益陽(yáng)SIEMENS西門子PLC模塊S7-300代理商

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在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的閉環(huán)控制模塊中。因此，整個(gè)系統(tǒng)（包括開環(huán)控制和驅(qū)動(dòng)）都極其緊湊且響應(yīng)快速。

　　SIMOTION D 提供兩種型號(hào)：

　　SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)，也可選配多軸（模塊型）

　　SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)，四種性能型號(hào)*多提供 128 軸（書本型）

　　這種性能細(xì)分確保程度的可擴(kuò)展性和靈活性。應(yīng)用領(lǐng)域從單軸機(jī)器到高性能的多軸機(jī)器。為了實(shí)現(xiàn)可視化和操作，SIMATIC HMI 設(shè)備可通過 PROFIBUS、以太網(wǎng)或 PROFINET 進(jìn)行連接，具體取決于SIMOTION D 的型號(hào)。通過 PROFINET 或 PROFIBUS 來連接分布式 I/O。

　　SIMOTION C – 模塊化和靈活性

　　SIMOTION C 是一款采用 SIMATIC S7-300 設(shè)計(jì)的運(yùn)動(dòng)控制器。

　　其提供兩種型號(hào)，接口不同，但運(yùn)動(dòng)控制功能或性能都相同。除了已經(jīng)集成的 I/O 外，兩種控制器還可通過 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模塊加以擴(kuò)展。

引言

　　排水泵站（下簡(jiǎn)稱泵站）作為市政建設(shè)和管理工程的主要設(shè)施，擔(dān)負(fù)著城市排水防澇的重要任務(wù)。從目前國(guó)內(nèi)大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當(dāng) 落后的狀況，與國(guó)外相比具有很大的差異。在電氣控制上，自動(dòng)化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級(jí)的常規(guī)控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計(jì)都是手工操作。泵站控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡(luò)。隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，對(duì)市政建設(shè)和管理提出了更高的要求。所以必需對(duì)現(xiàn)有泵站控制和管理進(jìn)行改造和完善。向國(guó)外無人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展，以達(dá)到減員增效和提高管理水平的目的。該項(xiàng)目是以上海市浦東新區(qū)塘橋泵站為實(shí)施對(duì)象，進(jìn)行整個(gè)泵站的自動(dòng)化監(jiān)控和管理的改造。

2.泵站工況概述

　　塘橋泵站位于上海市浦東新區(qū)塘橋路黃浦江邊，該泵站主要用于附近地區(qū)的污水排放處理和防汛抗?jié)?。服?wù)面積240公頃，總排水量為13.8米3/秒。

　　2.1設(shè)備分布

　　同大部分的泵站一樣，其設(shè)備分布平面圖如下（圖1）所示。

　?、龠M(jìn)出水閘門：用來防止黃浦江江水倒灌和泵站維修。

　?、诩兀旱叵鹿艿赖奈鬯畢R集在此集水池，集水池被不銹鋼格柵分成內(nèi)外區(qū)，污水由內(nèi)區(qū)流經(jīng)格柵除污后，到外區(qū)排入黃浦江中。集水池內(nèi)外區(qū)邊安裝有超聲波液位儀用來檢測(cè)內(nèi)外區(qū)水位和水位差。

　　③除污機(jī)：泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機(jī)2臺(tái)，除污機(jī)用于把附于格柵上的垃圾和污物從集水池中提出來處理。

　?、茏儔浩鞣浚簽楸ＷC泵站的可靠工作，泵站建有兩座800KVA電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監(jiān)控器監(jiān)測(cè)三相溫度，當(dāng)溫度超限能自動(dòng)啟動(dòng)風(fēng)機(jī)降溫和報(bào)警。

　　⑤水泵房：塘橋泵站安裝了六臺(tái)180 kW的軸流水泵；在存水房裝有水位檢測(cè)器。

　?、蘅刂乒穹浚悍?jī)?nèi)裝有進(jìn)線柜2臺(tái)（柜1，13）；功率因素補(bǔ)償柜4臺(tái)（柜2，3，11，12）；泵開關(guān)柜（柜4-6，8-10）和聯(lián)接柜1臺(tái)（柜7）。

2.2控制要求

　　以塘橋泵站為設(shè)施對(duì)象，進(jìn)行整個(gè)泵站的自動(dòng)化監(jiān)控和管理的改造。

　　①改造泵站的水泵控制開關(guān)柜，使之具有就地和遠(yuǎn)程控制的功能。

　?、诟脑毂谜镜墓β室蛩匮a(bǔ)償柜，能實(shí)現(xiàn)就地自動(dòng)補(bǔ)償和遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)控。

