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SIMATIC S7-300 PLC在排水泵站主動化監控係統中的利用

更新时间:2019-11-28 18:08人气:1577
1.概況排水泵站(下簡稱泵站)作為市政建設和治理工程的首要設施,擔負著城市排水防澇的首要任務。從目前國內大部分的泵站控製和治理來看還是處於相當落後的狀況,與國外相比具有很大的差異。在電氣控製上,主動化監控程度低,大部分的泵站僅有單級的常規控製。在治理水平上 ,大部分泵站的治理記錄和統計都是手工操縱。泵站控製和治理沒有形成區域化的網絡。隨著國民經濟的飛速發展 ,對市政建設和治理提出了更高的要求。所以必須對現有泵站控製和治理進行改造和完善。向國外無人化泵站監控治理發展,以達到減員增效和進步治理水平的目的。該項目是以上海市浦東新區塘橋泵站為實施對象,進行全部泵站的主動化監控和治理的改造。2.泵站工況概述塘橋泵站位於上海市浦東新區塘橋路黃浦江邊,該泵站首要用於四周地區的汙水排放處理和防汛抗澇。服務麵積240公頃,總排水量為13.8米3/秒 。2.1設備分布同大部分的泵站一樣 ,其設備分布平麵圖如下(圖1)所示。①進出水閘門:用來防止黃浦江江水倒灌和泵站維修。②集水池:地下管道的汙水匯集在此集水池,集水池被不鏽鋼格柵分成內外區 ,汙水由內區流經格柵除汙後,到外區排進黃浦江中。集水池內外區邊安裝有超聲波液位儀用來檢測內外區水位和水位差。③除汙機 :泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除汙機2台,除汙機用於把附於格柵上的垃圾和汙物從集水池中提出來處理。④變壓器房:為保證泵站的可靠工作 ,泵站建有兩座800KVA電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監控器監測三相溫度,當溫度超限能主動啟動風機降溫順報警。⑤水泵房:塘橋泵站安裝了六台180kW的軸流水泵;在存水房裝有水位檢測器。⑥控製櫃房:房內裝有進線櫃2台(櫃1,13);功率身分補償櫃4台(櫃2,3 ,11,12);泵開關櫃(櫃4-6,8-10)和聯接櫃1台(櫃7)。600)this.width=600" border=0>2.2控製要求以塘橋泵站為設施對象,進行全部泵站的主動化監控和治理的改造。①改造泵站的水泵控製開關櫃,使之具有就地和長途控製的功能。②改造泵站的功率身分補償櫃,能實現就地主動補償和長途電網監控。③改造泵站的變壓器房對於變壓器A ,B,C三相溫度進行長途顯示,高溫報警等功能;④建立泵站的控製室,對泵站實施***控製,在控製室內設置主動化監控操縱台和信號處理櫃。⑤采用SIEMENS的S7-300係列PLC,對全部泵站實現主動化監控,水泵將根據泵的狀況,水位,雨量,電網狀況,閘門位置等工況主動投切。⑥通過對水位差的檢測,提示或主動投切除汙機 。⑦采用高性能的10英寸真彩LCD觸摸式顯示屏,對全部泵站進行動態監控治理,故障報警,工況記錄和報表打印。⑧預留通訊接口,可通過電話線路或DDN網聯網進行區域監控和數據傳送。3.硬件係統構成根據以上要求,我們開發研製了下述這套塘橋泵站主動化監控係統。係統的結構見圖2。首要的配置如下。3.1PLC配置泵站主動化監控係統的PLC采用SIEMENS的S7-300係列 。根據係統要求,PLC整體配置如下:①中心處理模塊(CPU):選用CPU314,內存RAM擴展到64K。②數字量輸進模塊(DI):選用SM321,共8塊(16點/塊) 。處理128點輸進信號。③數字量輸出模塊(DO):選用SM322,4塊為16點/塊,4塊為8點/塊。處理96點輸出信號。④模擬量輸進模塊(AI):選用SM331,共3塊(8點/塊)。處理24點輸進信號 。⑤通訊模塊:選用CP340,共2塊,1塊為RS232接口 ,1塊為RS485接口。PLC采用了四個框架 ,在RTU信號櫃內有三個,其中一個為備用擴展框架;另一個在操縱台內,通過IM361擴展連接,如許簡化了接線,大大地進步可靠性 。