

（5）a图在电网失压后会发生自起动，可能引起不良后果。b图用了带失压保护的断路器在发生失压和欠压时，电路不会自起动，避免电动机或负载对人的伤害。

（6）水泵电机的起动和停止都必须人工手动操作，不能排除由于没有及时关机、开机而造成水塔溢水和供水系统停水的可能。

PLC节省输出点数的方法

（1）分组输出  如图7所示，当两组负载不会同时工作时，可通过外部转换开关或受PLC控制的电器触点进行切换，使PLC的一个输出点可以控制两个不同时工作的负载。

图7  分组输出

（2）矩阵输出  如图8所示为4×4矩阵输出电路，用8个输出点可控制16个负载。要使某个负载接通工作，只要它所在的行与列对应的输出继电器接通即可。例如，当Y010与Y004同时接通时，KM1得电吸合。应当注意的是：当只有某一行对应的输出继电器接通，各列对应的输出继电器才可以任意接通；或者当只有某一列对应的输出继电器接通，各行对应的输出继电器才可以任意接通。否则将会错误接通负载。因此，采用矩阵输出时，必须将同一时间段接通的负载安排在同一行或同一列中，否则将无法控制。

图8  矩阵输出

（3）并联输出  通断状态完全相同的负载，可以并联后共用PLC的一个输出点（要考虑PLC输出点的负载驱动能力）。例如PLC控制的交通信灯，               

对应方向（东与西对应、南与北对应）的灯通断规律完全相同，将对应的灯并联后可以节省一半的输出点。

（4）负载多功能化  一个负载实现多种用途。例如，在传统的继电控制系统中，一个指示灯只指示一种状态。在PLC控制系统中，利用PLC的软件很容易实现利用一个输出点控制指示灯的常亮和闪亮，这样就可以利用一个指示灯表示两种不同的信息，从而节省PLC的输出点。

（5）某些输出信号不进入PLC  系统中某些相对独立、比较简单的部分可以考虑不用PLC来控制，直接采用继电器控制即可。

（6）利用输出点扩展输出点  与利用输出点扩展输入点相似，也可以用输出点分时控制一组输出点的输出内容。例如：在输出端口上接有多位LED7段码显示器时，如果采用直接连接，所需的输出点是很多的。这时可使用图9的电路利用输出点的分时接通逐个点亮多位LED7段码显示器。

在图9所示的电路中，CD4513是具有锁存、译码功能的专用共阴极7图9  输出口扩展输出口

段码显示器驱动电路，两只CD4513的数据输入端A～D共用可编程序控制

器的4个输入端，其中A为最低位，D为最高位。LE端是锁存使能输入端，在LE信号的上升沿将数据输入端的BCD数据锁存在片内的寄存器中，并将该数译码后显示出来，LE为低电平时，显示器的数不受数据输入信号的影响。显然，N位显示器所占用的输出点P=4+N。图9中Y004及YOO5分别接通时，输出的数据分别送到上下两片CD4513中。

。

一套可精确设定（下图）的复杂系统，能够使企业内部电网稳定运行，有助于防止断电和停电故障的发生。

位于奥地利维也纳的西门子能源自动化解决方案公司的电网自动化专家Michael Eckl认为，“工业企业必须考虑偶尔发生的断电事故，而且老旧系统发生断电事故的频率更高。”Eckl对那些运行自有电厂的公司提出了宝贵建议。然而，这些工厂的电网通常会盲目扩张，并且最终由新旧混合设备和安全技术设备构成。

运行上述发电厂的公司都知道这一点，因此，这些公司制定了一系列旨在削减电力负荷的策略，即以一种有针对性的方式临时关闭高能耗系统。这些系统包含并非必不可少的机器设备、冷却装置与空调装置、电动机、熔炉、压缩机、泵机、照明系统等，其思路在于通过减少用电需求，解决电力供应短缺的问题。为此，工厂必须制备一份优先次序表，明确在特定环境条件下，哪些设备和机器将被关闭，以及在什么时间关闭。理想情况下，供电中断后，工厂应在不到一秒的时间立即停止运行，从而将系统不稳定导致电网彻底崩溃的可能性降至最低限度。

以往，当一台发电机发生故障时，调度中心的技术人员将决定甩掉哪些负荷，但是，这需要耗费太多时间，从而无法阻止灾难性事故的发生。后来开发的自动简易甩负系统，能够依照事先设定的方案，自动关闭特定用电区域。但问题是甩掉的用电负荷要么太多、要么太少。结果，工厂运行减慢，或者需要进行人工调整。

