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西門子plc在小型水廠的應(yīng)用

更新時(shí)間:2014-10-14      點(diǎn)擊次數(shù):1043

西門子plc在小型水廠的應(yīng)用

現(xiàn)地控制單元為電站監(jiān)控系統(tǒng)全分布式結(jié)構(gòu)中的智能控制設(shè)備,由它實(shí)現(xiàn)監(jiān)控系統(tǒng)與電站設(shè)備的接口,完成監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電站設(shè)備的監(jiān)控。它可以作為所屬設(shè)備的獨(dú)立監(jiān)控裝置運(yùn)行,當(dāng)現(xiàn)地控制單元與主控級(jí)失去時(shí),由它獨(dú)立完成對(duì)所屬設(shè)備的監(jiān)控,包括在現(xiàn)地由操作人員實(shí)行的監(jiān)控及由現(xiàn)地控制單元對(duì)設(shè)備的自動(dòng)監(jiān)控。

配置如下圖1:
2.1 機(jī)組現(xiàn)地控制單元
機(jī)組現(xiàn)地控制單元每臺(tái)機(jī)組配置S7-200西門子plc一套,分別編號(hào)為1#LCU、2#LCU、3#LCU、4#LCU。屏上配有觸摸屏、PLC模塊、交流量智能變送器,每套機(jī)組現(xiàn)地控制單元采用溫度變送器及智能溫度巡檢裝置兩種方式采集機(jī)組各測(cè)溫點(diǎn)的溫度。溫度巡檢裝置經(jīng)通信接口與本單元進(jìn)行通信。相關(guān)的備用、調(diào)相、發(fā)電、故障和事故等狀態(tài)指示,以及開停機(jī)、緊停、過(guò)速保護(hù)等功能按鈕及連片。
西門子PLC配置
機(jī)組現(xiàn)地控制單元的PLC采用S7-200CN西門子plc可編程控制器(PLC)模塊。該系列西門子PLC 適用于各行各業(yè),各種場(chǎng)合中的檢測(cè)、監(jiān)測(cè)及控制的自動(dòng)化。S7-200CN系列的強(qiáng)大功能使其無(wú)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)雜控制功能。因此S7-200CN系列具有*的性能/價(jià)格比。
根據(jù)系統(tǒng)要求,西門子PLC配置如下:
①中央處理模塊(CPU):選用CPU226CN(24點(diǎn)DI/16點(diǎn)DO)。
②數(shù)字量輸入模塊(DI):選用EM221,共2塊(16點(diǎn)DI/塊)。
③數(shù)字量輸入輸出模塊(DI/DO):選用EM223,1塊(16點(diǎn)DI/16點(diǎn)DO)。
④溫度量輸入模塊(RTD):選用EM231,共2塊(8點(diǎn)/塊)
⑤ PROFIBUS-DP接口模塊:EM277,1塊。
⑥ PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接器1個(gè)。
威綸觸摸屏配置
觸摸屏采用K-TP178micro西門子觸摸屏。該屏是西門子專門針對(duì)中國(guó)中小型自動(dòng)化產(chǎn)品用戶需求而設(shè)計(jì)的全新西門子觸摸屏。通過(guò)點(diǎn)對(duì)點(diǎn)連接(PPI或者M(jìn)PI)完成和S7-200CN控制器的連接,整個(gè)系統(tǒng)渾然一體,具有良好的穩(wěn)定性和抗干擾性。通信速率可達(dá)187.5kbaud。它的操作界面非常友好,不但可以通過(guò)MT8121iE觸摸屏來(lái)執(zhí)行操作,更可以通過(guò)面板上的6個(gè)按鍵來(lái)執(zhí)行操作。此外該屏采用了32位ARM7的CPU處理芯片,同時(shí)擁有超大的內(nèi)存空間使操作響應(yīng)更加快速。
2.2公用及開關(guān)站現(xiàn)地控制單元