　　③改造泵站的變壓器房對(duì)于變壓器A，B，C三相溫度進(jìn)行遠(yuǎn)程顯示，高溫報(bào)警等功能；

　?、芙⒈谜镜目刂剖遥瑢?duì)泵站實(shí)施三級(jí)控制，在控制室內(nèi)設(shè)置自動(dòng)化監(jiān)控操作臺(tái)和信號(hào)處理柜。

　?、莶捎肧IEMENS的S7-300系列PLC，對(duì)整個(gè)泵站實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化監(jiān)控 ，水泵將根據(jù)泵的狀態(tài) ，水位，雨量，電網(wǎng)狀況，閘門位置等工況自動(dòng)投切。

　　⑥通過對(duì)水位差的檢測(cè)，提示或自動(dòng)投切除污機(jī)。

　?、卟捎酶咝阅艿?0英寸真彩LCD觸摸式顯示屏，對(duì)整個(gè)泵站進(jìn)行動(dòng)態(tài)監(jiān)控管理，故障報(bào)警，工況記錄和報(bào)表打印。

　　⑧預(yù)留通信接口，可通過電話線路或DDN網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行區(qū)域監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳送。

　　3.硬件系統(tǒng)構(gòu)成

　　根據(jù)以上要求，我們開發(fā)研制了下述這套塘橋泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2。 主要 的配置如下。

　　3．1 PLC配置

　　泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-300系列。根據(jù)系統(tǒng)要求 ，PLC總體配置如下：

　?、僦醒胩幚砟K（CPU）：選用CPU314，內(nèi)存RAM擴(kuò)展到64K。

　?、跀?shù)字量輸入模塊（DI）：選用SM321,共8塊（16點(diǎn)/塊）。處理128點(diǎn)輸入信號(hào)。

　　③數(shù)字量輸出模塊（DO）：選用SM322,4塊為16點(diǎn)/塊，4塊為8點(diǎn)/塊。處理96點(diǎn)輸出信號(hào)。

　　④模擬量輸入模塊（AI）：選用SM331,共3塊（8點(diǎn)/塊）。處理24點(diǎn)輸入信號(hào)。

　?、萃ㄐ拍K：選用CP340,共2塊，1塊為RS232接口，1塊為RS485接口。

　　PLC采用了四個(gè)框架，在RTU信號(hào)柜內(nèi)有三個(gè)，其中一個(gè)為備用擴(kuò)展框架；另一個(gè)在操作臺(tái)內(nèi)，通過IM361擴(kuò)展連接，這樣簡(jiǎn)化了接線，大大地提高可靠性。

　　3．2觸摸屏配置

　　觸摸屏采用了日本DIGTAL公司的570 HMI（當(dāng)時(shí)SIEMENS還沒有此類HMI）來 實(shí) 現(xiàn)上述要求。HMI是以RS232接口與PLC的CP340連接，采用SIEMENS的3964R的協(xié)議完成 通信。

　　3．3電網(wǎng)監(jiān)控配置

　　電網(wǎng)監(jiān)控采用法國(guó)SOCOMEC公司的DIRIS M型的電量監(jiān)控器，可檢測(cè)三相四線制的相電壓，線電壓，相電流，零線電流，有功無功功率，功率因素，頻率及相應(yīng)的大值。監(jiān)控器以RS485接口采用MODBUS協(xié)議與PLC的CP340連接，傳送電網(wǎng)監(jiān)控?cái)?shù)據(jù)。因?yàn)楸谜臼遣捎秒p路電網(wǎng)進(jìn)線，故應(yīng)用了兩套電量監(jiān)控器，分別安裝兩側(cè)進(jìn)線柜上。

　　其他的裝置的信號(hào)都是通過數(shù)字量或模擬量點(diǎn)出點(diǎn)入與PLC連接。

　　4．軟件監(jiān)控實(shí)現(xiàn)

　　塘橋泵站自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要有兩部分：PLC監(jiān)控軟件和觸摸屏圖控軟件。 PLC監(jiān)控 軟件由幾大模塊組成。

