一、系统概述
污水处理厂监控系统是在原控制系统基础上的改造。它由两台TIPLC、Profibus现场总线、西门子工控机、WinCC工控软件、100兆快速以太网及10台客户PC机组成。它实现并完善了从进水格栅到污泥浓缩等工艺各级控制设备集中监视和控制功能,并在原有基础上增加了一些新型控制功能。
该系统现场泵、阀等设备现场信号直接采集进入PLC,通过PLC完成设备的手动及自动程序运行及本地、远程控制。PLC上安装西门子Profibus通讯模板,通过Profibus总线、FMS协议与中控室的WinCC监控工控机相连。Profibus总线是目前世界上速度快的一种现场总线,其高速度可达12Mbit/s。现场设备控制状态及数据通过Profibus网送到西门子WinCC工控软件进行显示、存储,并完成报警及报表打印等管理功能。中控室操作人员通过操作员终端了解设备运行状况、能耗等数据统计及污水处理情况,下达调度指令,并可直接控制现场设备。WinCC工控机和办公室计算机通过100兆快速以太网连接,组成小型企业内部局域网。办公室管理人员利用办公室计算机的标准网络浏览器IE5.0联接WinCC软件,并可根据权限监视全厂运行情况和控制现场设备。现场摄像头的活动视频图像集成在中控室WinCC监控系统内,并利用活动视频图像的网络传输技术,将图像传送到办公室管理人员计算机上。
二、系统结构
三、控制模式
1.远程控制
----当控制柜上方式选择开关被切换到远程控制后,操作人员可选择自动或手动控制方式。在自动方式下,PLC按联动、联锁各种逻辑关系控制设备的启动停止。中控室操作人员可根据现场情况向下发出调度控制指令,调整设备运行状态达到工艺要求。中控室操作人员也可以选择远程手动方式,直接手动控制单个现场设备。
2.就地控制
----就地控制级别高于远程控制。当控制柜上方式选择开关被切换到就地自动控制,控制中心的调度控制指令被封锁,设备在PLC的控制下自动运行。在就地手动方式下,现场操作人员通过控制柜上手动按钮启动停止设备,控制柜提供基本控制联锁。
四、系统功能
1.显示功能
----监控系统以图形或图像的方式形象显示工艺流程、各设备状态以及厂区概貌、工艺布置图。通过I/O输入输出域、棒图、曲线、数据表格等方式监视液位、流量等监控点。视频摄像头的图像集成到监控画面成为一个整体。并通过标准IE浏览器在客户机上浏览监控画面,降低工程造价。系统还提供了操作提示,误操作自动封锁等功能。画面切换速度小于3秒。
2.报警功能
----系统自动进行报警和事件处理。当报警发生时,如液位超高或风机超温,系统可快速检测并通过画面状态变化提示,并显示、打印相应报警文本,同时发出声音报警提醒监控人员注意。报警到达时间、确认时间及排除时间、报警值、限位值、当前操作员等相应信息自动进入存档。报警到达以及报警确认但未排除,采用两种声音提示。报警可手动消音。报警信息存储半年,以便进行故障分析和查讯。操作事件等状态变化也自动进行存储归档。
3.数据归档
----流量、污水处理量、耗电量等数值按定义周期自动进行存储。存储的数据可按曲线或数据列表的方式进行显示。并提供历史数据查询、ZOOM显示、观察线、在线关闭打开曲线、在线调整时间范围、在线修整显示模式等功能。存储数据保存13个月。
4.报表功能
----报表打印可按定义时间自动进行。也可通过按钮人工打印。事故报警可随时打印,并可根据需要将近1000条或30天的归档全部输出。月报数据自动累计计算并打印到月报报表上。报表文件在打印的同时自动在硬盘上存储,以便重新输出。存储的报表可在系统中打开浏览。
5.用户管理
----操作人员操作设备必需进行登录。根据不同操作人员的级别,系统自动判断封锁操作人员所能进行的操作。当报警发生时,当前操作员被记录存档。当客户机用户使用IE浏览时,系统根据用户名和密码显示和控制屏幕上的画面及操作。无权限的用户只能浏览画面,不能修改参数机设备控制。
自动扶梯和电梯一样都是公共场所运送乘客的典型设备,已在商场、机场、地铁、火车站等场所广泛应用。传统的扶梯通常由普通继电器控制,采用三相异步电动机拖动。现在由于扶梯自动化及安全性能的逐步提高,仍采用传统的继电器控制方式已不能满足更高性能的要求,另外由于继电器控制方式的固有缺点,如:控制烦琐、布线杂多、占用空间大、故障率高、不易检修等缺点,因此随着电子逻辑器件、大规模集成电路的出现;诸如像单片机、PLC在控制系统上的应用也越来越多。在自动扶梯中有些厂家也采用PLC做为控制核心。但PLC 有其应用的局限性,比如说输入输出对电源电压的要求、价格高等因素,因此在自动扶梯的控制上采用PLC并不是理想的。