公用及開關(guān)站現(xiàn)地控制單元配置S7-200西門子plc一套,編號(hào)為5#LCU,配置西門子PLC模塊、溫度采集模塊、CM-320B多對(duì)象微機(jī)準(zhǔn)同期裝置、交流量智能變送器、西門子K-TP178micro觸摸屏、開出繼電器、交流采樣裝置等相關(guān)器件。主要對(duì)全廠公用的油、氣、水輔助系統(tǒng),廠用交流電源系統(tǒng),直流電源系統(tǒng)及開關(guān)站等監(jiān)控對(duì)象的數(shù)據(jù)采集及實(shí)時(shí)控制。
根據(jù)系統(tǒng)要求,西門子PLC配置如下:
①中央處理模塊(CPU):選用CPU226(24點(diǎn)DI/16點(diǎn)DO)。
②數(shù)字量輸入模塊(DI):選用EM221,共2塊(16點(diǎn)DI/塊)。
③數(shù)字量輸入輸出模塊(DI/DO):選用EM223,1塊(16點(diǎn)DI/16點(diǎn)DO)。
④溫度量輸入模塊(RTD):選用EM231,共2塊(8點(diǎn)/塊)
⑤模擬量輸入模塊(AI):選用EM231,1塊(4點(diǎn)AI)。
⑥ PROFIBUS-DP接口模塊:EM277,1塊。
⑦ PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)連接器1個(gè)。
2.3現(xiàn)地控制單元系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能:
2.3.2安全運(yùn)行監(jiān)視
安全運(yùn)行監(jiān)視包括全廠運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改、狀變監(jiān)視、越限檢查、過(guò)程監(jiān)視、趨勢(shì)分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。
2.3.3控制與調(diào)節(jié)
機(jī)組現(xiàn)地控制單元能自動(dòng)完成開、停機(jī)操作和有功、無(wú)功功率的調(diào)節(jié),而不需依賴于電站控制中心。在接受電站控制中心命令后,工況轉(zhuǎn)換及調(diào)節(jié)能自動(dòng)完成,也能分步自動(dòng)完成。機(jī)組現(xiàn)地控制單元也能執(zhí)行現(xiàn)地人機(jī)接口發(fā)出的現(xiàn)場(chǎng)命令。
機(jī)旁設(shè)控制權(quán)切換開關(guān)(上行信息不受切換開關(guān)位置影響)。開關(guān)置于“中控室”時(shí),則機(jī)組僅受控于電站控制中心,置于“現(xiàn)地”時(shí)則僅可由運(yùn)行人員通過(guò)現(xiàn)地控制單元對(duì)機(jī)組進(jìn)行控制。
機(jī)組控制單元順序控制
機(jī)組同步并網(wǎng)
機(jī)組輔助設(shè)備的自動(dòng)控制、監(jiān)視
①事件檢測(cè)和發(fā)送
自動(dòng)檢測(cè)本單元所屬的設(shè)備、繼電保護(hù)和自動(dòng)裝置的動(dòng)作情況,當(dāng)發(fā)生狀變時(shí),將事件的性質(zhì)依次檢測(cè)、歸類存檔,并上送電站控制中心。
2.3.4數(shù)據(jù)通信
完成與電站控制中心的數(shù)據(jù)交換,實(shí)時(shí)上送電站控制中心所需的過(guò)程信息,接收電站控制中心的控制和調(diào)節(jié)命令。
機(jī)組現(xiàn)地控制單元接收電站控制中心所用的同步時(shí)鐘信息以保持同電站控制中心同步。
與電能計(jì)量裝置及其他承包商提供的微機(jī)勵(lì)磁調(diào)節(jié)器、微機(jī)調(diào)速器、微機(jī)繼保裝置、微機(jī)測(cè)速裝置、溫度巡檢裝置等之間通信,進(jìn)行信息交換,提供接口軟件。
2.3.5系統(tǒng)診斷
機(jī)組現(xiàn)地控制單元硬件故障診斷:可在線或離線自檢設(shè)備的故障,故障診斷能定位到模塊。
軟件故障診斷:應(yīng)用軟件運(yùn)行時(shí),若遇故障能自動(dòng)給出故障性質(zhì)及部位,并提供相應(yīng)的軟件診斷工具。
2.4上位機(jī)配置
①服務(wù)器 (DELL P4 2.8G處理器、512MB內(nèi)存、80GB的硬盤)。
②彩色顯示器 (DELL 21寸彩色顯示器)。
③語(yǔ)音報(bào)警設(shè)備 (多媒體聲卡、音箱)。
④ CP5611網(wǎng)卡
⑤ SIMATIC NET 6.0。
⑥ WINCC 5.1。
上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)采用西門子WinCC人機(jī)接口軟件,該軟件可以很好的支持S7系列西門子plc,且具有強(qiáng)大的畫面組態(tài)、報(bào)警設(shè)置、數(shù)據(jù)存檔、報(bào)表設(shè)計(jì)等功能。此外還集成了多種網(wǎng)絡(luò)連接方式,使其與自動(dòng)化系統(tǒng)連接起來(lái)更加方便。
2.5上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)的功能:
2.5.1數(shù)據(jù)采集與處理;
主控級(jí)自動(dòng)采集和處理各現(xiàn)地控制單元的各類實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和處理電站設(shè)備的運(yùn)行參數(shù),采集的數(shù)據(jù)及處理量主要有以下幾種:
①電氣量:主控級(jí)收集由現(xiàn)地控制單元采集的各電氣量:
②模擬量
溫度:機(jī)組上導(dǎo)、下導(dǎo)、水導(dǎo)、推力軸承的瓦溫、油溫、冷卻水溫、轉(zhuǎn)子線圈、定子線圈和鐵芯的溫度及變壓器油溫等。
③數(shù)字量:各現(xiàn)地控制單元將采集到的數(shù)字量上送主控級(jí)進(jìn)行處理或現(xiàn)地處理
④脈沖量:各現(xiàn)地控制單元對(duì)采集到的脈沖量進(jìn)行累計(jì),換算成相應(yīng)的電度量后,上送主控級(jí)進(jìn)行全廠日、月、年發(fā)電量累加處理。
⑤數(shù)據(jù)壓縮精簡(jiǎn):對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行篩選整理,去掉無(wú)用的數(shù)據(jù)后,將“壓縮”了的數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫(kù)。
WinCC控制畫面
三、關(guān)鍵技術(shù)的使用
3.1 PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)
隨著制造業(yè)自動(dòng)化和過(guò)程自動(dòng)化中分散化結(jié)構(gòu)的迅速增長(zhǎng),現(xiàn)場(chǎng)總線的應(yīng)用日益廣泛,現(xiàn)場(chǎng)總線實(shí)現(xiàn)了數(shù)字和模擬輸入/輸出模塊、智能信號(hào)裝置和過(guò)程調(diào)節(jié)裝置與可編程邏輯控制(PLC)和PC之間的數(shù)據(jù)傳輸,把I/O通道分散到實(shí)際需要的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備附近,從而使整個(gè)系統(tǒng)的工程費(fèi)用、裝配費(fèi)用、硬件成本、設(shè)備調(diào)試和維修成本減少到zui少。PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線滿足了生產(chǎn)過(guò)程現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)可存取性的重要要求,一方面它覆蓋了傳感器/執(zhí)行器領(lǐng)域的通信需求,另一方面又具有單元級(jí)領(lǐng)域的所有網(wǎng)絡(luò)通信功能。
在寶壇一、二級(jí)站計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中各控制單元之間通過(guò)PROFIBUS現(xiàn)場(chǎng)總線連接。裝有CP5611網(wǎng)卡的上位機(jī)作主站,各控制單元以PROFIBUS-DP從站的方式接入。

