WGS-Ⅱ型微機自動控制給水系統(tǒng)

翟世勇

WGS-Ⅱ型微機控制自動給水系統(tǒng)的主要功能是為小區(qū)實現(xiàn)分時恒壓供水。

本控制系統(tǒng)由PLC及其擴展單元、變頻調(diào)速器、軟起動器(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。由于分時段恒壓供水更具科學(xué)性、更符合實際用水需要,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:自動方式、手動方式。

1.自動方式應(yīng)實現(xiàn)如下功能:

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

(2)多泵變頻投切達(dá)到恒壓:系統(tǒng)首先啟動一臺變頻泵,根據(jù)當(dāng)前選定的水壓值進(jìn)行供水;如果在一段時間后水壓仍欠壓,則系統(tǒng)將自動地將此泵同變頻器分離投入工頻運行并用變頻器起動下一泵,若經(jīng)一段時間后水壓仍欠壓,則再以同上方式投入下一泵,直至達(dá)到選定水壓。如果在供水過程中,出現(xiàn)實際水壓超過選定水壓的情況,系統(tǒng)又能自動地切掉一臺或兩臺工頻泵,從而在循環(huán)中實現(xiàn)恒水壓供水。

(3)工作水壓選定兩種方式:分時段自動選壓和手動選壓。

分時段自動選壓:按時間段自動選擇工作水壓。

手動選壓:操作者直接選擇高、中、低水壓。

(4)報警復(fù)位后自動起車:當(dāng)水位低報警時,系統(tǒng)自動停車,當(dāng)水位升高到復(fù)位線后,系統(tǒng)自動起車。

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

(6)自動工作時的兩種停止方式: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,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.手動方式:在自動方式出現(xiàn)故障時,可根據(jù)實際需要用軟起動器起動四臺水泵中的任意幾臺投入工頻運行。

二、控制系統(tǒng)硬件

1.自動控制部分硬件

(1)現(xiàn)場模擬量信號進(jìn)PLC包括:①入口水壓信號:PLC對入口水壓低報警檢測信號;②入口水位信號:PLC對入口水位低報警檢測信號及水位恢復(fù)信號;③流量信號:PLC對出口流量高/低報警檢測信號;④出口水壓信號:PLC對變頻器進(jìn)行PID控制的反饋信號及出口水壓高報警檢測信號。

(2)PLC及其擴展單元:PLC選用SIEMENS S7-200可編程序控制器。CPU型號:CPU224,它內(nèi)存為8K字節(jié),位操作執(zhí)行時間0.8μS;本機集成14入/10出數(shù)字量輸入/輸出點(本系統(tǒng)輸出選用交流繼電器輸出),有很強的 輸入/輸出點擴展能力;提供內(nèi)部集成的PID功能;有一個RS-485通訊接口,可通過PPI方式與SIEMENS觸摸屏(TP7)通訊。模擬量擴展模塊選用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)字量輸入的信號有:熱繼電器輔助觸點(常開),變頻器RUN信號,變頻器FDT1信號,變頻器FDT2信號,變頻器故障信號,變頻接觸器輔助觸點(常開);PLC數(shù)字量輸出的信號有:工頻接觸器上電,變頻接觸器上電,變頻器上電,變頻器運行,變頻器BB;模擬量輸入信號為四個現(xiàn)場模擬量信號;模擬量輸出信號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,它是針對風(fēng)機/泵負(fù)載的變頻器,而且選用富士P11型變頻器中帶FDT1、FDT2兩種信號的,以便PLC根據(jù)信號進(jìn)行控制。

2.手動控制部分硬件

當(dāng)系統(tǒng)處于手動控制方式時,通過觸摸鍵盤控制每臺泵的起停,起動時先投入軟起動器,軟起動器輸出經(jīng)斜坡上升到頂,發(fā)出的到頂信號將工頻接觸器投入,然后將軟起接觸器脫開,完成一個泵的起動過程。

軟起動器選用磁控式軟起動器,它是利用控磁限幅調(diào)壓的原理,對電機進(jìn)行軟起動的裝置。此產(chǎn)品結(jié)構(gòu)簡單,性能可靠,過載能力強。

三、 軟件設(shè)計

1.PLC程序設(shè)計

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間、順序停車間隔時間等,這樣有利于調(diào)試。如果把現(xiàn)場要求的實際值寫入?yún)?shù)初始化子程序,則可在系統(tǒng)長期停電數(shù)據(jù)丟失時,利用參數(shù)初始化子程序再次裝入數(shù)據(jù),而無因使用后備電池所帶來定期更換的麻煩。

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)變成浮點數(shù),使輸入的模擬量在運算過程不降低精度;接著根據(jù)現(xiàn)場對輸入的模擬量進(jìn)行量化修正處理,送TP7顯示,例如;現(xiàn)場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送來高/低限及回差,判斷報警并恢復(fù)。

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

2.多泵投切、定時倒泵子程序

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

3.觸摸屏TP7程序設(shè)計

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)時間日期按鈕校正PLC時間等?！?/p>

(編輯/丹桔)