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永宏PLC应用自来水厂控制

发布者:慧控  时间:2017-5-22 10:01:26

行业介绍


      随着经济社会的发展,水对人民的生活与生产的影响日益突出,人们对供水的质量与安全可靠性的要求不断提高,同时也更加重视降低供水系统的能耗。加强供水系统工况的监测是一项重要而有效的节水降耗措施,因此加强水处理厂的各个工艺环节的自动监测与控制具有重要意义。我国城镇供水在改革开放的二十几年中得到了大发展与大提高。卫生部公布的《第三次国家卫生服务调查主要结果》显示,我国城市自来水普及率达到96%,农村自来水普及率为34%。因为我国总体上是一个水资源匮乏的国家,所以在发展供水事业的同时也要考虑节约用水,提高水资源利用率,特别是目前我国的城镇供水在水质处理、工艺设施和管网建设上,与发达国家相比还有一定差距,因此有必要提高城镇水厂的自动化程度。水厂自动化的主要目的不仅是节省劳动力,更主要的是实现可靠、优质、高效的供水保证。生产过程的自动检测、调整、控制和事故报警可保证设备在规定状态下运行,防范事故于未然,实现不间断的可靠供水;投药、过滤、消毒等工艺过程实施闭环控制,可以随着水量、水质的变化及时调整工艺参数,保证出水水质达标;出厂水压自动调整,能保证稳定的服务水压,减少爆管和漏失水量;生产过程的优化运行可以大大减少水、气、电和各种药剂的浪费,达到低耗高效。县镇水厂不同于大中型水厂,其供水规模较小、占地面积较小、日变化系数和时变化系数均较大,水厂技术力量较薄弱、管理水平较低、财力较为紧张等,这就决定了设计思路有别于大中型水厂,但又因其覆盖面广、数量众多,所以中、小型自来水厂的自动化控制系统研究有着广泛的前景。依靠现代化技术手段对生产过程进行控制和管理,提高设备的运行效率和可靠性,节省宝贵的水、电资源,是技术发展的必然趋势。



图1-1 自动供水及机


系统设计方案


1、方案背景



      供水是一个关系国计民生的重要产业,随着我国改善人民生活条件、建设小康社会及提高劳动生产水平等目标的实现,对自来水水质的要求也越来越高。水处理厂计算机自动化控制系统是保证安全、连续、优质供水的措施。通过分析国内外已建水厂自动化控制系统的现状,结合工艺设备智能化的发展趋势,以及我国中小型水厂现状,设计了一套以永宏PLC 作为控制器的自来水自动控制系统,该系统能实时监测水质、取水流量、pH值、管网压力,监控厂区安全,自动控制投矾、加氯,还能自动存储历史数据。此系统不仅能降低能耗、节约成本、减少维修维护工作强度、提高管理水平、确保供水质量,还能推进我国给水工艺的发展,对减小与先进水平的差距都具有现实意义。


方案如表2-1。

系统方案

控制器

操作界面

伺服&变频

方案1

西门子PLC

200 300

昆仑通态或者西门子HMI

ABB 西门子

台达

方案2

永宏PLC

昆仑通态

迈凯诺变频

表2-1 供水系统方案



2、客户需求

     远程控制与本地控制各个部分,通过水位进行水源地供水的控制,实时监测各种参数

要求1

远程控制

要求2

本地控制

要求3

上位机实时数据监控

表2-2 供水系统具体功能要求

3、解决方案

      根据最终设备使用的工艺要求,该系统设计过程主要包括系统硬件设计和系统软件设计;其中系统硬件设计包括硬件(产品)选型配置、电气控制等三部分,系统软件设计包括流程控制、I/O配置和程序设计等三部分;设计参数如表2-3;实物图如图2-1。

设计参数

实物效果图

控制系统

永宏PLC

操作界面

永宏HMI

变频器

迈凯诺

开关电源

ADP-24V

工作效率


工作电源

380VAC/50Hz

工作环境

温度-10-40℃

湿度20-90%

     基于上述各项技术指标,从供水系统方案架构图2-2示;本方案控制系统采用永宏FBs系列功能MA型PLC控制器作为系统的主机,主要控制整体设备的动作流程、数据采集;从机选用FBS-20MAR2-AC的主机,用与各个水井泵站使用的控制,采用永宏10寸触摸屏,系统的流程动态演示、监控显示、参数设定及各状态的报警等界面。



图2-2 系统方案架构

1、硬件配置

      电供暖热的系统硬件组成由永宏FBS-24MAR2-ACPLC控制器(主机,从机)10寸触摸屏、通讯板卡FBS-CB55;变频器使用迈凯诺的90/55KW的。系统硬件清单如表3-1;系统硬件配置如图3-1。

硬件明细表

产品类型

品牌

产品型号

数量

PLC(主从)

永宏

FBS-24MAR2-AC

28

HMI

永宏

HU-102E-00

24

变频器

迈凯诺

90、55kw

24

通讯板

永宏

FBS-CB55

28

开关电源

永宏

ADP-24V

28

电气部件

……

……

若干

系统硬件清单如表3-1

图3-1 供水系统硬件配置图


2、电气结构

      供水系统的电气控制采用永宏PLC作为设备核心控制单元,实现对主从站之间的高速联机功能,同时对系统的压力,流量,液位控制及出现的故障指示等。供水系统的PLC接线原理(左:主机,右:从机)如图3-3,PLC电气控制柜接线如图3-4。

图3-3 电气控制原理图

 图3-3 PLC电气控制柜接线图

系统软件设计

1、工艺流程

      供水系统主要包括四部分:水源地、一级泵站,中间加压泵站,水厂处理加压,4个部分;水源地的井口开启井的数量根据一级泵站水位来控制,中间加压泵站的水位来控制一级泵站的开启,同样水厂根据水量多少控制下面泵站。全自动工艺流程如图4-1。

图4-1 全自动工艺流

2、控制流程图

图4-2 自来水控制流程图

3、IO点配置

根据工艺流程和控制流程要求,进行了永宏PLC程序I/O点配置;其中包含了模拟量及开关量,具体PLC输入、输出明细配置如表4-1。

PLC开关点输入/输出点配置

PLC模拟量输入/出点配置

编号

批注

编号

批注

编号

批注

编号

批注

X0

启动

Y0

一号泵

AI0

电压

AI6


X1

停止

Y1

二号泵

AI1

电流

AI7


 X3

远程/本地

Y2

三号泵

AI2

频率

AI8




Y3

四号泵

AI3

流量

……

……



……

AI4

液位

AO0






AI5

温度

……

……


表4-1PLC输入、输出点配置表

4、PLC功能指令应用


1.通讯联机指令     

      永宏FBs-PLC提供相当强大的通讯功能,SoC单晶片中集合5个高速通讯口。主机自带一个通讯口。多样的扩展方式,可以选择通讯模块或者通讯板卡,每个通讯口通讯速率最高达921.6Kbps;支持RS-232,RS-485,USB和Ethernet等界面。在本系统中,使用永宏的高速联机指令,多台主机硬件搭桥从而实现高速数据共享,并且达到实时响应的效果。具体控制程序如图4-3,永宏PLC表格指令与内容如图4-4。


图4-3 通讯控制程序


图4-3 通讯控制表格

实施结果

通过现场调试,系统稳定性还是比较好,控制方便,实时监控各项参数,客户都是比较满意。



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