6ES7414-3XM05-0AB0

　2.2控制要求

　　以塘橋泵站為設(shè)施對象，進(jìn)行整個泵站的自動化監(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)就地自動補(bǔ)償和遠(yuǎn)程電網(wǎng)監(jiān)控。

　?、鄹脑毂谜镜淖儔浩鞣繉τ谧儔浩鰽，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Ρ谜緦?shí)施三級控制，在控制室內(nèi)設(shè)置自動化監(jiān)控操作臺和信號處理柜。

　?、莶捎肧IEMENS的S7-300系列PLC，對整個泵站實(shí)現(xiàn)自動化監(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投切。

　?、尥ㄟ^對水位差的檢測，提示或自動投切除污機(jī)。

　?、卟捎酶咝阅艿?0英寸真彩LCD觸摸式顯示屏，對整個泵站進(jìn)行動態(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。

　?、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。

　　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。

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

　　PLC采用了四個框架，在RTU信號柜內(nèi)有三個，其中一個為備用擴(kuò)展框架；另一個在操作臺內(nèi)，通過IM361擴(kuò)展連接，這樣簡化了接線，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SOCOMEC公司的DIRIS M型的電量監(jiān)控器，可檢測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)檢測和故障處理模塊

自動化領(lǐng)域的當(dāng)前發(fā)展主流趨勢是基于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)動控制的工藝功能在自動化系統(tǒng)和驅(qū)動系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。西門子的Technology CPU（或稱T CPU）實(shí)現(xiàn)了在一個SIMATIC CPU中集成工藝和運(yùn)動控制功能，它不僅可*地執(zhí)行開環(huán)控制和運(yùn)動控制的任務(wù)，而且能*集成在SIMATIC產(chǎn)品家族和TIA（Totally Integrated Automation，全集成自動化）環(huán)境之中。
作為新的SINAMICS驅(qū)動家族的一員，SINAMICS S120是滿足機(jī)器和工廠框架中高性能要求的模塊化驅(qū)動系統(tǒng)。S120提供了高性能的單軸和多軸驅(qū)動，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)和開發(fā)工作。

1.2 Technology CPU產(chǎn)品介紹
目前西門子提供了三款T CPU（如圖1）供用戶選擇：315T-2DP、317T-2DP和317TF-2DP。CPU 315T-2DP/CPU 317T-2DP應(yīng)用在運(yùn)動控制和標(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)動控制功能
• 工藝組態(tài)（工藝對象、軸組態(tài)、工藝工具等）

系統(tǒng)提供預(yù)編程的符合PLCopen認(rèn)證的功能塊簡化了用戶的編程工作。STEP 7選件包S7-Technology可用于對所有的工藝功能進(jìn)行編程和調(diào)試。
T CPU可同時處理多達(dá)32個（對于315T-2DP）或64個（對于317T（F）-2DP）工藝對象。
更多T CPU產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

1.3 SINAMICS S120產(chǎn)品介紹
Sinamics S120 是西門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)動控制系統(tǒng)，它不僅能控制普通的三相異步電動機(jī)，還能控制同步電機(jī)、扭矩電機(jī)及直線電機(jī)。其強(qiáng)大的定位功能將實(shí)現(xiàn)進(jìn)給軸的、相對定位。內(nèi)部集成的 DCC(驅(qū)動控制圖表)功能，用 PLC 的 CFC 編程語言來實(shí)現(xiàn)邏輯、運(yùn)算及簡單的工藝等功能。
S120分為兩種，AC/AC（單軸驅(qū)動器）和DC/AC（多軸驅(qū)動器）。
更多S120產(chǎn)品信息請參考支持中心提供的相關(guān)網(wǎng)頁。

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

 單臺泵選擇開關(guān)設(shè)置在手動檔的泵預(yù)抽空運(yùn)行。

　?、弑玫膯雍屯Ｖ挂訒r依次投入和退出。

　?、啾玫幕韭?lián)鎖條件：A.一級故障，電源故障禁止所有泵運(yùn)行；B.泵電機(jī)故障，泵啟動柜故障禁止對應(yīng)泵運(yùn)行；C.泵的不同運(yùn)行要附合上述泵啟動柜，操作臺之間的正確設(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，檢修,預(yù)抽空或自動運(yùn)行。

　?、庠诒米詣舆\(yùn)行時,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)行時間長的泵。

　　4．3數(shù)據(jù)處理和人機(jī)界面處理

　?、贁?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)：泵啟動柜交流接觸器動作計(jì)數(shù)；泵運(yùn)行時間累計(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；模擬鍵盤操作；數(shù)據(jù)記錄處理；工藝曲線顯示；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??；參數(shù)設(shè)置打??；工作報(bào)表打?。粍討B(tài)曲線打??；設(shè)備狀態(tài)打?。粩?shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)打??；顯示屏幕打印。

 6ES7414-3XM05-0AB0

位邏輯指令

---| |--- 常開觸點(diǎn)(地址)

符號

---| |---

參數(shù)

數(shù)據(jù)類型

存儲器區(qū)

描述

BOOL

I、Q、M、L、D、T、C 選中的位

描述

---| |--- 存儲在<地址>的位值為"1"時，(常開觸點(diǎn))處于閉合狀態(tài)。觸點(diǎn)閉合時，梯形圖軌道能流

流過觸點(diǎn)，邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="1"。

否則，如果<地址>的信號狀態(tài)為"0"，觸點(diǎn)將處于斷開狀態(tài)。觸點(diǎn)斷開時，能流不流過觸點(diǎn)，邏輯

運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="0"。

串聯(lián)使用時，通過 AND 邏輯將---| |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接。并聯(lián)使用時，通過 OR 邏輯將其與 RLO

位進(jìn)行鏈接。

狀態(tài)字

實(shí)例

滿足下列條件之一時，將會通過能流：

輸入端 I0.0 和 I0.1 的信號狀態(tài)為"1"時

或輸入端 I0.2 的信號狀態(tài)為"1"時

---| / |--- 常閉觸點(diǎn)(地址)

符號

<地址>

---| / |---

參數(shù)

數(shù)據(jù)類型

存儲器區(qū)

描述

<地址>

BOOL

I、Q、M、L、D、T、C 選中的位

描述

---| / |--- 存儲在<地址>的位值為"0"時，(常閉觸點(diǎn))處于閉合狀態(tài)。觸點(diǎn)閉合時，梯形圖軌道能流

流過觸點(diǎn)，邏輯運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="1"。

否則，如果<地址>的信號狀態(tài)為"1"，將斷開觸點(diǎn)。觸點(diǎn)斷開時，能流不流過觸點(diǎn)，邏輯運(yùn)算結(jié)果

(RLO) ="0"。

串聯(lián)使用時，通過 AND 邏輯將 ---| / |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接。并聯(lián)使用時，通過 OR 邏輯將其與 RLO

位進(jìn)行鏈接。

狀態(tài)字

實(shí)例

滿足下列條件之一時，將會通過能流：

輸入端 I0.0 和 I0.1 的信號狀態(tài)為"1"時

或輸入端 I0.2 的信號狀態(tài)為"0"時

符號

<address1> <address2>

<address1> <address2>

參數(shù)

數(shù)據(jù)類型

存儲器區(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")如果兩個位的信號狀態(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

---| NOT |---

描述

---|NOT|--- (能流取反)取反 RLO 位。