3.2觸摸屏配置觸摸屏采用了日本DIGTAL公司的570HMI(當時SIEMENS還沒有此類HMI)來實現上述要求。HMI是以RS232接口與PLC的CP340連接,采用SIEMENS的3964R的協議完成通訊。3.3電網監控配置電網監控采用法國SOCOMEC公司的DIRISM型的電量監控器,可檢測三相四線製的相電壓,線電壓,相電流,零線電流,有功無功功率,功率身分,頻率及相應的最大值。監控器以RS485接口采用MODBUS協議與PLC的CP340連接,傳送電網監控數據。由於泵站是采用雙路電網進線,故利用了兩套電量監控器,分別安裝兩側進線櫃上 。其他的裝配的信號都是通過數字量或模擬量點出點進與PLC連接。600)this.width=600" border=0>4.軟件監控實現塘橋泵站主動化監控係統的軟件首要有兩部分:PLC監控軟件和觸摸屏圖控軟件。PLC監控軟件由幾大模塊構成。4.1係統檢測和故障處理模塊係統檢測處理所有的輸進信號,根據具體情況將作出不同響應。處理的信號有:六台泵電機的溫度和振動;進出水閘門狀況;存水房液位;防火防盜安全;兩台電源變壓器溫度;雨量;四台功率身分補償櫃工況;電網工況(電壓欠壓和過壓監控;三相電流過載監控;缺相監控;三相不平衡監控;功率過載監控;功率身分監控;電量累計);汙水池水位等。係統故障分類為***:一級故障定義為第一流。當發生此類故障,將禁止所有控製輸出。聲光報警,記錄打印,在顯示屏上顯示故障類型和解決方法。隻有在排除故障,按人工複位鍵後係統恢複正常工作。二級故障定義為次級。當發生此類故障時將禁止故障點的控製輸出,係統作主動調正繼續當前操縱 。故障報警和恢複同一級故障。***故障定義位最低級。當發生此類故障時,僅聲光預警,不中斷當前操縱。根據係統中產生的各種故障實施相關的故障聲光報警和記錄。此刻觸摸式顯示屏進進故障報警畫麵,顯示故障內容,性質,地點,時刻和解決方案,並打印。4.2除汙機和排水泵的運行處理泵站有兩台除汙機,係統對除汙機的工況進行監控。故障信號置位,置二級故障報警,由<係統故障處理>模塊處理。根據信號狀況點亮或熄滅有關唆使燈。機同時在觸摸式顯示屏上顯示。當除汙機櫃上的選擇開關選擇遠控,操縱台在泵主動運行前 ,先進行排汙操縱 。采用水位差檢測,則根據水位差標誌實檀越動排汙。在主動排汙時,先在現場聲光預警,再運行裝配。泵啟動櫃有六台與操縱台相聯進行控製。①當故障信號置位,置二級故障報警,由<係統故障處理>模塊處理。②根據信號狀況點亮或熄滅有關唆使燈。③當泵開關櫃上的選擇開關選擇遠控,在操縱台上可實施四種泵運行方式:手動方式;主動方式;預抽空方式;檢驗方式。④在操縱台上對每台泵設置有各自的狀況唆使燈;手動操縱按紐和選擇開關 。⑤單台泵的選擇開關有四檔:停止;檢驗;手動和主動。當設置手動檔時可實施手動或預抽空操縱。在主動檔時則許可該泵進進係統主動運行組態。⑥在係統操縱上設置有三檔的選擇開關:停止;主動和預抽空。<停止>禁止所有泵的運行;<主動>許可單台泵選擇開關設置在主動檔的泵進進主動運行組態。<預抽空>許可單台泵選擇開關設置在手動檔的泵預抽空運行 。⑦泵的啟動和停止要延時順次投進和退出。⑧泵的基本聯鎖條件:A.一級故障,電源故障禁止所有泵運行;B.泵電機故障 ,泵啟動櫃故障禁止對應泵運行;C.泵的不同運行要附合上述泵啟動櫃,操縱台之間的精確設置;D.水位聯鎖。⑨當滿足上述不同聯鎖條件 ,泵可進進手動,檢驗,預抽空或主動運行。⑩在泵主動運行時,要根據水位點和水位區來確定需運行的泵數;判定能投進主動組態的泵是否滿足上述要求 ,如不滿足,則故障報警;如可組態的泵多於所需投進運行的泵,則根據這些泵運行時間累計數小的泵投進運行。隨著水位降低,慢慢退出當前運行時間最長的泵。4.3數據處理和人機界麵處理①數據統計:泵啟動櫃交流接觸器動作計數;泵運行時間累計;泵站排水量累計;降雨量累計;用電量累計。②數據設置:水位值,水位差值和流量值設置;變壓器的溫度和瓦斯值設置;1頁

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