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PLC控制柜在水泵站控制系統(tǒng)中的應用案例

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)及多個泵站建設的成熟技術和豐富經(jīng)驗，我們設計使用HMI+PLC系統(tǒng)為本次項目的自動化系統(tǒng)構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現(xiàn)對整體排水工藝的全過程自動化控制系統(tǒng)，并按照預定的程序對現(xiàn)場設備實現(xiàn)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(xiàn)場控制層，現(xiàn)場各設備信號輸入PLC的開關量輸入模塊（DI模塊），PLC的CPU通過邏輯運算和數(shù)據(jù)轉換成為控制信號，由開關量輸出模塊（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

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。畫面顯示當前液位的測量值，設定的六個液位的設定值，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在就地狀態(tài)，各泵的啟?；ゲ魂P聯(lián)，啟停操作在各泵對應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在遠方狀態(tài)，各泵的啟?；ゲ魂P聯(lián)，啟停操作在PLC柜上的觸摸屏上點動相應按鈕執(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(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個液位的設置參數(shù)符合實際要求（液位設定在“參數(shù)設定”頁面設定，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、四臺泵對應泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵先進、二、三、四臺泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵先進、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，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。液位的設定值由每液位指示燈右側的數(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。

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、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產品：

性能可靠：性能上完全滿足和超越設計要求；

使用成熟：在供排水行業(yè)，電力、污水處理等行業(yè)應用；

性價比高：與其他公司PLC相比；具有品牌和質量優(yōu)勢；價格適中；

網(wǎng)絡功能強大：這也是品牌的特點和優(yōu)勢；

升級方便：從技術上可以隨時升級和代。

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)、報警信號均應能打印記錄。

系統(tǒng)采用自動程序控制、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。