PLC控制柜在水泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

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)及多個泵站建設(shè)的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗,我們設(shè)計使用HMI+PLC系統(tǒng)為本次項目的自動化系統(tǒng)構(gòu)成,再通過和其他各種外設(shè)的連接,從而實現(xiàn)對整體排水工藝的全過程自動化控制系統(tǒng),并按照預(yù)定的程序?qū)ΜF(xiàn)場設(shè)備實現(xiàn)全方位的控制以及信號的采集和傳輸。

                 PLC控制柜在水泵站控制系統(tǒng)中的應(yīng)用案例

                                     圖示2.1 控制原理示意圖

 

如上圖所示,在現(xiàn)場控制層,現(xiàn)場各設(shè)備信號輸入PLC的開關(guān)量輸入模塊(DI模塊),PLC的CPU通過邏輯運算和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成為控制信號,由開關(guān)量輸出模塊(DO模塊)輸出信號,控制各泵動作。另外通過超聲波液位計對系統(tǒng)的水位進行測量,并將所測的數(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)定的各項參數(shù)(各液位的高度)實現(xiàn)對系統(tǒng)的全自動控制。由上圖可知,在現(xiàn)場控制層的所有信號的采集和傳輸全部通過PLC控制柜來實現(xiàn)。

 

二、系統(tǒng)控制邏輯功能

       圖示2.1 控制原理示意圖

 

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)備為四臺水泵,編號如上圖依次編號。一臺超聲波液位計,用于測量實時液位作為自動控制信號。畫面顯示當(dāng)前液位的測量值,設(shè)定的六個液位的設(shè)定值,及是否到達該液位(“液位指示”下方的指示燈)。同時可選擇顯示各水泵運行的時間累積。

控制方式,本系統(tǒng)控制方式分為:就地控制、集中手動控制、集中自動控制。

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),啟停操作在各泵對應(yīng)的控制柜上點動按鈕操作。此模式下PLC柜上的觸摸屏僅顯示狀態(tài),不參與控制,對應(yīng)的控制按鈕無效。

2、 集中手動控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開關(guān)在遠方狀態(tài),各泵的啟?;ゲ魂P(guān)聯(lián),啟停操作在PLC柜上的觸摸屏上點動相應(yīng)按鈕執(zhí)行。同時觸摸屏上顯示各泵的工作狀態(tài)。

3、 集中自動控制:此控制模式下,各泵控制柜的模式開關(guān)在遠方狀態(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)自動模式詳細分解:首先確定系統(tǒng)處于集中自動控制模式下。確認6個液位的設(shè)置參數(shù)符合實際要求(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)實際測量的液位自動運行,運行模式如下:

1)、液位一液位較低,為保護水泵(缺水保護),當(dāng)水位由高水位回落至此水位以下時,系統(tǒng)自動停泵。

2)、液位二高于液位一,為啟動一臺泵的信號。

3)、液位三高于液位二,液位由液位二升至液位三,系統(tǒng)自動啟動第二臺泵。

4)、液位四高于液位三,液位由液位三升至液位四,系統(tǒng)自動啟動第三臺泵。

5)、液位五高于液位四,液位由液位四升至液位五,系統(tǒng)自動啟動第四臺泵。

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)出聲光報警信號。提醒用戶液位超高(警戒水位報警)。

7)先進、二、三、四臺泵并非對應(yīng)1#、2#、3#、4#泵。系統(tǒng)根據(jù)啟動的次數(shù)自動輪換起泵,先進次起泵先進、二、三、四臺泵對應(yīng)泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進、二、三、四臺泵對應(yīng)泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進、二、三、四臺泵對應(yīng)泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進、二、三、四臺泵對應(yīng)泵為4#、1#、2#、3#泵。當(dāng)其中的一臺泵發(fā)生故障時,立即切換下一臺泵自動投入運行。

8)、液位是否到達的狀態(tài)由液位指示燈顯示,藍色表示未到達,紅色表示到達。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,各泵的運行都進行累計計時,計時時間顯示在如圖所示的控制柜右側(cè)。

 

三、系統(tǒng)選型

在整個監(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比的PLC產(chǎn)品:

性能可靠:性能上完全滿足和超越設(shè)計要求;

使用成熟:在供排水行業(yè),電力、污水處理等行業(yè)應(yīng)用;

性價比高:與其他公司PLC相比;具有品牌和質(zhì)量優(yōu)勢;價格適中;

網(wǎng)絡(luò)功能強大:這也是品牌的特點和優(yōu)勢;

升級方便:從技術(shù)上可以隨時升級和代。

PLC控制柜配置元器件品牌一覽表

序號

名稱

型號(系列)

品牌

備注

1

小型斷路器

DZ47系列

正  泰

可選

S261NA系列

ABB

C65系列

施耐德

2

開關(guān)電源

S-145-24(12)

臺灣明緯

 

3

中間繼電器

DC24V AC220V 2P-4P

施耐德

可選

DC24V AC220V 2P-4P

歐姆龍

DC24V AC220V 2P-4P

正  泰

4

PLC

S7-200系列

西門子

 

 

觸摸屏

Smart700

西門子

可選

MT6100I  6070I

威綸通

TPC7062C、K

昆侖通態(tài)

11

指示燈

XB2系列

施耐德

 

12

控制柜

2200X800X600   304不銹鋼

康卓

推薦尺寸

2200X800X600碳鋼

康卓

推薦尺寸

13

軟件開發(fā)

軟件設(shè)計師

康卓

軟件部

14

接線端子

UK

菲尼克斯

 

 

四、系統(tǒng)功能

本控制系統(tǒng)具有保護、控制、測量、信號采集及故障記錄等功能,這些保護按常規(guī)配置,控制有手動和自動控制功能,具有聯(lián)鎖裝置。測量包括電氣測量和非電氣測量。信號采集主要是保護裝置的動作信號、設(shè)備故障信號及其它接點信號。

控制系統(tǒng)采用可編程序控制器PLC進行數(shù)據(jù)采集和系統(tǒng)控制。控制系統(tǒng)應(yīng)對整個系統(tǒng)進行集中監(jiān)視、管理、自動順序控制,并可實現(xiàn)遠方手動即軟手動操作。

控制方式使用一臺觸摸顯示器操作站作為操作平臺。通過觸摸顯示器畫面整個泵站進行監(jiān)視和控制,淘汰了傳統(tǒng)的儀表盤臺和按鈕控制。所有運行參數(shù)、報警信號均應(yīng)能打印記錄。

系統(tǒng)采用自動程序控制、就地操作相結(jié)合的控制方式。圖控軟件能顯示整個泵站的工藝流程及測量參數(shù)、控制方式、順序運行狀態(tài)、控制對象狀態(tài)等,并能對參數(shù)進行成組顯示、趨勢曲線顯示和棒圖顯示。當(dāng)參數(shù)越限報警、控制對象故障或狀態(tài)變化時,能以不同顏色進行顯示。

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行。系統(tǒng)具有自診斷功能,診斷至I/O模件級。在程控系統(tǒng)故障時,能及時給出LED自診斷故障顯示和音響報警。

軟件方面,其操作界面簡單明了,仿真效果好,所有電機成顏色、動態(tài)顯示其狀態(tài),管路有水流效果,液面有升降效果。操作人員能夠及時查詢一次設(shè)備狀態(tài),并可以人工打印、存儲數(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,還可以進行人工置數(shù)操作,報警確認操作,可以顯示在線曲線和歷史曲線,顯示歷史報表,并且能夠打印。點擊進入康卓首頁