西門子S7系列PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
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(1)軟啟動(dòng)器控制：在控制柜門上布置有電壓表、電流表、啟動(dòng)按鈕、停止按鈕、復(fù)位按鈕、軟啟運(yùn)行指示燈、軟啟故障指示燈及手動(dòng)/自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換開關(guān)，這些設(shè)備有標(biāo)簽標(biāo)記。電壓表指示變壓器輸出到控制柜的進(jìn)線電壓；電流表指示電機(jī)運(yùn)行電流；手動(dòng)/自動(dòng)方式轉(zhuǎn)換開關(guān)為手動(dòng)控制和集中控制的轉(zhuǎn)換；啟動(dòng)、停止、復(fù)位按鈕對(duì)應(yīng)于手動(dòng)時(shí)軟啟動(dòng)器的啟動(dòng)、停止、故障復(fù)位，其信號(hào)輸入到PLC然后由其判斷是否其它條件滿足執(zhí)行相應(yīng)操作。軟啟動(dòng)器要手動(dòng)啟動(dòng)運(yùn)行必須首先滿足以下條件：出水壓力小于6公斤；電機(jī)沒有過載故障；軟啟無(wú)故障；啟動(dòng)控制回路無(wú)故障；手動(dòng)/自動(dòng)轉(zhuǎn)換開關(guān)在手動(dòng)位置。滿足以上條件時(shí)，若啟動(dòng)按鈕按下，則軟啟啟動(dòng)。以上條件不滿足時(shí)，軟啟不能夠啟動(dòng)。當(dāng)停止按鈕按下時(shí)，軟啟動(dòng)器停止運(yùn)行。軟啟動(dòng)器啟動(dòng)時(shí)運(yùn)行指示紅燈亮，故障時(shí)故障指示綠燈亮。當(dāng)軟啟故障時(shí)，按下復(fù)位按鈕，則軟啟復(fù)位。
具體操作：打開控制柜門，合上空氣開關(guān)然后關(guān)好控制柜，將轉(zhuǎn)換開關(guān)打到手動(dòng)位置。啟動(dòng)時(shí)按下啟動(dòng)按鈕如果啟動(dòng)條件滿足則軟啟帶動(dòng)電機(jī)運(yùn)行，這時(shí)運(yùn)行指示紅燈亮且電流表有指示。停止時(shí)按下停止按鈕即可，這時(shí)運(yùn)行指示紅燈滅且電流表回零。當(dāng)發(fā)現(xiàn)故障指示綠燈亮?xí)r按下復(fù)位按鈕，如果故障指示綠燈滅則恢復(fù)正常。
(2)變頻調(diào)速控制：變頻器控制的啟動(dòng)、停止、復(fù)位操作和電壓、電流、運(yùn)行、故障指示與軟啟動(dòng)器控制完全相同，唯一不同的是控制柜面板上增加一個(gè)模擬電位器，通過按標(biāo)簽指示旋轉(zhuǎn)電位器可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，這時(shí)電機(jī)的轉(zhuǎn)速可以通過變頻器面板上的頻率指示線性反應(yīng)。
4.5總控室中心控制系統(tǒng)
總控室中心控制單元選用帶PROFIBUS-DP網(wǎng)卡（CP5611）接口的工控機(jī)WINCC為總主站，通過Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線與二泵房控制單元中的S7-314和井群中心控制單元中的S7-314相連。其中，以井群中心控制單元中的S7-314為主站，井群現(xiàn)地控制單元中的S7-314為從站（此為電臺(tái)通信）；以井群現(xiàn)地控制單元中的S7-314為主站，單井控制單元中的是S7-222為從站，形成了多級(jí)遠(yuǎn)程分布式控制系統(tǒng)。它通過二泵房控制單元中的S7-314在每一個(gè)信息周期內(nèi)收集變頻器狀態(tài)、閥門狀態(tài)、壓力、流量、水位等信息，把這些信息傳送到PC機(jī)，并把PC機(jī)的優(yōu)化信號(hào)送回，控制各水泵的啟停及轉(zhuǎn)速，配合閥門的控制達(dá)到優(yōu)化的目的。它通過井群中心控制單元中的S7-314控制水源地各水泵的啟停。
總控室中心控制系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)功能為：
(1)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集
a.單井水位、壓力、水泵運(yùn)行狀態(tài)、故障情況等。
b.各電機(jī)電流、電壓等電氣參數(shù)。
(2)數(shù)據(jù)分析及處理：
a.對(duì)各種采集數(shù)據(jù)進(jìn)行分析處理，形成歷史記錄，以便于查詢。
b.當(dāng)水泵動(dòng)力系統(tǒng)出現(xiàn)欠壓、過壓、過流、缺相等異常情況時(shí)能夠做出及時(shí)準(zhǔn)確的反映。
c.報(bào)表、趨勢(shì)圖的查看和輸出：可以查看各個(gè)單井的各個(gè)監(jiān)測(cè)項(xiàng)目的相關(guān)報(bào)表，可以根據(jù)用戶需求顯示數(shù)據(jù)報(bào)表及趨勢(shì)圖。
(3)控制調(diào)節(jié)功能
監(jiān)控系統(tǒng)能根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行人員或上級(jí)控制中心的命令控制水泵電機(jī)，進(jìn)行啟閉和停止操作；
(4)畫面顯示
a.水泵電機(jī)的啟、閉運(yùn)行狀態(tài)實(shí)時(shí)顯示圖；
b.單井水位實(shí)時(shí)顯示圖；
c.動(dòng)力系統(tǒng)參數(shù)實(shí)時(shí)顯示圖；
d.單井出口壓力實(shí)時(shí)顯示圖；
e.操作控制實(shí)時(shí)顯示圖；
f.各種報(bào)表、趨勢(shì)圖顯示；
g.故障報(bào)警實(shí)時(shí)顯示圖；
h.當(dāng)前操作權(quán)限及操作人員監(jiān)控圖；
