电力水利]基于plc地铁排水控制系统的设计

电力水利]基于plc地铁排水控制系统的设计内容摘要：

，但是各个蓄水池达到满水状态是随机的，若此池仍然在排队中，则会耽误抽水的时间，此系统无法面对大量的 随机突发情况。 (2) 按先满先抽原则抽水 设置有一个蓄水池作为备用池，平时关闭。 前三个蓄水池池满情况随机，达到满水状态则开阀排水，同时为了提高抽水泵的使用效率，采取了满水即开排水阀，无水则开进水阀的模式，使系统更具有灵活应变的能力。 综合以上 2 种抽水方案，考虑到本系统的实际需求，选择按照先满先抽原则抽水的方案。 主流控制系统 (1) PLC 控制系统 (2) 继电器控制系统 (3) 集散控制系统 (4) 工业微机控制系统 PLC与其他工业控制系统的比较 （ 1）与继电器控制系统的比较 传统的继电器控制只 能进行开关量的控制，而 PLC 既可进行开关量控制，又可进行模拟量控制，还能与计算机联成互联网，实现分级控制。 在 PLC 的编程语言中，梯形图是使用最广泛的语言。 梯形图与继电器控制原理图十分相似，沿用了继电器控制电路的元件符号，仅个别地方有些不同。 PLC 与继电器控制系统相比主要有以下几点区别： ① 组成的器件不同。 继电器控制线路是由许多硬件继电器组成的，而 PLC 则是由许多 “软继电器 ”组成。 传统的继电器控制系统本来有很强的抗干扰能力，但其用了大量的机械触点，因物理性能疲劳、尘埃的隔离型及电弧的影响，系统可靠性大大降低。 [2]PLC 采用无机械出点的逻辑运算微电子技术，复杂的控制由 PLC 内部运算器完成，故寿命长、可靠性高。 ② 触点的数量不同。 继电器的触点数较少，一般只有 4—8 对；而 “软继电器 ”可供编程的触点数有无限对。 ③ 控制方法不同。 继电器控制系统是通过元件之间的硬件接线来实现的，控制功能就固定在线路中。 PLC 控制功能是通过软件编程来实现的，只要改变程序，功能即可改变，控制非常灵活。 ④ 工作方式不同。 在继电器控制线路中，当电源接通时，线路中各继电器都处于受制约状态。 在 PLC中，各 “软继电器 ”都处于周期性循环扫描接通中，每 个 “软继电器 ”受制约接通的时间是短暂的。 （ 2）与集散控制系统的比较 PLC 由继电器逻辑控制系统发展而来，而集散控制系统由回路仪表控制系统发展而来。 不论是 PLC 还是集散系统，在发展过程中，而这始终是相互渗透、互为补充的。 因此， PLC 与集散控制系统的法杖越来越接近，很多工业生产地控制过程既可以用 PLC实现，也可以用集散系统实现 （ 3） 与工业微机控制系统的比较 工业微机在要求快速、实时性强、模型复杂的工业控制中占有优势。 但是，使用工业微机的人员技术书评要求较高，一般应具有一定得计算机专业知识。 另外，工业微机在整 机结构上尚不能适应恶劣的工作环境，抗干扰能力及适应性差，这就是工业微机用在工业现场控制的致命弱点。 工业生产现场的电磁辐射干扰、机械振动、温度及湿度的变化以及超标的粉尘，每一项足可以使工业微机不能正常工作。 PLC 针对工业顺序控制，在工业现场有很高的可靠性。 PLC 在电路布局、机械结构及软件设计各方面决定了 PLC 的高抗干扰能力。 电路布局方面的主要模块都采用大规模与超大规模的继承电路，在输入输出系统中采用完善隔离等的通道保护功能；在电路机构上对耐热、防潮、防尘及防震等各方面都做了周密的考虑；在电路硬件方面采用了隔 离、屏蔽、滤波及接地等抗干扰技术；在软件上采用了数次滤波及循环扫描、成批输入、成批输出处理技术。 所有这些都使 PLC 具有非常高的抗干扰能力，从而使 PLC 绝 对不会出现死机现象。 由于 PLC 的品种、型号、规格、功能各不相同，综合多种因素考虑，本设计选择了德国西门子公司的一种小型可编程控制器 S7200 系列可编程控制器。 [3]SIMATIC S7200系列 PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。 S7200 系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 因此 S7200系 列具有极高的性价比。 系统控制方案的确定 系统控制方案如图 22 所示，各个池，抽水机组以及阀门的动作均由主控制器控制。 抽水机组按照指令将蓄水池中的废水抽出并排至指定的排水沟中。 每台驱动电机对控制器都有故障报警的连接。 为便于对系统的监控，监控器对外不仅有声光输出，还能够与远程 PC 终端进行连接。 