针对一些控制要求输入输出点数较少、控制要求不是很复杂的场合,我公司开发出一款具有很强的逻辑控制功能,可现场编程,有输入输出功能、体积很小、性价比很高的智能控制单元——SG2,正好能实现对像自动扶梯系统这类产品的核心控制。
控制系统构成
扶梯采用11KW三相异步电动机拖动,要求具有电动机降压启动电路、电动机正反转电路、安全急停电路、检修电路、照明电路。如果要完成上述功能还要考虑控制柜的控制性能、体积、价格,显然智能控制继电器SG2是理想的控制单元。
(一)硬件部分
在此选择台安SG2-20HR-A,8路数字量输入、4路模拟量输入(可以当作数字量输入使用)、8路数字量输出,均为继电器输出方式。SG2是一种具有可编程的逻辑模块。在控制系统中起到逻辑控制功能。
统硬件组成:平行按扭、转换开关、急停按扭、交流接触器、热继电器、SG2-20HR-A、继电器、变压器、断路器等组成。
----SG2的接线:SG2的电源电压范围为110~240VAC。它可以直接输入交流220V电压做为输入电源。输入端子分别为I1~I8、A1~A4。输出端子为Q1~Q8,在此自动扶梯控制系统中只用了输入I1-I5(与按扭接点连接),输出Q1~Q7(与接触器线圈连接)
图1
-图1 中各元件表示:
------SB1:上行按扭
------SB2:下行按扭
------SB3:检修转换开关
------SA1:急停按扭
------SA2:急停继电器触点
------KM1:电动机星型启动接触器
------KM2:电动机角运行接触器
------KM3:电动机正转接触器
------KM4:电动机反转接触器
------KM5:运行接触器
------KM6:抱闸继电器
------T10:照明继电器
------(二)软件部分
----在设计扶梯控制程序之前,首先要确定电路的输入量和输出量(见图1)。根据输入、输出端子的规划及扶梯系统的动作流程编写相应程序。
----台安SG2程序编写相当简单方便,用户可以用电脑或PDA编写程序然后通过编程电缆PL01下载到SG2,也可在现场使用SG2自带的的操作面板(带按键和液晶显示)输入。根据用户的使用习惯及操作方法SG2的编程语言有SFB(顺序功能块)和LAD(梯形图)两种供用户选择,即都是我们在数学上学的“或”“与”“非”等逻辑符号来表达实际的电路逻辑关系,对于具体的编写操作方法可参考SG2的使用手册。
------现将自动扶梯程序流程图表示如下:
动作过程
----当按下SB1 按钮上行(I1 输入信号有效),输出主Q2、主Q4、扩展Q5、扩展Q6、扩展Q7、延时2.5秒后输出主Q1。即当按下上行按钮SB1 时,电动机星型启动接触器K1.1、上行接触器K2.2、正常运行接触器K10、制动继电器MD、照明继电器K25吸合,延时2.5秒后电动机角运行接触器吸合(星启动接触器断开)。这一过程是电动机的星三角启动,打开扶梯照明,打开制动器,使之上行的过程。当按下SA急停按钮时,以上输出除Q7(照明继电器)外其他全部停止输出。由于扶梯停止后还须照明,而不能立即停止,故扶梯停止后延时25秒后自动停止扶梯照明。
----当按下SB2 按钮下行(I2 输入信号有效)时输出主Q3,连锁停止Q4,其它与上相同。(Q3 与Q4 和Q1 与Q2的输出是互锁的)
-----当按下SA 检修按钮时(I3输入信号有效),扶梯进入检修状态,按下SB1 或SB2 按钮,扶梯只能运行在星启动模式下(Q3或Q4 输出),不能进入正常电动机角运行模式(Q1 不能输出)。其他同上。
----当扶梯在任何运行状态,若I4 或I5中由一个信号输入有效时,SG2将停止一切输出,K25(Q7)延时25秒后停止输出。
总结
台安SG2在自动扶梯控制上的应用是非常成功的!在应用的过程中总结出如下几点:
⑴ 体积相对小
⑵ 性能价格比高
⑶ 编程方便(适用于控制不是很复杂的场合)
西门子PLC模块,变频器,触摸屏,交换机
从事智能科技、自动化科技、机电领域内的技术开发、技术转让、技术咨询、技术服务,工业自动化设备安装,工业自动化控制设备、电气设备、机申设备、电子产品、五金产品、金属材料、仪器仪表、橡塑制品销售,商务信息咨询,软件开发,建筑装修装饰建设工程专业施工,建筑安装工程(除特种设备),机械设备租赁(不得从事金融租赁),物业管理。工业自动化设备加工、销售。
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