　　4．1系統(tǒng)檢測(cè)和故障處理模塊

　　系統(tǒng)檢測(cè)處理所有的輸入信號(hào)，根據(jù)具體情況將作出不同響應(yīng)。處理的信號(hào)有：六臺(tái)泵電機(jī)的溫度和振動(dòng)；進(jìn)出水閘門狀態(tài)；存水房液位；防火防盜安全；兩臺(tái)電源變壓器溫度；雨量；四臺(tái)功率因素補(bǔ)償柜工況；電網(wǎng)工況（電壓欠壓和過壓監(jiān)控；三相電流過載監(jiān)控；缺相監(jiān)控；三相不平衡監(jiān)控；功率過載監(jiān)控；功率因素監(jiān)控；電量累計(jì)）；污水池水位等。

　　系統(tǒng)故障分類為三級(jí):一級(jí)故障定義為。當(dāng)發(fā)生此類故障，將禁止所有控制輸出。聲光報(bào)警，記錄打印，在顯示屏上顯示故障類型和解決方法。只有在排除故障，按人工復(fù)位鍵后系統(tǒng)恢復(fù)正常工作。二級(jí)故障定義為次級(jí)。當(dāng)發(fā)生此類故障時(shí)將禁止故障點(diǎn)的控制輸出，系統(tǒng)作自動(dòng)調(diào)正繼續(xù)當(dāng)前操作。故障報(bào)警和恢復(fù)同一級(jí)故障。三級(jí)故障定義位。當(dāng)發(fā)生此類故障時(shí)，僅聲光預(yù)警，不中斷當(dāng)前操作。根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種故障實(shí)施相關(guān)的故障聲光報(bào)警和記錄。此刻觸摸式顯示屏進(jìn)入故障報(bào)警畫面，顯示故障內(nèi)容，性質(zhì)，地點(diǎn)，時(shí)刻和解決方案，并打印。

　　4．2除污機(jī)和排水泵的運(yùn)行處理

　　泵站有兩臺(tái)除污機(jī),系統(tǒng)對(duì)除污機(jī)的工況進(jìn)行監(jiān)控。故障信號(hào)置位，置二級(jí)故障報(bào)警，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理。根據(jù)信號(hào)狀態(tài)點(diǎn)亮或熄滅有關(guān)指示燈。機(jī)同時(shí)在觸摸式顯示屏上顯示。當(dāng)除污機(jī)柜上的選擇開關(guān)選擇遠(yuǎn)控，操作臺(tái)在泵自動(dòng)運(yùn)行前，*行排污操作。采用水位差檢測(cè)，則根據(jù)水位差標(biāo)志實(shí)施自動(dòng)排污。在自動(dòng)排污時(shí)，先在現(xiàn)場(chǎng)聲光預(yù)警，再運(yùn)行裝置。

　　泵啟動(dòng)柜有六臺(tái)與操作臺(tái)相聯(lián)進(jìn)行控制。

　?、佼?dāng)故障信號(hào)置位，置二級(jí)故障報(bào)警，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理。

　?、诟鶕?jù)信號(hào)狀態(tài)點(diǎn)亮或熄滅有關(guān)指示燈。 

　?、郛?dāng)泵開關(guān)柜上的選擇開關(guān)選擇遠(yuǎn)控，在操作臺(tái)上可實(shí)施四種泵運(yùn)行方式：手動(dòng)方式；自動(dòng)方式；預(yù)抽空方式；檢修方式。

　?、茉诓僮髋_(tái)上對(duì)每臺(tái)泵設(shè)置有各自的狀態(tài)指示燈；手動(dòng)操作按紐和選擇開關(guān)。

　?、輪闻_(tái)泵的選擇開關(guān)有四檔：停止；檢修；手動(dòng)和自動(dòng)。當(dāng)設(shè)置手動(dòng)檔時(shí)可實(shí)施手動(dòng)或預(yù)抽空操作。在自動(dòng)檔時(shí)則允許該泵進(jìn)入系統(tǒng)自動(dòng)運(yùn)行組態(tài)。

　　⑥在系統(tǒng)操作上設(shè)置有三檔的選擇開關(guān)：停止；自動(dòng)和預(yù)抽空。<停止>禁止所有泵的運(yùn)行；<自動(dòng)>允許單臺(tái)泵選擇開關(guān)設(shè)置在自動(dòng)檔的泵進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行組態(tài)。<預(yù)抽空>允許單臺(tái)泵選擇開關(guān)設(shè)置在手動(dòng)檔的泵預(yù)抽空運(yùn)行。

