6ES7414-3XM05-0AB0
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。
?、俑脑毂谜镜乃每刂崎_(kāi)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(mén)位置等工況自動(dòng)投切。
?、尥ㄟ^(guò)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(guò)電話(huà)線(xiàn)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(kāi)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(jiàn)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)。
?、蹟?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)。
?、苣M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)。
⑤通信模塊: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(guò)IM361擴(kuò)展連接,這樣簡(jiǎn)化了接線(xiàn),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(méi)有此類(lèi)HMI)來(lái) 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(xiàn)制的相電壓,線(xiàn)電壓,相電流,零線(xiàn)電流,有功無(wú)功功率,功率因素,頻率及相應(yīng)的值。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(xiàn),故應(yīng)用了兩套電量監(jiān)控器,分別安裝兩側(cè)進(jìn)線(xiàn)柜上。
其他的裝置的信號(hào)都是通過(guò)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
自動(dòng)化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢(shì)是基于PLC集成的解決方案。在實(shí)現(xiàn)若干復(fù)雜工藝功能和運(yùn)動(dòng)控制的應(yīng)用中,基于PLC的機(jī)電一體化1)解決方案得到了迅速的推廣,它既能為用戶(hù)提供更加靈活和更加效能的機(jī)械設(shè)備,也能大大地節(jié)約制造成本。因此,機(jī)電一體化的理念正逐漸地貫徹到越來(lái)越多的項(xiàng)目規(guī)劃和產(chǎn)品設(shè)計(jì)中。
在機(jī)電一體化方案中,注重運(yùn)動(dòng)控制的工藝功能在自動(dòng)化系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門(mén)子的Technology CPU(或稱(chēng)T CPU)實(shí)現(xiàn)了在一個(gè)SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動(dòng)控制功能,它不僅可*地執(zhí)行開(kāi)環(huán)控制和運(yùn)動(dòng)控制的任務(wù),而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA(Totally Integrated Automation,全集成自動(dòng)化)環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動(dòng)家族的一員,SINAMICS S120是滿(mǎn)足機(jī)器和工廠(chǎng)框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動(dòng),憑借其擴(kuò)展性和靈活性,可廣泛應(yīng)用在眾多行業(yè)。
1)機(jī)電一體化(Mechatronics),結(jié)合了機(jī)械工程、計(jì)算機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)的綜合性學(xué)科,常用于制造業(yè)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)工作。
1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門(mén)子提供了三款T CPU(如圖1)供用戶(hù)選擇:315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動(dòng)控制和標(biāo)準(zhǔn)控制相結(jié)合的典型應(yīng)用中;CPU317TF-2DP除了包含了以上兩款產(chǎn)品的所有功能,還提供了額外的故障安全功能,可應(yīng)用在標(biāo)準(zhǔn)控制、運(yùn)動(dòng)控制和安全相關(guān)控制相結(jié)合的綜合應(yīng)用之中。
- 符合PLCopen認(rèn)證的運(yùn)動(dòng)控制功能
- 工藝組態(tài)(工藝對(duì)象、軸組態(tài)、工藝工具等)
系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡(jiǎn)化了用戶(hù)的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對(duì)所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時(shí)處理多達(dá)32個(gè)(對(duì)于315T-2DP)或64個(gè)(對(duì)于317T(F)-2DP)工藝對(duì)象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。
1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門(mén)子公司推出的全新的集 V/F、矢量控制及伺服控制于一體的驅(qū)動(dòng)控制系統(tǒng),它不僅能控制普通的三相異步電動(dòng)機(jī),還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線(xiàn)電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對(duì)定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動(dòng)控制圖表)功能,用 PLC 的 CFC 編程語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡(jiǎn)單的工藝等功能。
S120分為兩種,AC/AC(單軸驅(qū)動(dòng)器)和DC/AC(多軸驅(qū)動(dòng)器)。
更多S120產(chǎn)品信息請(qǐng)參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁(yè)。
2. 準(zhǔn)備
2.1 環(huán)境要求
2.1.1 本文檔所述實(shí)例基于以下硬件環(huán)境:
• PS307 5A 6ES7307-1EA00-0AA0
• CPU 317TF-2DP 6ES7317-6TF14-0AB0
• SIMATIC MMC 8M 6ES7953-8LP11-0AA0
