基于西門子plc與wincc的城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計本科生畢業(yè)論文-預(yù)覽頁

　

【正文】 站監(jiān)控系統(tǒng)控制要求 本次設(shè)計基于西門子PLC和WINCC仿真，用模擬傳感器和模擬開關(guān)等外部設(shè)備將城市排水監(jiān)控過程中的信號處理后送到處理器將其處理，由PLC對數(shù)據(jù)進行運算處理，然后控制現(xiàn)場設(shè)備的運行來完成城市排水泵站監(jiān)控控制系統(tǒng)的自動化高效運作、準確的操作。 （3）每個集水池都配備2個排水泵，一個運行，一個備用，以防水泵出現(xiàn)故障，卻不能及時排水，并且在監(jiān)控畫面內(nèi)監(jiān)控到水泵的運行頻率，排水泵的運行頻率是根據(jù)集水池的水位來控制的。其中一號總池排水泵和二號總池排水泵是相互切換運行的，而總池緊急排水泵是根據(jù)總池水位來啟動和停止的。 圖32城市排水系統(tǒng)示意圖 城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)流程圖在城市排水泵站計算機監(jiān)控系統(tǒng)中，根據(jù)設(shè)計思路，設(shè)計出排水泵站運行的流程。 圖34 模擬進水流程圖當系統(tǒng)進入正常運行工作時，先打開A池進水閥和啟動A池排水泵，然后檢測A區(qū)集水池水位是否過高，當A區(qū)集水池水位沒有達到臨界時，A池進水閥和A池排水泵正常運行，直到檢測到水位低于下限值時，A池進水閥還是打開，A池排水泵關(guān)閉，如果檢測到A池水位過高，高于臨界值時，那么PLC立即發(fā)送信號關(guān)閉A池進水閥，并且一直運行A池排水泵，直到A池水位低于下限值，才關(guān)閉A池排水泵。當總池開始進水后，水池水位液位計檢測到水池水位到達一定值時，一號總池排水泵啟動，并且只要水位高于一定值期間，PLC就會定時T1一定時間，當定時時間一到，PLC立即發(fā)送停止信號給一號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動二號總池排水泵，同樣PLC定時相同時間T2,當定時時間一到，PLC立即發(fā)送停止信號給二號總池排水泵，讓其冷卻，并且啟動一號總池排水泵進行排水，兩者一直循環(huán)運行，知道水位低于下限值時，總池排水泵停止。只要檢測到管道出現(xiàn)堵塞現(xiàn)象，PLC會把報警事件發(fā)送到wincc監(jiān)控上去，當集水池排水泵啟動運行期間，只要檢測到故障信號，水泵故障報警指示燈就亮起，當檢測到總水池水位過高，PLC強行啟動總池緊急排水泵時，緊急報警指示燈亮起，知道總池水位低于一定值，總池緊急排水泵停止，報警燈才熄滅。 PLC有很多的品牌和型號，它們的功能、編程手段以及價格等許多方面都有著多多少少的不同。因為在學(xué)校學(xué)的都是西門子公司生產(chǎn)的PLC，所以筆者就選擇了西門子s7300型號的PLC作為本設(shè)計的基礎(chǔ)。本設(shè)計采用了西門子s7300 PLC，CPU 314，一個十六入十六出的數(shù)字量模塊，一個四入四出的模擬量模塊，已經(jīng)完全可以滿足城市排水監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計的需求了，如圖42所示。 圖43 離心排水泵 交流接觸器與中間繼電器　　當交流接觸器線圈得電時，鐵芯相當于電磁鐵，觸頭吸合，常開和常閉觸頭相應(yīng)的動作，線圈失電后，在彈簧的作用下，觸頭復(fù)位。圖45 施耐德中間繼電器 液位計選擇 超聲波液位計通過發(fā)射一個脈沖信號，它的接收設(shè)備可以接收脈沖信號碰到障礙物后所反饋的信號，再經(jīng)過內(nèi)部裝置對信號的處理，轉(zhuǎn)換成跟液位相關(guān)聯(lián)的數(shù)字顯示出來。變頻器在調(diào)速系統(tǒng)中的優(yōu)點：1．控制電機的啟動電流；2．降低電壓波動；3．啟動功率低；4．可以控制加速；5．運行速度可以調(diào)節(jié)；6．轉(zhuǎn)矩可以調(diào)節(jié)；7．停止方式可控；8．節(jié)能；9．可逆運行控制；10．減少機械傳動部件。 變頻器還需要設(shè)置相關(guān)的參數(shù)，本系統(tǒng)設(shè)置的參數(shù)有：表52 數(shù)字量I口分配表信號名稱輸入地址備 注開始按鈕停止按鈕模擬下雨傳感器模擬工業(yè)廢水傳感器模擬生活廢水傳感器模擬堵塞1傳感器模擬堵塞2傳感器模擬堵塞3傳感器模擬A池水泵故障傳感器模擬B池水泵故障傳感器 數(shù)字量O口部分，見下表53。根據(jù)系統(tǒng)要求畫出PLC的I/O端子接線圖，見下圖51。 在A和B集水池水泵中，排水泵的運行是根據(jù)集水池中水位的高低來判斷當前排水泵的運行頻率，所以在主電路中，AB排水泵的電是由西門子變頻器提供的，具體控制系統(tǒng)主電路圖見圖53。水泵的起停是由交流接觸器的常開觸點控制的。圖57閥門控制電路圖當然在整個PLC控制過程中，報警系統(tǒng)的必不可少的，同樣它們也是由中間繼電器控制的，中間繼電器常開觸電控制220V交流繼電器，如下圖58所示。 根據(jù)城市排水泵站監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計思想，采用S7300 PLC cpu314，cpu314可以擴展到四個機架，每個框架也可以增加信號或功能模塊，可達到8個。圖61 PLC配置 PLC程序編譯 利用step7軟件給城市排水監(jiān)控系統(tǒng)編寫程序。圖62 啟動程序 （2）模擬下水道進水流動當開始運行系統(tǒng)后，可以按鈕下雨模擬、工業(yè)廢水模擬和生活廢水模擬，只要管道正常運行無堵塞，那么會正常模擬管道內(nèi)水流流動。如下圖65所示。圖71程序模擬運行 啟動WINCC組態(tài)后,初始畫面如下圖72所示。如圖74所示。停止工作人員管道內(nèi)有堵塞物，請及時處理，如下圖77所示。硬件設(shè)計方面，各硬件設(shè)備根據(jù)系統(tǒng)的控制要求進行了選型并對西門子s7300PLC外部電路接線進行了設(shè)計；軟件設(shè)計方面概述了組態(tài)軟件設(shè)計的方法，組態(tài)了城市排水模擬過程，編寫了模擬梯形圖，并且進行仿真調(diào)試。在總集水池的水位低于一定水位時，三個排水泵都不運行，當水位高于低水位界線時，一號總池排水泵自動啟動，并且運行一定時間內(nèi)，自動停止降溫冷卻，切換到二號總池排水泵自動啟動，并且也運行一定時間內(nèi)，自動停止降溫冷卻，又切換到一號總池排水泵自動啟動，只要總集水池的水位不低于低水位接線，一號總池集水泵和二號總池集水泵循環(huán)切換運行。附錄A 功能程序附錄B WINCC仿真運行 46