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PLC控制柜在水泵站控制系統中的應用案例

發(fā)布日期：2012-11-12 13:46  瀏覽次數：

一、系統概述

   根據某總部基地雨水泵站的規模及工藝要求，結合多年來(lái)南京康卓環(huán)境科技有限公司在水處理行業(yè)及多個(gè)泵站建設的成熟技術(shù)和豐富經(jīng)驗，我們設計使用HMI+PLC系統為本次項目的自動(dòng)化系統構成，再通過(guò)和其他各種外設的連接，從而實(shí)現對整體排水工藝的全過(guò)程自動(dòng)化控制系統，并按照預定的程序對現場(chǎng)設備實(shí)現全方位的控制以及信號的采集和傳輸。

                                     圖示2.1 控制原理示意圖

如上圖所示，在現場(chǎng)控制層，現場(chǎng)各設備信號輸入PLC的開(kāi)關(guān)量輸入模塊（DI模塊），PLC的CPU通過(guò)邏輯運算和數據轉換成為控制信號，由開(kāi)關(guān)量輸出模塊（DO模塊）輸出信號，控制各泵動(dòng)作。另外通過(guò)超聲波液位計對系統的水位進(jìn)行測量，并將所測的數據傳輸至PLC的模擬量輸入模塊（AI模塊），PLC根據從觸摸屏上設定的各項參數（各液位的高度）實(shí)現對系統的全自動(dòng)控制。由上圖可知，在現場(chǎng)控制層的所有信號的采集和傳輸全部通過(guò)PLC控制柜來(lái)實(shí)現。

二、系統控制邏輯功能

系統的仿真圖（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(shí)時(shí)液位作為自動(dòng)控制信號。畫(huà)面顯示當前液位的測量值，設定的六個(gè)液位的設定值，及是否到達該液位（“液位指示”下方的指示燈）。同時(shí)可選擇顯示各水泵運行的時(shí)間累積。

控制方式，本系統控制方式分為：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(kāi)關(guān)在就地狀態(tài)，各泵的啟停互不關(guān)聯(lián)，啟停操作在各泵對應的控制柜上點(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，對應的控制按鈕無(wú)效。

2、 集中手動(dòng)控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開(kāi)關(guān)在遠方狀態(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)相應按鈕執行。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(kāi)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內設定的程序及參數自行控制。觸摸屏上顯示各泵的工作狀態(tài)。

4、 系統自動(dòng)模式詳細分解：首先確定系統處于集中自動(dòng)控制模式下。確認6個(gè)液位的設置參數符合實(shí)際要求（液位設定在“參數設定”頁(yè)面設定，該頁(yè)面不再附圖）。系統根據實(shí)際測量的液位自動(dòng)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），當水位由高水位回落至此水位以下時(shí)，系統自動(dòng)停泵。

2）、液位二高于液位一，為啟動(dòng)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，系統自動(dòng)啟動(dòng)第二臺泵。

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

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

6）、液位六為較高液位，液位由液位五升至液位六，系統發(fā)出聲光報警信號。提醒用戶(hù)液位超高（警戒水位報警）。

7）先進(jìn)、二、三、四臺泵并非對應1#、2#、3#、4#泵。系統根據啟動(dòng)的次數自動(dòng)輪換起泵，先進(jìn)次起泵先進(jìn)、二、三、四臺泵對應泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進(jìn)、二、三、四臺泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進(jìn)、二、三、四臺泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進(jìn)、二、三、四臺泵對應泵為4#、1#、2#、3#泵。當其中的一臺泵發(fā)生故障時(shí)，立即切換下一臺泵自動(dòng)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。液位的設定值由每液位指示燈右側的數值顯示器顯示。

9）、無(wú)論控制模式處于何種模式，各泵的運行都進(jìn)行累計計時(shí)，計時(shí)時(shí)間顯示在如圖所示的控制柜右側。

三、系統選型

在整個(gè)監控系統的“心臟”——工業(yè)可編程控制器PLC的選型方面，我們經(jīng)過(guò)反復、多次地比較發(fā)現，西門(mén)子公司的S7-200系列PLC正是我們所追求的高性?xún)r(jià)比的PLC產(chǎn)品：

性能可靠：性能上完全滿(mǎn)足和超越設計要求；

使用成熟：在供排水行業(yè)，電力、污水處理等行業(yè)應用；

性?xún)r(jià)比高：與其他公司PLC相比；具有品牌和質(zhì)量?jì)?yōu)勢；價(jià)格適中；

網(wǎng)絡(luò )功能強大：這也是品牌的特點(diǎn)和優(yōu)勢；

升級方便：從技術(shù)上可以隨時(shí)升級和代。

四、系統功能

本控制系統具有保護、控制、測量、信號采集及故障記錄等功能，這些保護按常規配置，控制有手動(dòng)和自動(dòng)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(dòng)作信號、設備故障信號及其它接點(diǎn)信號。

控制系統采用可編程序控制器PLC進(jìn)行數據采集和系統控制。控制系統應對整個(gè)系統進(jìn)行集中監視、管理、自動(dòng)順序控制，并可實(shí)現遠方手動(dòng)即軟手動(dòng)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(guò)觸摸顯示器畫(huà)面整個(gè)泵站進(jìn)行監視和控制，淘汰了傳統的儀表盤(pán)臺和按鈕控制。所有運行參數、報警信號均應能打印記錄。

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

系統中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更換。系統中任一模件的故障，不影響其他模件的運行。系統具有自診斷功能，診斷至I/O模件級。在程控系統故障時(shí)，能及時(shí)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(jiǎn)單明了，仿真效果好，所有電機成顏色、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(xún)一次設備狀態(tài)，并可以人工打印、存儲數據。能夠顯示事件信息，事件列表，并提供了各種查詢(xún)手段，還可以進(jìn)行人工置數操作，報警確認操作，可以顯示在線(xiàn)曲線(xiàn)和歷史曲線(xiàn)，顯示歷史報表，并且能夠打印。