• SIMATIC Field PG M3 6ES7715-1BB23-0AA1
• PROFIBUS電纜
• 其他S7 300模塊(如果有,如DI、DO等)
• S120 Training Case 6ZB2480-0BA0,
圖2 S120 Training Case
包括:
(1)CU320 6SL3040-0MA00-0AA1
(2)非調(diào)節(jié)型電源模塊5kW 6SL3130-6AE15-0AA0
(3)雙電機(jī)模塊3A 6SL3120-2TE13-0AA0
(4)同步電機(jī)(1FK7022-5AK71-1AG3),通過(guò)SMC20(6SL3055-0AA00-5BA1)接增量型編碼器(2048,Sin/Cos,1Vpp)
(5)同步電機(jī)(1FK7022-5AK71-1LG3),通過(guò)DRIVE-CLIQ接值編碼器(512 ppr,EnDat)
(6)CompactFlash Card 6SL3054-0CG01-1AA0
2.1.2 本文檔所述實(shí)例基于以下軟件環(huán)境:
• Window XP SP3
• STEP 7 V5.5 SP2
• S7 Technology V4.2 SP1
• S7 Distributed Safety V5.4 SP52)
2)如需使用故障安全功能,則需要此軟件。
2.2 任務(wù)
6ES7318-3EL00-0AB0
CPU319-3 PN/DP, 1.4MB
單臺(tái)泵選擇開(kāi)關(guān)設(shè)置在手動(dòng)檔的泵預(yù)抽空運(yùn)行。
⑦泵的啟動(dòng)和停止要延時(shí)依次投入和退出。
⑧泵的基本聯(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(mǎn)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(lái)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(mǎn)足上述要求,如不滿(mǎn)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。
4.3數(shù)據(jù)處理和人機(jī)界面處理
①數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì):泵啟動(dòng)柜交流接觸器動(dòng)作計(jì)數(shù);泵運(yùn)行時(shí)間累計(jì);泵站排水量累計(jì);降雨量累計(jì);用電量累計(jì)。
?、跀?shù)據(jù)設(shè)置:水位值,水位差值和流量值設(shè)置;變壓器的溫度和瓦斯值設(shè)置;雨量值設(shè)置;泵電機(jī)的溫度和震動(dòng)值設(shè)置;電力參數(shù)設(shè)置;防盜有效與否設(shè)置。
?、叟c觸摸式顯示屏的數(shù)據(jù)通信:觸摸式顯示屏采用工業(yè)級(jí)人機(jī)介面。主要完成下列任務(wù):泵站運(yùn)行監(jiān)控;故障報(bào)警,記錄和排除提示;參數(shù)設(shè)置;模擬鍵盤(pán)操作;數(shù)據(jù)記錄處理;工藝曲線(xiàn)顯示;工況模擬顯示;泵站概貌顯示。
④打印機(jī)打印處理:故障隨機(jī)打??;運(yùn)行狀態(tài)打印;參數(shù)設(shè)置打印;工作報(bào)表打印;動(dòng)態(tài)曲線(xiàn)打印;設(shè)備狀態(tài)打印;數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)打印;顯示屏幕打印。
6ES7414-3XM05-0AB0
位邏輯指令
---| |--- 常開(kāi)觸點(diǎn)(地址)
符號(hào)
---| |---
參數(shù)
數(shù)據(jù)類(lèi)型
存儲(chǔ)器區(qū)
描述
BOOL
I、Q、M、L、D、T、C 選中的位
描述
---| |--- 存儲(chǔ)在<地址>的位值為"1"時(shí),(常開(kāi)觸點(diǎn))處于閉合狀態(tài)。觸點(diǎn)閉合時(shí),梯形圖軌道能流
流過(guò)觸點(diǎn),邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="1"。
否則,如果<地址>的信號(hào)狀態(tài)為"0",觸點(diǎn)將處于斷開(kāi)狀態(tài)。觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí),能流不流過(guò)觸點(diǎn),邏輯
運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="0"。
串聯(lián)使用時(shí),通過(guò) AND 邏輯將---| |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接。并聯(lián)使用時(shí),通過(guò) OR 邏輯將其與 RLO
位進(jìn)行鏈接。
狀態(tài)字
實(shí)例
滿(mǎn)足下列條件之一時(shí),將會(huì)通過(guò)能流:
輸入端 I0.0 和 I0.1 的信號(hào)狀態(tài)為"1"時(shí)
或輸入端 I0.2 的信號(hào)狀態(tài)為"1"時(shí)
---| / |--- 常閉觸點(diǎn)(地址)
符號(hào)
<地址>
---| / |---
參數(shù)
數(shù)據(jù)類(lèi)型
存儲(chǔ)器區(qū)
描述
<地址>
BOOL
I、Q、M、L、D、T、C 選中的位
描述
---| / |--- 存儲(chǔ)在<地址>的位值為"0"時(shí),(常閉觸點(diǎn))處于閉合狀態(tài)。觸點(diǎn)閉合時(shí),梯形圖軌道能流
流過(guò)觸點(diǎn),邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="1"。
否則,如果<地址>的信號(hào)狀態(tài)為"1",將斷開(kāi)觸點(diǎn)。觸點(diǎn)斷開(kāi)時(shí),能流不流過(guò)觸點(diǎn),邏輯運(yùn)算結(jié)果
(RLO) ="0"。
串聯(lián)使用時(shí),通過(guò) AND 邏輯將 ---| / |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接。并聯(lián)使用時(shí),通過(guò) OR 邏輯將其與 RLO
位進(jìn)行鏈接。
狀態(tài)字
實(shí)例
滿(mǎn)足下列條件之一時(shí),將會(huì)通過(guò)能流:
輸入端 I0.0 和 I0.1 的信號(hào)狀態(tài)為"1"時(shí)
或輸入端 I0.2 的信號(hào)狀態(tài)為"0"時(shí)
符號(hào)
<address1> <address2>
<address1> <address2>
參數(shù)
數(shù)據(jù)類(lèi)型
存儲(chǔ)器區(qū)
描述
BOOL
I、Q、M、L、D、T、C 掃描的位
<地址 2>
BOOL
I、Q、M、L、D、T、C 掃描的位
描述
XOR (邏輯"異或")如果兩個(gè)位的信號(hào)狀態(tài)不同,則創(chuàng)建狀態(tài)為"1"的 RLO。
實(shí)例
如果(I0.0 = "0"且 I0.1 = "1")或者(I0.0 = "1"且 I0.1 = "0"),輸出 Q4.0 將是"1"。
--|NOT|-- 能流取反
符號(hào)
---| NOT |---
描述
---|NOT|--- (能流取反)取反 RLO 位。