PLC-300现场运用

PLC----300现场运用

排水泵站(下简称泵站)作为市政建设和管理工程的主要设施，担负着城市排水防涝的重要任务。从目前国内大部分的泵站控制和管理来看还是处于相当落后的状况，与国外相比具有很大的差异。在电气控制上，自动化监控程度低，大部分的泵站仅有单级的常规控制。随着国民经济的飞速发展，对市政建设和管理提出了更高的要求。所以必需对现有泵站控制和管理进行改造和完善。向无人化泵站监控管理发展，以达到减员增效和提高管理水平的目的。泵站的自动化监控和管理的改造如下。

1泵站工况概述

泵站主要用于附近地区的污水排放处理和防汛抗涝。服务面积240120m2，总排水量为13．8m3／s。

1．1设备分布

同大部分的泵站一样，其设备由①进出水闸门：用来防止黄浦江江水倒灌和泵站维修。②集水池：地下管道的污水汇。集在此集水池，集水池被不锈钢格栅分成内外区，污水由内区流经格栅除污后，到外区排入黄浦江中。集水池内外区边安装有超声波液位仪用来检测内外区水位和水位差。③除污机：泵站装有钢丝绳牵引式格栅除污机2台、除污机用于把附于格栅上的垃圾和污物从集水池中提出来处理。④变压器房：为保证泵站的可靠工作，泵站建有两座800kVA电力变压器。电力变压器安装有温度监控器监测温度，当温度超限能自动启动风机降温和报警。③水泵房：塘桥泵站安装了6台180kW的轴流水泵；在存水房装有水位检测器。⑥控制柜房：房内装有进线柜2台；功率因素补偿柜4台；泵开关柜和联接柜1台。

1．2控制要求

以塘桥泵站为设施对象，进行整个泵站的自动化监控和管理的改造。

①改造泵站的水泵控制开关柜，使之具有就地和远程控制的功能。

②改造泵站的功率因素补偿柜，能实现就地自动补偿和远程电网监控。

③改造泵站的变压器房对于变压器温度进行远程显示，高温报警等功能；

④建立泵站的控制室，对泵站实施三级控制，在控制室内设置自动化监控操作台和信号处理柜。

⑤采用SIEMENS的S7—300系列PLC，对整个泵站实现自动化监控，水泵将根据泵的状态，水位，雨量，电网状况，闸门位置等工况自动投切。

⑥通过对水位差的检测，提示或自动投切除污机。

⑦采用高性能的lO英寸真彩LCD触模式显示屏，对整个泵站进行动态监控管理，故障报警，工况记录和报表打印。

⑧预留通信接口，可通过电话线路或DDN网联网进行区域监控和数据传送。

2硬件系统构成

根据以上要求，我们开发研制了下述这套塘桥泵站自动化监控系统。系统的主要配置

如下。

2．1PLC配置

泵站自动化监控系统的PLC采用SIEMENS的S7—300系列。

根据系统要求，PlC总体配置如下：

①中央处理模块(CPU)：选用CPU314，内存RAM扩展到64K。

②数字量输入模块(D1)：选用SM321、共8块(16点／块)。处理128点输入信号。

③数字量输出模块(DO)：选用SM322，4块为16点／块，4块为8点／块。处理96点输出信号。

④模拟量输人模块(A1)：选用SM331，共3块(8点／块)。处理24点输入信号。

⑤通信模块：选用CP340，共2块，1块为RS232接口，1块为RS485接口。

PIJC采用了四个框架，在RTU信号柜内有三个，其中一个为备用扩展框架；另一个在操作台内，通过IM361扩展连接，这样简化了接线，大大地提高可靠性。

2．2触摸屏配置

触模屏采用了日本DIOTAL公司的570HMI来实现上述要求。其是以RS232接口与PLC的CP340连接，采用SIEMENs的3964R的协议完成通信。

2．3电网监控配置

电网监控采用治国SOCOMEC公司的DIRISM型的电量监控器，可检测三相四线制的相电压，线电压，相电流，零线电流，有功无功功率，功率因素，频率及相应的最大值。监控器以RS485接口采用MODBUS协议与PlC的CP340连接，传送电网监控数据。因为泵站是采用双路电网进线，故应用了2套电量监控器，分别安装两侧进线柜上。