　?、弑玫膯?dòng)和停止要延時(shí)依次投入和退出。

　?、啾玫幕韭?lián)鎖條件：A.一級(jí)故障，電源故障禁止所有泵運(yùn)行；B.泵電機(jī)故障，泵啟動(dòng)柜故障禁止對(duì)應(yīng)泵運(yùn)行；C.泵的不同運(yùn)行要附合上述泵啟動(dòng)柜，操作臺(tái)之間的正確設(shè)置；D.水位聯(lián)鎖。

　?、岙?dāng)滿足上述不同聯(lián)鎖條件，泵可進(jìn)入手動(dòng)，檢修,預(yù)抽空或自動(dòng)運(yùn)行。

　?、庠诒米詣?dòng)運(yùn)行時(shí),要根據(jù)水位點(diǎn)和水位區(qū)來確定需運(yùn)行的泵數(shù)；判斷能投入自動(dòng)組態(tài)的泵是否滿足上述要求，如不滿足，則故障報(bào)警；如可組態(tài)的泵多于所需投入運(yùn)行的泵，則依據(jù)這些泵運(yùn)行時(shí)間累計(jì)數(shù)小的泵投入運(yùn)行。隨著水位降低，逐步退出當(dāng)前運(yùn)行時(shí)間長(zhǎng)的泵。

　　SIMOTION C240 是采用模擬量設(shè)定值接口和步進(jìn)驅(qū)動(dòng)器的應(yīng)用的理想解決方案。它具有四個(gè)內(nèi)置驅(qū)動(dòng)器和編碼器接口，非常適合機(jī)器改裝項(xiàng)目。

　　SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的機(jī)器自動(dòng)化項(xiàng)目。這種控制器具有三個(gè) PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，還支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能夠操作采用 PROFIdrive 行規(guī)的 PROFINET 驅(qū)動(dòng)器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

　　兩種型號(hào)都另外配備兩個(gè) PROFIBUS 接口，通過這兩個(gè)接口可以連接支持 PROFIdrive 行規(guī)和標(biāo)準(zhǔn) I/O 的驅(qū)動(dòng)。除此以外，兩個(gè)控制器還具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，從而提供更多的通信選項(xiàng)。

　　SIMOTION P – 對(duì)其他任務(wù)開放

　　SIMOTION P 是一款基于 PC 的運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，具有兩種型號(hào)：

　　SIMOTION P320-4 E（嵌入式）

　　處理器：高性能 Intel i3 處理器

　　存儲(chǔ)器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast

　　操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7

　　SIMOTION P320-4 S（標(biāo)準(zhǔn)型）

　　處理器：高性能型 Intel i7 處理器

　　存儲(chǔ)器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast

　　操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

　　由于 PC 中不含旋轉(zhuǎn)部件，SIMOTION P320-4 系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境中的應(yīng)用。兩個(gè) PC 都配有針對(duì) SIMOTION 的常見實(shí)時(shí)擴(kuò)展系統(tǒng)。這就意味著，除了 SIMOTION 機(jī)器應(yīng)用程序以外，還可能隨時(shí)運(yùn)行其他 PC 應(yīng)用程序，例如 SIMOTION 工程系統(tǒng)、操作員應(yīng)用程序、過程數(shù)據(jù)評(píng)估例程或標(biāo)準(zhǔn)的 PC 應(yīng)用程序。

　　借助其的處理器性能，SIMOTION P350-4 特別適合對(duì)性能要求較高的應(yīng)用（如具有高動(dòng)態(tài)配置和壓力控制回路的液壓應(yīng)用）。

　　SIMOTION P320-4 特別適合惡劣的操作環(huán)境。由于其尺寸小，因此對(duì)于許多可用空間有限并且需要設(shè)計(jì)非常堅(jiān)固的應(yīng)用均是選擇。

　　SIMOTION P320-4 可通過各種不同的 SIMOTION 工業(yè)平板顯示器來操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用鍵盤和鼠標(biāo)，也可以使用觸摸屏進(jìn)行操作。

　　這兩個(gè)型號(hào)都標(biāo)配有一個(gè)現(xiàn)場(chǎng)總線接口，其形式為集成式 PROFINET 接口（3 個(gè)端口）。IsoPROFIBUS board 板可安裝在擴(kuò)展插槽內(nèi)以實(shí)現(xiàn) PROFIBUS 應(yīng)用。IsoPROFIBUS 板具有兩個(gè)附加 PROFIBUS 接口。

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