西門子S7系列PLC在恒壓供水系統中的應用
加入技術交流群
3.3設計思路
水廠水源地引水及變頻恒壓供水系統總體按以下幾部分來設計：
（1）水源地取水。在水源地分布有30眼水井，由30臺水泵進行輸水。每臺水泵的引水啟停、運行時間分為三種方式控制：手動、本地集中及遠程。手動控制：即水泵的啟停完全由人工現場控制；本地集中：即水泵的啟停受本組井群的本地集中控制系統控制；遠程：即水泵的啟停受遠程中心控制系統的總體控制。
本部分主要又分以下幾個單元：
a.現地站單井控制系統；
b.現地站井群控制系統；
c.上位中心控制系統；
d.現地站網絡通訊系統；
e.中心站與現地站無線網路通訊系統。
（2）水廠蓄水。水廠將水源地來水蓄積在2個蓄水池內，每個蓄水池均有一個水位計監測蓄水池水位。水源地井泵的啟停以水廠蓄水池的水位為控制目標。
（3）水廠變頻恒壓供水。通過二泵房5臺供水泵向城市供水。本部分主要包括以下幾個單元：
a.水廠信號采集系統；
b.二泵房電氣供電系統；
c.二泵房控制系統。
（4）總控室中心控制系統。所有水源地單井泵的啟停供水以及水廠輸水泵的變頻恒壓輸水均由總控室中心控制系統來控制，實現整個系統的合理調度、管理及監控。
3.4主要設備選型
3.4.1可編程序控制器PLC
可編程序控制器PLC選用SIEMENS可編程控制器S7-200及S7-300。
S7-200系列可編程控制器，是西門子公司的小型PLC，適用于各行各業，各種場合中的檢測、監測及控制的自動化。S7-200系列的強大功能使其無論在獨立運行中，或相連成網絡皆能實現復雜的控制功能。S7-200系列PLC出色的表現在以下幾個方面:極高的可靠性，及豐富的指令集，易于掌握，便捷的操作，豐富的oo內置集成功能塊，實時特性，強勁的通信能力，豐富的擴展模塊。S7-200系列在集散自動化系統中發揮其強大的功能。使其范圍可筱蓋從替代繼電器的簡單控制到更復雜的自控化控制。特別是在分布式控制系統中，其作為遠程現場控制單元，應用領域極為廣泛，覆蓋所有于自動檢測、自動化控制有關的工業及民用領域，包括各種機床、機械、電力設施、民用設施、環境保護設備等。
S7-300系列可編程控制器，用于多機架配置時連接主機架(CR)和擴展機架(ER)。S7-300通過分布式的主機架(CR)和3個擴展機架(ER)，可以操作多達32個模塊。運行時無需風扇。能在不到0.6－0.1ms時間內處理1024條二進制語句。由于純粹的二進制命令是不多見的，因此提供混合操作時的處理速度：用65％二進制語句和35％字操作，這位銳利的小CPU依舊能在0.8ms內處理1K語句。具有高電磁兼容性和強抗振動，沖擊性，有最高的工業環境適應性。
其主要性能：
(1)標準模塊構成，包括CPU、電源、輸入輸出（I/O）和通信模塊。
(2)PLC具有通訊及編程接口，能夠通過現場總線進行數據傳輸、遠方監控和遠方組態編程。
(3)PLC在脫離上級控制中心后，仍能夠對所控制的井泵進行正確、無誤地操作。
(4)PLC在完成所要求的功能外，有20%的硬件裕量，包括過程信號輸入/輸出（I/O）容量和內存容量。
(5)PLC電源為交流220V。
(6)PLC具有高可靠性，能在無空調、無凈化設備、無專門屏蔽措施的井房旁正常工作。
(7)PLC的輸入/輸出（I/O）插件為標準單元，同類插件能互換，模塊便于更換和維護。
(8)PLC的數字輸入信號有光電隔離和濾波措施，每個數字量輸入和輸出都有LED指示狀態。
(9)PLC的I/O接口滿足如下要求：
a.數字量輸入（DI）：由獨立的常開或常閉無源接點提供，輸入回路由獨立電源供電。設接點抖動濾波措施，接點狀態改變后，其持續時間為4～6ms以上者，視為有效信息。信號輸入都經光電隔離和浪涌吸收回路，光電隔離器能承受1500V(RMS)、1min的絕緣水平，如有必要可考慮對從高壓設備引入的信號加設中間繼電器。每個數字輸入端口都有一個LED指示器顯示其狀態。
b.模擬量輸入（AI）：一般電氣模擬量為4～20mA,接口的輸入阻抗小于500Ω，現地控制單元具有高精度的內部參考值，以校驗A/D轉換器在零值和滿刻度的讀數。可對A/D轉換精度自動檢驗或校正。模擬輸入接口參數滿足：
√A/D分辯率：12位（可含符號位）；
√轉換精度：包括接口和A/D轉換，誤差小于滿量程的±0.1％；
√絕緣耐壓：500V(RMS)，1min；
√沖擊耐壓：IEEESWC試驗標準。
c.數字量輸出(DO)：
√數字量輸出接點的容量、數量和電壓滿足控制對象的要求，并留有充分的裕度。僅用于信號顯示的開關量輸出可直接驅動LED指示器，用于反映位置狀態或故障信號。
√輸出繼電器為插入式，帶防塵罩，繼電器耐壓水平：1500V(RMS)，1min。
√每一數字輸出有LED指示器反映其狀態。
√瞬時的數字量輸出信號持續時間為可調。
3.4.2出口繼電器
PLC的出口繼電器為完成斷路器的分閘、接觸器的操作、故障報警等功能而設，并起到PLC的模板輸出與外部電路隔離的作用。繼電器的接點數量滿足工作要求并留有裕量。繼電器采用插入式安裝，低耗且防塵。
主要性能：
(1)線圈額定工作電壓Ue：DC24V；
(2)動作電壓：≥75%Ue；
(3)釋放電壓：≤10%Ue；
(4)接點容量：AC220V5A；
(5)耐壓水平不低于1500V（RMS）1min。
3.5系統總體性能
3.5.1實時性
遠程監控調水系統的響應能力滿足數據采集、人機通信、控制功能和系統通信的時間要求。
(1)數字量采集周期：＜1s;
(2)模擬量采集周期：電量＜2s，非電量＜10s;
(3)事件順序記錄分辨率：≤5ms;
(4)實時數據庫更新周期：＜2s;
(5)控制命令響應時間：控制命令回答響應時間＜1s；接受執行命令到執行控制的響應時間＜1s;
(6)人機通信響應時間：運行人員發出一個新的圖像調用命令開始到100%畫面顯示在顯示器上為止的響應時間不超過2s；在已顯示畫面上動態數據更新周期不超過2s。
pid控制器相關文章:pid控制器原理
隔離器相關文章:隔離器原理 水位傳感器相關文章:水位傳感器原理
評論