WinCC連接PROFIBUS-DP從站
編程時(shí),首先要配置CP5611網(wǎng)卡。像配置S7-300西門子plc站一樣將其組態(tài)為PROFIBUS主站(DP-MASTER),將其下載到硬件中。WinCC側(cè)的組態(tài),在WinCC程序中添加PROFIBUS-DP協(xié)議,并設(shè)置其系統(tǒng)參數(shù)。在DP連接協(xié)議下添加新的連接及變量即可。
3.2 數(shù)據(jù)庫(kù)軟件Sybase
數(shù)據(jù)庫(kù)軟件采用了Sybase公司的Sybase服務(wù)器軟件,利用Sybase數(shù)據(jù)庫(kù)強(qiáng)大的數(shù)據(jù)引擎,確保各個(gè)電站子控制系統(tǒng)的歷史數(shù)據(jù)和操作、報(bào)警記錄的迅速而準(zhǔn)確的記錄,同時(shí)保證各個(gè)電站子控制系統(tǒng)對(duì)歷史數(shù)據(jù)的報(bào)表統(tǒng)計(jì)、查詢等功能的實(shí)現(xiàn)。并為將來(lái)和MIS系統(tǒng)的連接作好預(yù)留手段。
3.3 S7-200系列西門子plc與PMAC通訊
系統(tǒng)采用的S7-200系列CPU226CN模塊上具有兩個(gè)可編程的自由通訊口, PMAC采用標(biāo)準(zhǔn)的485通訊方式,支持PROFIBUS通訊協(xié)議。我們將PMAC的485+極接入CPU一個(gè)通訊口的3腳,485-極接入8腳,用STEP 7-Micro/WIN軟件對(duì)通訊口進(jìn)行編程。

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