發(fā)布日期:2012-11-12 13:46 瀏覽次數(shù):
一、系統(tǒng)概述
根據(jù)某總部基地雨水泵站的規(guī)模及工藝要求,結(jié)合多年來南京康卓環(huán)境科技有限公司在水處理行業(yè)及多個(gè)泵站建設(shè)的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗(yàn),我們?cè)O(shè)計(jì)使用HMI+PLC系統(tǒng)為本次項(xiàng)目的自動(dòng)化系統(tǒng)構(gòu)成,再通過和其他各種外設(shè)的連接,從而實(shí)現(xiàn)對(duì)整體排水工藝的全過程自動(dòng)化控制系統(tǒng),并按照預(yù)定的程序?qū)ΜF(xiàn)場(chǎng)設(shè)備實(shí)現(xiàn)全方位的控制以及信號(hào)的采集和傳輸。
圖示2.1 控制原理示意圖
如上圖所示,在現(xiàn)場(chǎng)控制層,現(xiàn)場(chǎng)各設(shè)備信號(hào)輸入PLC的開關(guān)量輸入模塊(DI模塊),PLC的CPU通過邏輯運(yùn)算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為控制信號(hào),由開關(guān)量輸出模塊(DO模塊)輸出信號(hào),控制各泵動(dòng)作。另外通過超聲波液位計(jì)對(duì)系統(tǒng)的水位進(jìn)行測(cè)量,并將所測(cè)的數(shù)據(jù)傳輸至PLC的模擬量輸入模塊(AI模塊),PLC根據(jù)從觸摸屏上設(shè)定的各項(xiàng)參數(shù)(各液位的高度)實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全自動(dòng)控制。由上圖可知,在現(xiàn)場(chǎng)控制層的所有信號(hào)的采集和傳輸全部通過PLC控制柜來實(shí)現(xiàn)。
二、系統(tǒng)控制邏輯功能
系統(tǒng)的仿真圖(顯示在PLC控制柜的觸摸屏上)如上圖所示。主要控制設(shè)備為四臺(tái)水泵,編號(hào)如上圖依次編號(hào)。一臺(tái)超聲波液位計(jì),用于測(cè)量實(shí)時(shí)液位作為自動(dòng)控制信號(hào)。畫面顯示當(dāng)前液位的測(cè)量值,設(shè)定的六個(gè)液位的設(shè)定值,及是否到達(dá)該液位(“液位指示”下方的指示燈)。同時(shí)可選擇顯示各水泵運(yùn)行的時(shí)間累積。
控制方式,本系統(tǒng)控制方式分為:就地控制、集中手動(dòng)控制、集中自動(dòng)控制。
1、 就地控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開關(guān)在就地狀態(tài),各泵的啟?;ゲ魂P(guān)聯(lián),啟停操作在各泵對(duì)應(yīng)的控制柜上點(diǎn)動(dòng)按鈕操作。此模式下PLC柜上的觸摸屏僅顯示狀態(tài),不參與控制,對(duì)應(yīng)的控制按鈕無效。
2、 集中手動(dòng)控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開關(guān)在遠(yuǎn)方狀態(tài),各泵的啟停互不關(guān)聯(lián),啟停操作在PLC柜上的觸摸屏上點(diǎn)動(dòng)相應(yīng)按鈕執(zhí)行。同時(shí)觸摸屏上顯示各泵的工作狀態(tài)。
3、 集中自動(dòng)控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開關(guān)在遠(yuǎn)方狀態(tài),各泵的啟停不受人為控制,泵的狀態(tài)由PLC內(nèi)設(shè)定的程序及參數(shù)自行控制。觸摸屏上顯示各泵的工作狀態(tài)。
4、 系統(tǒng)自動(dòng)模式詳細(xì)分解:首先確定系統(tǒng)處于集中自動(dòng)控制模式下。確認(rèn)6個(gè)液位的設(shè)置參數(shù)符合實(shí)際要求(液位設(shè)定在“參數(shù)設(shè)定”頁面設(shè)定,該頁面不再附圖)。系統(tǒng)根據(jù)實(shí)際測(cè)量的液位自動(dòng)運(yùn)行,運(yùn)行模式如下:
1)、液位一液位較低,為保護(hù)水泵(缺水保護(hù)),當(dāng)水位由高水位回落至此水位以下時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停泵。
2)、液位二高于液位一,為啟動(dòng)一臺(tái)泵的信號(hào)。
3)、液位三高于液位二,液位由液位二升至液位三,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第二臺(tái)泵。
4)、液位四高于液位三,液位由液位三升至液位四,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第三臺(tái)泵。
5)、液位五高于液位四,液位由液位四升至液位五,系統(tǒng)自動(dòng)啟動(dòng)第四臺(tái)泵。
6)、液位六為較高液位,液位由液位五升至液位六,系統(tǒng)發(fā)出聲光報(bào)警信號(hào)。提醒用戶液位超高(警戒水位報(bào)警)。
7)先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵并非對(duì)應(yīng)1#、2#、3#、4#泵。系統(tǒng)根據(jù)啟動(dòng)的次數(shù)自動(dòng)輪換起泵,先進(jìn)次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進(jìn)、二、三、四臺(tái)泵對(duì)應(yīng)泵為4#、1#、2#、3#泵。當(dāng)其中的一臺(tái)泵發(fā)生故障時(shí),立即切換下一臺(tái)泵自動(dòng)投入運(yùn)行。
8)、液位是否到達(dá)的狀態(tài)由液位指示燈顯示,藍(lán)色表示未到達(dá),紅色表示到達(dá)。液位的設(shè)定值由每液位指示燈右側(cè)的數(shù)值顯示器顯示。