i.供電電源電氣接線圖；
j.監(jiān)控系統(tǒng)框圖；
(5)遠(yuǎn)程通信：
監(jiān)控系統(tǒng)可以與上級(jí)各節(jié)點(diǎn)實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)聯(lián)網(wǎng)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)通信。
(6)人機(jī)對(duì)話
通過監(jiān)控計(jì)算機(jī)，可輸入各種數(shù)據(jù)、更新修改各種文件、人工置入各種缺漏的數(shù)據(jù)、輸入各種控制命令等，實(shí)現(xiàn)各水泵電機(jī)運(yùn)行的監(jiān)視和控制。
(7)安全驗(yàn)證
用戶在進(jìn)入監(jiān)控系統(tǒng)前必須經(jīng)過身份驗(yàn)證，合法的用戶才能進(jìn)入系統(tǒng)。系統(tǒng)的每一步操作都有權(quán)限限制。有足夠權(quán)限的用戶才能進(jìn)行相應(yīng)的操作。
用戶進(jìn)入或退出該系統(tǒng)，都有相應(yīng)的日志記錄，以方便查詢。對(duì)不具備操作權(quán)限的用戶，系統(tǒng)可給此用戶相應(yīng)的提示。
(8)軟件開發(fā)
在線和離線方式下，可方便地進(jìn)行系統(tǒng)應(yīng)用軟件的升級(jí)、編輯、調(diào)試和修改等任務(wù)。
5 無(wú)線數(shù)傳網(wǎng)絡(luò)
水廠與水源地采用無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)FC-201進(jìn)行通信，F(xiàn)C-201是具有較大發(fā)射功率(通過實(shí)驗(yàn)，全天候滿足本工程45公里的要求)的半雙工數(shù)傳電臺(tái)。它采用MSK調(diào)制方式、兼容1200bps和2400bps兩種傳輸速率，誤碼率低，射頻頻率可覆蓋VFHIUFH頻段。FC-201既可進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，又可進(jìn)行語(yǔ)音呼叫和通話。
FC-201具有以下特性:
(1)FC-201/E系列無(wú)線數(shù)傳電臺(tái)產(chǎn)品是利用先進(jìn)的單片機(jī)技術(shù)，無(wú)線射頻技術(shù)，數(shù)字處理技術(shù)和語(yǔ)音處理技術(shù)設(shè)計(jì)的雙向數(shù)據(jù)傳輸，低功耗模塊化電臺(tái)，采用SMT新工藝，選用高質(zhì)量的元器件，技術(shù)指標(biāo)滿足GB/T16611～1996《數(shù)傳電臺(tái)通用規(guī)范》要求。
(2)產(chǎn)品特點(diǎn)
數(shù)字鎖相環(huán)結(jié)構(gòu)，工作頻率穩(wěn)定。
工作頻率覆蓋12MHz，頻帶寬。
數(shù)據(jù)調(diào)制采FFSK方式，數(shù)據(jù)傳輸可靠。
存貯16個(gè)收、發(fā)信道，用戶可根據(jù)情況配置使用或由程序控制使用。
空中數(shù)據(jù)傳輸速率1200/2400bps。具有多種通訊協(xié)議，包容性強(qiáng)。
RS-232、UART二種接口可選，方便同各種儀表設(shè)備連接。。
接口可編程，根據(jù)用戶的需要編程控制數(shù)據(jù)傳輸，靈活方便。
內(nèi)置軟件看門狗，保證電臺(tái)長(zhǎng)期可靠運(yùn)行。
采用SMT組裝，制作工藝先進(jìn)，集成度高。
(3)性能指標(biāo)
頻率范圍：223～235MHz
信道間隔：25KHz/12.5KHz
頻率穩(wěn)定度：5ppm
調(diào)制方式：MSK
空中傳輸速率：2400/1200bps
發(fā)射輸出功率：50mW/500mW
接收靈敏度：≤0.25μV(12dBSINAD)
工作電源：5VDC
工作溫度：-20——+60℃
在本系統(tǒng)主要應(yīng)用以下技術(shù)：
(1)傳輸方式:通用模式，選址模式和透明模式。本工程選用透明模式，即數(shù)傳電臺(tái)只作為數(shù)據(jù)通道。
(2)數(shù)據(jù)接口:標(biāo)準(zhǔn)RS-232，可以于任何具有RS-232的終端設(shè)備相連進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。
(3)一機(jī)兩用:既可做數(shù)傳臺(tái)使用，也可完成語(yǔ)音的半雙供通信。
(4)調(diào)制方式:采用MSK方式調(diào)制，調(diào)制方式先進(jìn)，數(shù)據(jù)傳輸可靠。
(5)工作頻率:覆蓋20MHz,頻帶寬。本工程選用水利系統(tǒng)專用頻段450MHz作為基頻進(jìn)行發(fā)射與接收。
(6)內(nèi)置看門狗:可保證電臺(tái)長(zhǎng)期運(yùn)行。
6 結(jié)束語(yǔ)
本文綜合智能控制、計(jì)算機(jī)、網(wǎng)絡(luò)信息和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)，根據(jù)供水網(wǎng)絡(luò)的現(xiàn)狀，通過對(duì)控制策略和現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)的詳細(xì)分析，設(shè)計(jì)并建立了遠(yuǎn)程區(qū)域網(wǎng)絡(luò)智能監(jiān)控調(diào)度系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)城市供水系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。
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評(píng)論