翟世勇

WGS-Ⅱ型微機(jī)控制自動(dòng)給水系統(tǒng)的主要功能是為小區(qū)實(shí)現(xiàn)分時(shí)恒壓供水。

本控制系統(tǒng)由PLC及其擴(kuò)展單元、變頻調(diào)速器、軟起動(dòng)器(磁控式)、觸摸屏、觸摸鍵盤以及相應(yīng)的低壓電氣器件組成。這些器件都是目前較先進(jìn)的控制裝置,絕大部分是進(jìn)口產(chǎn)品,因此在系統(tǒng)科技含量和工作可靠性上都比一般的供水設(shè)備高。由于分時(shí)段恒壓供水更具科學(xué)性、更符合實(shí)際用水需要,因此本系統(tǒng)也更具先進(jìn)性、靈活性。

一、技術(shù)要求

系統(tǒng)有兩種工作方式:自動(dòng)方式、手動(dòng)方式。

1.自動(dòng)方式應(yīng)實(shí)現(xiàn)如下功能:

(1)選擇備泵及定時(shí)倒換備泵:運(yùn)行前,可任意指定控制泵中某一臺(tái)為備泵,其他泵工作;運(yùn)行一段時(shí)間后,循環(huán)地指定其他一泵為備泵,原備泵投入運(yùn)行,以免備泵長(zhǎng)期不運(yùn)行而銹蝕。

(2)多泵變頻投切達(dá)到恒壓:系統(tǒng)首先啟動(dòng)一臺(tái)變頻泵,根據(jù)當(dāng)前選定的水壓值進(jìn)行供水;如果在一段時(shí)間后水壓仍欠壓,則系統(tǒng)將自動(dòng)地將此泵同變頻器分離投入工頻運(yùn)行并用變頻器起動(dòng)下一泵,若經(jīng)一段時(shí)間后水壓仍欠壓,則再以同上方式投入下一泵,直至達(dá)到選定水壓。如果在供水過(guò)程中,出現(xiàn)實(shí)際水壓超過(guò)選定水壓的情況,系統(tǒng)又能自動(dòng)地切掉一臺(tái)或兩臺(tái)工頻泵,從而在循環(huán)中實(shí)現(xiàn)恒水壓供水。

(3)工作水壓選定兩種方式:分時(shí)段自動(dòng)選壓和手動(dòng)選壓。

分時(shí)段自動(dòng)選壓:按時(shí)間段自動(dòng)選擇工作水壓。

手動(dòng)選壓:操作者直接選擇高、中、低水壓。

(4)報(bào)警復(fù)位后自動(dòng)起車:當(dāng)水位低報(bào)警時(shí),系統(tǒng)自動(dòng)停車,當(dāng)水位升高到復(fù)位線后,系統(tǒng)自動(dòng)起車。

(5)觸摸屏監(jiān)控:自動(dòng)方式下的運(yùn)行控制操作及系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)的顯示都由觸摸屏完成。

(6)自動(dòng)工作時(shí)的兩種停止方式:順序停止和緊急停止。

順序停止(順停):以先起先停的原則,順序地切掉工頻電機(jī),最后以減速方式停變頻,避免系統(tǒng)沖擊。

緊急停止(急停):用于緊急狀態(tài)下,立刻停止所有輸出。

2.手動(dòng)方式:在自動(dòng)方式出現(xiàn)故障時(shí),可根據(jù)實(shí)際需要用軟起動(dòng)器起動(dòng)四臺(tái)水泵中的任意幾臺(tái)投入工頻運(yùn)行。

二、控制系統(tǒng)硬件

1.自動(dòng)控制部分硬件

(1)現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào)進(jìn)PLC包括:①入口水壓信號(hào):PLC對(duì)入口水壓低報(bào)警檢測(cè)信號(hào);②入口水位信號(hào):PLC對(duì)入口水位低報(bào)警檢測(cè)信號(hào)及水位恢復(fù)信號(hào);③流量信號(hào):PLC對(duì)出口流量高/低報(bào)警檢測(cè)信號(hào);④出口水壓信號(hào):PLC對(duì)變頻器進(jìn)行PID控制的反饋信號(hào)及出口水壓高報(bào)警檢測(cè)信號(hào)。

(2)PLC及其擴(kuò)展單元:PLC選用SIEMENS S7-200可編程序控制器。CPU型號(hào):CPU224,它內(nèi)存為8K字節(jié),位操作執(zhí)行時(shí)間0.8μS;本機(jī)集成14入/10出數(shù)字量輸入/輸出點(diǎn)(本系統(tǒng)輸出選用交流繼電器輸出),有很強(qiáng)的 輸入/輸出點(diǎn)擴(kuò)展能力;提供內(nèi)部集成的PID功能;有一個(gè)RS-485通訊接口,可通過(guò)PPI方式與SIEMENS觸摸屏(TP7)通訊。模擬量擴(kuò)展模塊選用EM235,它是4入/1出的模塊,12位的分辨率和16種可選擇的輸入范圍。進(jìn)入PLC數(shù)字量輸入的信號(hào)有:熱繼電器輔助觸點(diǎn)(常開),變頻器RUN信號(hào),變頻器FDT1信號(hào),變頻器FDT2信號(hào),變頻器故障信號(hào),變頻接觸器輔助觸點(diǎn)(常開);PLC數(shù)字量輸出的信號(hào)有:工頻接觸器上電,變頻接觸器上電,變頻器上電,變頻器運(yùn)行,變頻器BB;模擬量輸入信號(hào)為四個(gè)現(xiàn)場(chǎng)模擬量信號(hào);模擬量輸出信號(hào)作為變頻器頻率給定。