下一个重大进步涉及工业自动化系统，比如西门子的SIMATIC系统。目前，该系统的控制装置可统计电能输出量与需求量，并可依照预先制备的优先次序表自动甩掉部分负荷。其缺点在于该系统作为独立的能源自动化装置，有其自身的硬件、配线和维修要求，也就是说，它会增加系统的生命周期成本。

未来生活。考虑到上述种种情况，Eckl的团队开发出一套新的甩负系统（名为“高效网络与能源自动化系统”）。它是一套针对石油、天然气与钢铁行业而开发的解决方案，旨在解决电力生产与自动化控制彼此分离的问题。该系统将二者融为一体，共用一个减负与自动化信息通信网络，从而节约时间和金钱。

系统可为每一个负荷预先分配一个优先级。其控制装置不仅可对发电过程与电能需求进行不间断的监测，而且，举例来说，当一台发电机将在数秒钟内关闭时，还可计算每过一秒需要甩掉哪些负荷。显然，优先级较低的负荷将被首先甩掉。因此，该系统的软件始终延时运行数秒钟时间，以确保系统能够在足够短的时间内做出响应，从而防止电网失稳。

此外，该系统只会在特定时刻准确甩掉为保持电网稳定性需要甩掉的负荷。Eckl指出：“该系统不会对每只灯泡进行调节。相反，它只会甩掉数百千瓦乃至更高的“大”负荷。一般情况下，这类负荷包括短时间停运不会影响工厂运行的辅助设备，譬如采暖和空调系统。”

西门子系统的独特之处在于，该系统将三种不同的方法融为一体。除上述基于功率的快速甩负方法外，该系统还使用基于频率的传统减负方法。后者在应当保持在50赫兹的交流频率开始过度波动时使用。在多种错误同时发生——比如两台或多台发电机发生故障——时，可能出现这种波动。在上述情况下，保护继电器将切断预先确定的备用负荷。问题在于采用这种方法甩掉的负荷要么太多、要么太少。因此，这种方法只能作为在万不得已的情况下采取的下下之策。

第三种甩负方法是启用发电机备用容量，即在工厂需要时，马上让发电机输出更多电能。这些电能由正在工作并为电网供电的发电机提供。在并网用电负荷增加时，这可防止发生供不应求问题。

基于发电量和频率的甩负方法如果要真正凑效，必须以闪电般的速度完成。为此，西门子公司研发人员非常信任GOOSE（面向通用对象的变电站事件），它是IEC 61850通讯标准的重要组成部分。这部自动化技术标准旨在保证能够通过玻璃纤维光缆同时向所有用电系统发出警报。要求甩负的事件一旦确定，所有用电系统都将收到相关通知，而且都能依照警报发出之前计算得出的甩负计划做出反应。相关信号最多在70毫秒之内收到，速度之快足以在最短时间内消除任何不稳定现象。

完全独立于公共电网，并且能够提供自身所需的全部电能的独立电网极为罕见。此外，几乎所有拥有自备电厂和独立电网的大型工厂，仍然接驳公共电网，目的是能从公共电网获得更多电能，或将剩余电力输送给公共电网。设计自动甩负系统的唯一目的是确保内部电网的稳定性。内部电网可弥补公共电网的供电不足，或在公共电网由于用电需求太大导致价格太贵的情况下提供内部所需的电能。

虚拟发电厂。是否应当从更广泛的角度看待甩负技术和公共电网的关系，并将其与其他能源自动化技术相结合，是值得深入考虑的问题。一种方案是使用DEMS（西门子开发的分布式能源管理系统），该系统旨在优化虚拟发电厂——即将分布在不同地点的电厂以虚拟方式合为一体——的运行。Eckl及其同事正在开发一系列旨在提高经济效率的解决方案，从而优化与引入、自发和输出电力相关的成本。得出的结果可被用于制定内部发电机运行计划。

目前有两家工厂——一家位于萨迪亚特岛（阿拉伯联合酋长国阿布杜比的一个旅游小岛）、另一家是位于土耳其的炼油厂，已安装采用快速GOOSE告警装置的自动甩负系统，它们已成功通过相关试验。由于GOOSE是一个全球性通信标准，这种甩负系统未来的应用前景相当光明，它们同时适合于现有电网与新建电网。Eckl表示：“越来越多的工业

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