西門子S7系列PLC在恒壓供水系統(tǒng)中的應(yīng)用
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3.3設(shè)計(jì)思路
水廠水源地引水及變頻恒壓供水系統(tǒng)總體按以下幾部分來設(shè)計(jì)：
（1）水源地取水。在水源地分布有30眼水井，由30臺(tái)水泵進(jìn)行輸水。每臺(tái)水泵的引水啟停、運(yùn)行時(shí)間分為三種方式控制：手動(dòng)、本地集中及遠(yuǎn)程。手動(dòng)控制：即水泵的啟停完全由人工現(xiàn)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(tǒng)控制；遠(yuǎn)程：即水泵的啟停受遠(yuǎn)程中心控制系統(tǒng)的總體控制。
本部分主要又分以下幾個(gè)單元：
a.現(xiàn)地站單井控制系統(tǒng)；
b.現(xiàn)地站井群控制系統(tǒng)；
c.上位中心控制系統(tǒng)；
d.現(xiàn)地站網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)；
e.中心站與現(xiàn)地站無線網(wǎng)路通訊系統(tǒng)。
（2）水廠蓄水。水廠將水源地來水蓄積在2個(gè)蓄水池內(nèi)，每個(gè)蓄水池均有一個(gè)水位計(jì)監(jiān)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(biāo)。
（3）水廠變頻恒壓供水。通過二泵房5臺(tái)供水泵向城市供水。本部分主要包括以下幾個(gè)單元：
a.水廠信號(hào)采集系統(tǒng)；
b.二泵房電氣供電系統(tǒng)；
c.二泵房控制系統(tǒng)。
（4）總控室中心控制系統(tǒng)。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(tǒng)來控制，實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的合理調(diào)度、管理及監(jiān)控。
3.4主要設(shè)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(yè)，各種場合中的檢測、監(jiān)測及控制的自動(dòng)化。S7-200系列的強(qiáng)大功能使其無論在獨(dú)立運(yùn)行中，或相連成網(wǎng)絡(luò)皆能實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的控制功能。S7-200系列PLC出色的表現(xiàn)在以下幾個(gè)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(nèi)置集成功能塊，實(shí)時(shí)特性，強(qiáng)勁的通信能力，豐富的擴(kuò)展模塊。S7-200系列在集散自動(dòng)化系統(tǒng)中發(fā)揮其強(qiáng)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(fù)雜的自控化控制。特別是在分布式控制系統(tǒng)中，其作為遠(yuǎn)程現(xiàn)場控制單元，應(yīng)用領(lǐng)域極為廣泛，覆蓋所有于自動(dòng)檢測、自動(dòng)化控制有關(guān)的工業(yè)及民用領(lǐng)域，包括各種機(jī)床、機(jī)械、電力設(shè)施、民用設(shè)施、環(huán)境保護(hù)設(shè)備等。
S7-300系列可編程控制器，用于多機(jī)架配置時(shí)連接主機(jī)架(CR)和擴(kuò)展機(jī)架(ER)。S7-300通過分布式的主機(jī)架(CR)和3個(gè)擴(kuò)展機(jī)架(ER)，可以操作多達(dá)32個(gè)模塊。運(yùn)行時(shí)無需風(fēng)扇。能在不到0.6－0.1ms時(shí)間內(nèi)處理1024條二進(jìn)制語句。由于純粹的二進(jìn)制命令是不多見的，因此提供混合操作時(shí)的處理速度：用65％二進(jìn)制語句和35％字操作，這位銳利的小CPU依舊能在0.8ms內(nèi)處理1K語句。具有高電磁兼容性和強(qiáng)抗振動(dòng)，沖擊性，有最高的工業(yè)環(huán)境適應(yīng)性。
其主要性能：
(1)標(biāo)準(zhǔn)模塊構(gòu)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(xiàn)場總線進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸、遠(yuǎn)方監(jiān)控和遠(yuǎn)方組態(tài)編程。
(3)PLC在脫離上級(jí)控制中心后，仍能夠?qū)λ刂频木眠M(jìn)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(hào)輸入/輸出（I/O）容量和內(nèi)存容量。
(5)PLC電源為交流220V。
(6)PLC具有高可靠性，能在無空調(diào)、無凈化設(shè)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(biāo)準(zhǔn)單元，同類插件能互換，模塊便于更換和維護(hù)。
(8)PLC的數(shù)字輸入信號(hào)有光電隔離和濾波措施，每個(gè)數(shù)字量輸入和輸出都有LED指示狀態(tài)。
(9)PLC的I/O接口滿足如下要求：
a.數(shù)字量輸入（DI）：由獨(dú)立的常開或常閉無源接點(diǎn)提供，輸入回路由獨(dú)立電源供電。設(shè)接點(diǎn)抖動(dòng)濾波措施，接點(diǎn)狀態(tài)改變后，其持續(xù)時(shí)間為4～6ms以上者，視為有效信息。信號(hào)輸入都經(jīng)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(duì)從高壓設(shè)備引入的信號(hào)加設(shè)中間繼電器。每個(gè)數(shù)字輸入端口都有一個(gè)LED指示器顯示其狀態(tài)。
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(xiàn)地控制單元具有高精度的內(nèi)部參考值，以校驗(yàn)A/D轉(zhuǎn)換器在零值和滿刻度的讀數(shù)?？蓪?duì)A/D轉(zhuǎn)換精度自動(dòng)檢驗(yàn)或校正。模擬輸入接口參數(shù)滿足：
√A/D分辯率：12位（可含符號(hào)位）；
√轉(zhuǎn)換精度：包括接口和A/D轉(zhuǎn)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(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。
c.數(shù)字量輸出(DO)：
√數(shù)字量輸出接點(diǎn)的容量、數(shù)量和電壓滿足控制對(duì)象的要求，并留有充分的裕度。僅用于信號(hào)顯示的開關(guān)量輸出可直接驅(qū)動(dòng)LED指示器，用于反映位置狀態(tài)或故障信號(hào)。
√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(shù)字輸出有LED指示器反映其狀態(tài)。
√瞬時(shí)的數(shù)字量輸出信號(hào)持續(xù)時(shí)間為可調(diào)。
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(bào)警等功能而設(shè)，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(diǎn)數(shù)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(dòng)作電壓：≥75%Ue；
(3)釋放電壓：≤10%Ue；
(4)接點(diǎn)容量：AC220V5A；
(5)耐壓水平不低于1500V（RMS）1min。
3.5系統(tǒng)總體性能
3.5.1實(shí)時(shí)性
遠(yuǎn)程監(jiān)控調(diào)水系統(tǒng)的響應(yīng)能力滿足數(shù)據(jù)采集、人機(jī)通信、控制功能和系統(tǒng)通信的時(shí)間要求。
(1)數(shù)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(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫更新周期：＜2s;
(5)控制命令響應(yīng)時(shí)間：控制命令回答響應(yīng)時(shí)間＜1s；接受執(zhí)行命令到執(zhí)行控制的響應(yīng)時(shí)間＜1s;
(6)人機(jī)通信響應(yīng)時(shí)間：運(yùn)行人員發(fā)出一個(gè)新的圖像調(diào)用命令開始到100%畫面顯示在顯示器上為止的響應(yīng)時(shí)間不超過2s；在已顯示畫面上動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)更新周期不超過2s。
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評(píng)論