9)、無論控制模式處于何種模式,各泵的運(yùn)行都進(jìn)行累計(jì)計(jì)時(shí),計(jì)時(shí)時(shí)間顯示在如圖所示的控制柜右側(cè)。
三、系統(tǒng)選型
在整個(gè)監(jiān)控系統(tǒng)的“心臟”——工業(yè)可編程控制器PLC的選型方面,我們經(jīng)過反復(fù)、多次地比較發(fā)現(xiàn),西門子公司的S7-200系列PLC正是我們所追求的高性價(jià)比的PLC產(chǎn)品:
性能可靠:性能上完全滿足和超越設(shè)計(jì)要求;
使用成熟:在供排水行業(yè),電力、污水處理等行業(yè)應(yīng)用;
性價(jià)比高:與其他公司PLC相比;具有品牌和質(zhì)量?jī)?yōu)勢(shì);價(jià)格適中;
網(wǎng)絡(luò)功能強(qiáng)大:這也是品牌的特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì);
升級(jí)方便:從技術(shù)上可以隨時(shí)升級(jí)和代。
PLC控制柜配置元器件品牌一覽表 |
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序號(hào) |
名稱 |
型號(hào)(系列) |
品牌 |
備注 |
1 |
小型斷路器 |
DZ47系列 |
正 泰 |
可選 |
S261NA系列 |
ABB |
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C65系列 |
施耐德 |
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2 |
開關(guān)電源 |
S-145-24(12) |
臺(tái)灣明緯 |
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3 |
中間繼電器 |
DC24V AC220V 2P-4P |
施耐德 |
可選 |
DC24V AC220V 2P-4P |
歐姆龍 |
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DC24V AC220V 2P-4P |
正 泰 |
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4 |
PLC |
S7-200系列 |
西門子 |
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觸摸屏 |
Smart700 |
西門子 |
可選 |
MT6100I 6070I |
威綸通 |
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TPC7062C、K |
昆侖通態(tài) |
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11 |
指示燈 |
XB2系列 |
施耐德 |
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12 |
控制柜 |
2200X800X600 304不銹鋼 |
康卓 |
推薦尺寸 |
2200X800X600碳鋼 |
康卓 |
推薦尺寸 |
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13 |
軟件開發(fā) |
軟件設(shè)計(jì)師 |
康卓 |
軟件部 |
14 |
接線端子 |
UK |
菲尼克斯 |
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四、系統(tǒng)功能
本控制系統(tǒng)具有保護(hù)、控制、測(cè)量、信號(hào)采集及故障記錄等功能,這些保護(hù)按常規(guī)配置,控制有手動(dòng)和自動(dòng)控制功能,具有聯(lián)鎖裝置。測(cè)量包括電氣測(cè)量和非電氣測(cè)量。信號(hào)采集主要是保護(hù)裝置的動(dòng)作信號(hào)、設(shè)備故障信號(hào)及其它接點(diǎn)信號(hào)。
控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制??刂葡到y(tǒng)應(yīng)對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行集中監(jiān)視、管理、自動(dòng)順序控制,并可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方手動(dòng)即軟手動(dòng)操作。
控制方式使用一臺(tái)觸摸顯示器操作站作為操作平臺(tái)。通過觸摸顯示器畫面整個(gè)泵站進(jìn)行監(jiān)視和控制,淘汰了傳統(tǒng)的儀表盤臺(tái)和按鈕控制。所有運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警信號(hào)均應(yīng)能打印記錄。
系統(tǒng)采用自動(dòng)程序控制、就地操作相結(jié)合的控制方式。圖控軟件能顯示整個(gè)泵站的工藝流程及測(cè)量參數(shù)、控制方式、順序運(yùn)行狀態(tài)、控制對(duì)象狀態(tài)等,并能對(duì)參數(shù)進(jìn)行成組顯示、趨勢(shì)曲線顯示和棒圖顯示。當(dāng)參數(shù)越限報(bào)警、控制對(duì)象故障或狀態(tài)變化時(shí),能以不同顏色進(jìn)行顯示。
系統(tǒng)中硬件方面的所有模件是插接式的,便于更換。系統(tǒng)中任一模件的故障,不影響其他模件的運(yùn)行。系統(tǒng)具有自診斷功能,診斷至I/O模件級(jí)。在程控系統(tǒng)故障時(shí),能及時(shí)給出LED自診斷故障顯示和音響報(bào)警。
軟件方面,其操作界面簡(jiǎn)單明了,仿真效果好,所有電機(jī)成顏色、動(dòng)態(tài)顯示其狀態(tài),管路有水流效果,液面有升降效果。操作人員能夠及時(shí)查詢一次設(shè)備狀態(tài),并可以人工打印、存儲(chǔ)數(shù)據(jù)。能夠顯示事件信息,事件列表,并提供了各種查詢手段,還可以進(jìn)行人工置數(shù)操作,報(bào)警確認(rèn)操作,可以顯示在線曲線和歷史曲線,顯示歷史報(bào)表,并且能夠打印。