(3)觸摸屏選用SIEMENS觸摸屏(TP7),它是單色液晶顯示,顯示尺寸4.7″,在Windows環(huán)境下使用TP7組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài),TP7組態(tài)軟件進(jìn)行組態(tài)提供多種靜態(tài)和動(dòng)態(tài)圖,并全面支持漢字顯示,便于操作。

(4)變頻器選用富士P11型變頻器,它是針對(duì)風(fēng)機(jī)/泵負(fù)載的變頻器,而且選用富士P11型變頻器中帶FDT1、FDT2兩種信號(hào)的,以便PLC根據(jù)信號(hào)進(jìn)行控制。

2.手動(dòng)控制部分硬件

當(dāng)系統(tǒng)處于手動(dòng)控制方式時(shí),通過(guò)觸摸鍵盤控制每臺(tái)泵的起停,起動(dòng)時(shí)先投入軟起動(dòng)器,軟起動(dòng)器輸出經(jīng)斜坡上升到頂,發(fā)出的到頂信號(hào)將工頻接觸器投入,然后將軟起接觸器脫開,完成一個(gè)泵的起動(dòng)過(guò)程。

軟起動(dòng)器選用磁控式軟起動(dòng)器,它是利用控磁限幅調(diào)壓的原理,對(duì)電機(jī)進(jìn)行軟起動(dòng)的裝置。此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,性能可靠,過(guò)載能力強(qiáng)。

三、 軟件設(shè)計(jì)

1.PLC程序設(shè)計(jì)

參數(shù)初始化子程序是將程序所需的所有變量賦出初值,例如:泵從變頻工作切換至工頻工作的切換時(shí)間、順序停車間隔時(shí)間等,這樣有利于調(diào)試。如果把現(xiàn)場(chǎng)要求的實(shí)際值寫入?yún)?shù)初始化子程序,則可在系統(tǒng)長(zhǎng)期停電數(shù)據(jù)丟失時(shí),利用參數(shù)初始化子程序再次裝入數(shù)據(jù),而無(wú)因使用后備電池所帶來(lái)定期更換的麻煩。

表子程序是采用了模塊化編程方式編的一個(gè)公共子程序。在子程序中首先將輸入的模擬量從整數(shù)變成浮點(diǎn)數(shù),使輸入的模擬量在運(yùn)算過(guò)程不降低精度;接著根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)對(duì)輸入的模擬量進(jìn)行量化修正處理,送TP7顯示,例如;現(xiàn)場(chǎng)出口水壓輸入的模擬量為 0-5V進(jìn)PLC,經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后變?yōu)檎麛?shù)0-32000,經(jīng)表子程序量化送TP7顯示為0.00-1.00Mp;表子程序還能根據(jù)TP7送來(lái)高/低限及回差,判斷報(bào)警并恢復(fù)。

選壓和出口水壓PID參數(shù)設(shè)定及控制子程序分兩個(gè)部分:選壓和PID控制。選壓包括:分時(shí)段自動(dòng)選壓和手動(dòng)選壓。手動(dòng)選壓指操作者通過(guò)TP7直接選擇高、中、低水壓;分時(shí)段自動(dòng)選壓指按時(shí)間段選擇工作水壓,分時(shí)段自動(dòng)選壓是通過(guò)讀取PLC時(shí)鐘與設(shè)定時(shí)間比較實(shí)現(xiàn)的。選壓值作為PID控制的給定值。PID程序是通過(guò)PLC編程軟件中的指令向?qū)Мa(chǎn)生的,只要通過(guò)TP7向PLC指定的變量區(qū)輸入數(shù)據(jù),即可實(shí)現(xiàn)PID參數(shù)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)整。

2.多泵投切、定時(shí)倒泵子程序

在程序中使用了字移位指令,用來(lái)確定循環(huán)中那一個(gè)泵應(yīng)投入變頻運(yùn)行,那一個(gè)泵應(yīng)從工頻上切掉,遵循先投先切原則,字移位指令使循環(huán)程序更簡(jiǎn)潔,當(dāng)控制泵有增減時(shí),程序改動(dòng)量很小,便于調(diào)試。

3.觸摸屏TP7程序設(shè)計(jì)

觸摸屏TP7程序主要指畫面間的相互調(diào)用關(guān)系及畫面中的變量與PLC變量的對(duì)應(yīng)關(guān)系。充分利用TP7編程軟件豐富的主態(tài)功能,可使PLC的編程量相應(yīng)減少,例如:利用復(fù)選按鈕循環(huán)選擇備泵、利用當(dāng)前故障畫面和歷史故障畫面處理故障、利用口令功能使操作人員不能更改一些重要的系統(tǒng)參數(shù)、利用設(shè)時(shí)間日期按鈕校正PLC時(shí)間等?！?/p>

(編輯/丹桔)