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西门子S7-200CN PLC在恒压供水工程中的应用

文件大小: 格式: 发布时间:2007-11-19 浏览次数:
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【中文关键词】 西门子S7-200CN  PLC  恒压供水  工程  应用            
【摘要】 恒压供水系统对于生活小区是非常重要的,例如在生活小区供水过程中,若自来水供水因故压力不足或短时断水,可能影响居民生活。又如当发生火警时,若供水压力不足或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大损失和人员伤亡。所以,生活小区采用生活 / 消防双恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。基于上述情况,我公司对###生活小区供水系统进行改造,采用S7-200CN PLC 作为主控单元。利用ABB供水变频器,根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力,达到恒压供水的目的。
【部分正文预览】

 

 一、采用恒压供水的好处
   恒压供水系统对于生活小区是非常重要的,例如在生活小区供水过程中,若自来水供水因故压力不足或短时断水,可能影响居民生活。又如当发生火警时,若供水压力不足或无水供应,不能迅速灭火,可能引起重大损失和人员伤亡。所以,生活小区采用生活 / 消防双恒压供水系统,具有较大的经济和社会意义。
  基于上述情况,我公司对###生活小区供水系统进行改造,采用S7-200CN PLC 作为主控单元。利用ABB供水变频器,根据系统状态可快速调整供水系统的工作压力,达到恒压供水的目的。
  
   二、恒压供水控制系统的基本控制策略
   采用电动机调速装置与可编程控制器(PLC)构成控制系统,进行优化控制泵组的调速运行,并自动调整泵组的运行台数,完成供水压力的闭环控制,在管网流量变化时达到稳定供水压力和节约电能的目的。系统的控制目标是泵站总管的出水压力,系统设定的给水压力值与反馈的总管压力实际值进行比较,其差值输入CPU运算处理后,发出控制指令,控制泵电动机的投运台数和运行变量泵电动机的转速,从而达到给水总管压力稳定在设定的压力值上。恒压供水就是利用变频器的PID或PI功能实现的工业过程的闭环控制。即将压力控制点测的压力信号(4-20mA)直接输入到变频器中,由变频器将其与用户设定的压力值进行比较,并通过变频器内置PID运算将结果转换为频率调节信号调整水泵电机的电源频率,从而实现控制水泵转速。
  供水系统选用原则水泵扬程应大于实际供水高度,水泵流量总和应大于实际最大供水量。
  
  三、恒压供水系统的基本构成
  ##小区变频恒压供水系统采用一台ABB变频器拖动四台0.5KW功率电动机,可在变频和工频两种方式下运行。用户通过人机界面对水压设定,并可通过触摸屏对电极转速,频率,运行状态和水压等参数进行监视。
  启动方式:为避免启动时的冲击电流,电机采用变频启动方式,从变频器的输出端得到逐渐上升的频率和电压。启动前变频器要复位。
   变频调速:根据供水管网流量、压力变化自动控制变频器输出频率,从而调节电动机和水泵的转速,实现恒压供水。如设备的输出电压和频率上升到工频仍不能满足供水要求时,PLC发出指令1号泵自动切换到工频电源运行,待1号泵完全退出变频运行,对变频器复位后,2号泵投入变频运行。
   多泵切换:根据恒压的需要,采取无主次切换,即“先开先停”的原则接入和退出。在PLC的程序中,通过设置变频泵的工作号和工频泵的台数,由给定频率是否达到上限频率或下限频率来判断增泵或减泵。在用水量较小的情况下,采用辅助泵工作。
   为了避免一台泵长期工作,任一泵不能连续变频运行超过3小时。当工频泵台数为零,有一台运行于变频状态时,启动计时器,当达到3小时时,变频泵的泵号改变,即切换到另一台泵上。当有泵运行于工频状态,或辅助泵启动时,计时器停止计时并清零。
   故障处理:能对水位下限,变频器、PLC故障等报警。PLC故障,系统从自动转入手动方式。
  监控程序:系统主窗体四个按钮控件,分别为参数设置、实时监测、启动和关闭系统。参数设置界面如图2所示。用户可根据实际情况修改压力设定值。
  主要控件功能包括:
  (1) 压力设定值:压力设定值范围:0.30-0.60Mpa。
  (2) 校正系数:主要是对压力显示进行校正,使压力显示与压力表显示一致。
  (3) 复位按钮:运行中按下,将使系统重新启动,各参数回到初始设置。
  (4) 设定按钮:在文本框输入压力设定值和校正系数后,按下此按钮,压力设定值和校正系数才能通过串口发送给下位机。
  
  
 



  

 


 

  图2 供水系统参数设置界面

  
  四、设备选用及价格
  
   系统主要设备均采用世界知名品牌产品,质量可靠,运行稳定。
  主要设备如下:
  设备名称 型号 数量 单价(元) 备注
  变频器 ABB ACS510 1个
  PLC Simens s7-200cn 1台
  空气断路器 DS253S-C10/0.03 3个
  热继电器 DB200 6个
  电流继电器 24V DC 若干
  接触器 ABB A12-30-01 AC220V 6个
  直流电源 输入220AC OUT:24DC 1个
  控制按钮 ABB C 3SS1-10B-11 14个
  转换开关 LW5-15D 1个
  压力变送器 ABB MV200T 1个
  电接点压力表 YTXC-100-Z 1块
  电动阀门装置 ZCS水用电磁阀 2部
  触摸屏 台达 DOP-A57BSTD
  1部
  通讯模块 1个
  信号指示灯 12个
  控制机箱 1个
  电力电缆 VV 3x4+1x2.5 mm2 米 长度根据现场定
  通讯电缆 5类屏蔽双绞线 米 长度根据现场定
  熔断器开关 2个
  电流表 1个
  电压表 1个
  互感器 1个
  接线端子附件 BAMH 若干
  
 

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