主 泵 1 备 用 泵主 泵 2池 1 池 2 池 3 池 4控 制 器排 水 沟电 机 2 电 机 3电 机 1驱 动 器 3驱 动 器 2驱 动 器 1阀 1 阀 2 阀 3 阀 4对电磁阀的控制输出信号各 池 水 位 传 感 器 对 P L C 的 反 馈 信号各 电 机 过 流 过压 过 热 反 馈 信号声 光 报 警 信 号P C 接 口 数 据 线电 机 驱 动 输 出 信 号水 泵 由 电 机 驱 动箭 头 指 向 为水 流 流 向 图 22 系统控制方案图 4 系统硬件的设计 PLC的选型 (1) 由表 31 可知，本系统所需的 I/O 接口需要 37 个点，其中 输入 13 个点，输出需要24 个点，选择西门子 S7200 CPU226 型 PLC，具有 24 入 /16 出，可连接 7 个扩展模块，最大扩展至 248 路数字量 I/O 点或 35 路模拟量 I/O 点； 13 KB 程序和数据存储空间； 6个独立的 30 kHz 高速计数器， 2 路独立的 20 kHz 高速脉冲输出，具有比例、积分、微分 (PID)控制器； 2 个 RS485 通信 编程口，具有 PPI 通信协议、 MPI 通信协议和自由方式通信能力； I/O 端子排可很容易地整体拆卸。 它是西门子 S7200 系列中功能最强的单元，可完全满足一些中小型复杂控制系统的要求。 表 31 输入点 功能 输出点 功能 池 1 满水检测 池 1 排水阀门 池 1 无水检测 池 1 进水阀门 池 2 满水检测 池 2 排水阀门 池 2 无水检测 池 2 进水阀门 池 3 满水检测 池 3 排水阀门 池 3 无水检测 池 3 进水阀门 池 4 满水检测 池 4 排水阀门 池 4 无水检测 池 4 进水阀门 一号电机故障检测 一号电机 二号电机故障 检测 二号电机 三号电机故障检测 三号电机 停止 池 1 满水 启动 池 1 无水 池 2 满水 池 2 无水 池 3 满水 池 3 无水 池 4 满水 池 4 无水 一号电机工作时间指示灯 二号电机工作时间指示灯 一号电机故障报警 二号电机故障报警 三号电机 故障报警 系统 I/O 分配表 Table Of I/O Distribution 根据实际情况判断，需要增加扩展模块。 (2) S7200 系列的特点 ① 极高的可靠性 ② 极丰富的指令集；易于掌握 ③ 便捷的操作 ④ 丰富的内置集成功能 ⑤ 实时特性 ⑥ 强劲的通讯能力 ⑦ 丰富的扩展模块 扩展模块的选择 数字量扩展模块为使用除了本机继承的数字量输入 /输出点外更多的输入 /输出提供了途径。 用户使用该模块有下列优势： (1) 最佳适应性 用户可风别对 PLC 及任何扩展模块的混合体进行组态以满足应用的实际要求，同时节约不必要的投资费用。 可提供 1 32 个输入 /输出点的模块使用 (2) 灵活性 很容易地扩展 I/O 点数。 当应用范围扩大需要更多输入 /输出点时， PLC 可以增加 I/O 点数。 根据实际情况选用 EM223 型 8 输入 8 输出继电器输出数字扩展模块 采用 SKYWEAL 的 LSYZ6 型侧装浮球开关（图 31 所示） 每个蓄水池在满水位和无水水位分别安装一个，可分别发出脉冲。 LYZ 系列侧装型小尺寸单点液位开关。 这种低价位的开关适合于在小容器的应用中大量使用。 工程塑料的构造提供了与水、油和化学物质的广泛兼容性 [4]。 (1) 开关额定值： SPST， 20VA (2) 引线规格： AWG (3) 安装方式：水平 (4) 开关操作 (5) 工作电压： DC24V 按照安装位置的不同，这些开关上的浮子随液位的上升或下降而移动。 将开关旋转 180176。 ，开关的动作可以是 .(常开 )或 .(常闭 )。 开关安装表面的箭头向上时表示 .(常开 ) 图 31 水位开关 Figure 31 Water level switch (1) 阀门的选型 产品名称 : 不锈钢法兰电磁阀 ；产品型号 : ZBSF2；产品类别 : 电磁阀；选择公称直径为： 150MM 工作电压 AC220V (2) 用途 ZBSF 系列全不锈钢电磁阀是工业过程自动化控制系用的执行器。 它在接受电控信号后能自动开启或关闭，实现对管道中的液体介质的通断或流量调节控制。 本系列电磁阀可广泛地应用于纺织、印刷、化工、塑料、橡胶、制药、食品、建材、机械、电器、表面处理等生产和科研部门以及浴室、食堂、 空调等人们日常生活设施中。 ZBSFY 系列电磁阀主要用于腐蚀性液体、超净液体和食用液体等液体介质的控制。 ZBSF 系列电磁阀主要用于腐蚀气体、超净气体等气体介质的控制。 (3) 结构原理 ZBS。