其它装置的信号都是通过数字量或模拟量与PLC连接。

3软件监控实现

塘桥泵站自动化监控系统的软件主要有两部分：PIC监控软件和触摸屏图控软件。PLC监控软件由几大模块组成。

3．1系统检测和故障处理模块

系统检测处理所有的输入信号，根据具体情况将作出不同响应。处理的信号有：6台泵电机的温度和振动；进出水闸门状态；存水房液位；防火防盗安全；2台电源变压器温度；雨量；4台功率因素补偿柜工况；电网工况(电压欠压和过压监控；三相电流过载监控；缺相监控；三相不平衡监控；功率过载监控；

功率因素监控；电量累计)；污水池水位等。

系统故障分类为三级：一级故障定义为最高级。当发生此类故障，将禁止所有控制输出。声光报警。记录打印，在显示屏上显示故障类型和解决方法。只有在排除故障、按人工复位键后系统恢复正常工作。二级故障定义为次级。当发生此类故障时将禁止故障点的

控制输出、系统作自动调正继续当前操作。三级故障定义为最低级。当发生此类故障时，仅声光预警，不中断当前操作。根据系统中产生的各种故障实施相关的故障声光报警和记录。此刻触模式显示屏进入故障报警画面，显示故障内容，性质，地点，时刻和解决方案，并打印。

3．2除污机和排水泵的运行处理

泵站有2台除污机，系统对除污机的工况进行监控。故障信号置位，置二级故障报警，由“系统故障处理”模块处理。根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯，同时在触模式显示屏上显示。当除污机柜上的选择开关选择远控，操作台在泵自动运行前，先进行排污操作。采用水位差检测，则根据水位差标志实施自动排污。在自动排污时、先在现场声光预警，再运行装置。

泵启动柜有6台与操作台相联进行控制。

⑦当故障信号置位、置二级故障报警，由“系统故障处理”模块处理。

②根据信号状态点亮或熄灭有关指示灯。

③当泵开关柜上的选择开关选择远控，在操作台上可实施4种泵运行方式：手动方式、自动方式、预抽空方式、检修方式。

④在操作台上对每台泵都设置有各自的状态指示灯，手动操作按纽和选择开关。

③单台泵的选择开关有四档：停止、检修、手动和自动。

当设置手动档时可实施手动或预抽空操作。在自动档时则允许该泵进入系统自动运行组态。

⑥在系统操作上设置有三档的选择开关：停止、自动和预抽空。“停止”禁止所有泵的运行；“自动”允许单台泵选择开关设置在自动档的泵进入自动运行组态。“预抽空”允许单台泵选择开关设置在手动档的泵预抽空运行。

⑦泵的启动和停止要延时依次投入和退出。

⑧泵的基本联锁条件：

A．一级故障、电源故障禁止所有泵运行；

B．泵电机故障、泵启动柜故障禁止对应泵运行；

C．泵的不同运行要附合上述泵启动柜和操作台之间的正确设置；

D．水位联锁。

⑨当满足上述不同联锁条件，泵可进人手动、检修、预抽空或自动运行。

⑩在泵自动运行时，要根据水位点和水位区来确定需运行的泵数；判断能投入自动组态的泵是否满足上述要求，如不满足，则故障报警；如可组态的泵多于所需投入运行的泵、则依据这些泵运行时间累计数小的泵投入运行。随着水位降低，逐步退出当前运行时间最长的泵。

3，3数据处理和人机界面处理

①数据统计：泵启动柜交流接触器动作计数；泵运行时间累计；泵站排水量累计；降雨量累计；用电量累计。

②数据设置：水位值。水位差值和流量值设置；变压器的温度和瓦斯值设置；雨量值设置；泵电机的温度和震动值设置；电力参数设置；防盗有效与否设置。

③与触模式显示屏的数据通信：触模式显示屏采用工业级入机界面。主要完成下列任务：泵站运行监控：故障报警；记录和排除提示；参数设置；模拟键盘操作；数据记录处理；工艺曲线显示；工况模拟显示；泵站概貌显示。

④打印机打印处理：故障随机打印；运行状态打印；参数设置打印；工作报表打印；动态曲线打印；设备状态打印；数据统计打印；显示屏幕打印。

4结语

塘桥泵站自动化监控系统自1998年改造至今已近两年，正常运行证明：整个系统设计合理先进；操作简便；可靠性高；完全符合用户预期的要求，将推广应用至其他地区。