電力水利]基于plc地鐵排水控制系統(tǒng)的設(shè)計-資料下載頁

【導(dǎo)讀】地鐵排水系統(tǒng)是車站給排水及防災(zāi)系統(tǒng)的主要設(shè)施之一。及時排放車站內(nèi)部的積水,對車輛的正常運(yùn)行及各類電器設(shè)備的保護(hù)有著重要意義。本系統(tǒng)采用西門子S7-200PLC. 按設(shè)定指令進(jìn)行抽水，對各蓄水池水位進(jìn)行實時監(jiān)控。電機(jī)發(fā)生故障時及時報警并在一。定時間后緊急停止系統(tǒng)。通過對系統(tǒng)工藝的詳細(xì)分析，提出了對系統(tǒng)的控制要求，確定。本文設(shè)計了地鐵排水控制系統(tǒng)的軟件和硬件，有效的實現(xiàn)了地鐵排。水系統(tǒng)的邏輯控制、安全控制、故障診斷及其應(yīng)對措施。同時也實現(xiàn)了泵、閥控制的自。經(jīng)過實驗室模擬調(diào)試，本系統(tǒng)運(yùn)行可靠。3系統(tǒng)整體控制方案的選擇------------------------------------------------------------------------6

　　

【正文】 號電機(jī)工作時間指示燈二號電機(jī)工作時間指示燈一號電機(jī)故障指示二號電機(jī)故障指示三號電機(jī)故障指示系統(tǒng)停止1 L 0 . 0 0 . 1 0 . 2 0 . 3 0 . 4 0 . 5 0 . 6 0 . 7擴(kuò) 展 模 塊E M 2 3 3池一無水池二滿水池二無水池三滿水池三無水池四滿水池四無水二號電機(jī)一號電機(jī)池一進(jìn)水閥池二排水閥池三排水閥池四排水閥2 L 3 L2 2 0 V A C2 2 0 V A C 圖 46 PLC 外部接線圖 Figure 46 PLC Outside connection 圖 47 閥門控制接線圖 如圖 47 所示，每一個蓄水池所在閥門均由 PLC 獨立控制。 5 系統(tǒng)控制程序設(shè)計 系 統(tǒng) 上 電 后 定 義 表格 長 度 并 對 系 統(tǒng) 進(jìn)行 自 檢啟 動 系 統(tǒng) ， 系統(tǒng) 初 始 化報 警 并 啟 動 報警 子 程 序 ?滿 水 池 數(shù) = 3 ?系 統(tǒng) 關(guān) 閉 觸 發(fā)所 有 池 都 處 于無 水 狀 態(tài) ?NYYNYYY任 意 機(jī) 組 故 障 ?YNY檢 測 各 池 水 位任 意 主 蓄 水 池 滿水 ， 此 池 進(jìn) 水 閥關(guān) ， 排 水 閥 開啟 動 當(dāng) 班 主 抽 水 機(jī)組備 用 池 進(jìn) 水 閥 打開 ， 啟 動 備 用 機(jī) 組滿 水 池 數(shù) = 2 且 備用 池 為 無 水備 用 機(jī) 組 關(guān) 閉 ， 備用 池 進(jìn) 水 閥 門 關(guān) 閉達(dá) 到 條 件 后 系 統(tǒng) 斷電抽 水 機(jī) 組 進(jìn) 入 待 命狀 態(tài)啟 動 關(guān) 機(jī) 子 程 序 ，達(dá) 到 條 件 后 關(guān) 閉 系統(tǒng) 圖 51 軟件總流程圖 如圖 51 所示為系統(tǒng)軟件總流程圖。當(dāng)系統(tǒng)上電后，立刻進(jìn)入自檢狀態(tài)，在電機(jī)機(jī)組沒有故障的情況下系統(tǒng)可以正常啟動，若出現(xiàn)任何故障，立刻出發(fā)報警子程序，由工作人員調(diào)試后再啟動。若系統(tǒng)在啟動時出現(xiàn) 誤報警情況，可使用系統(tǒng)啟動按鈕人工取消，若在取消后繼續(xù)報警則需要進(jìn)行檢查維修。按下系統(tǒng)啟動按鈕之后，對系統(tǒng)的閥門，工作機(jī)組進(jìn)行初始化后各個子程序啟動開始進(jìn)入正常工作狀態(tài)， 2 臺主電機(jī)實行兩班制不間斷工作以保證時刻都能抽水。若在抽水過程中發(fā)生故障則立刻出發(fā)報警子系統(tǒng)。 PLC控制程序的設(shè)計 (1) 主程序： 系 統(tǒng) 上 電 并 定義 填 表 長 度系 統(tǒng) 自 檢按 下 啟 動 按 鈕后 調(diào) 用 子 程 序按 下 停 止 按 鈕后 系 統(tǒng) 執(zhí) 行 停止 子 程 序YYY系 統(tǒng) 報 警 則 調(diào)用 報 警 子 程 序N 圖 52 主程序 主程序（圖 52）為本系統(tǒng)控制的根本，系統(tǒng)上電后自動定義填表的長度，由于系統(tǒng)在閑時不啟動電機(jī)，此時當(dāng)有蓄水池進(jìn)行填表動作時，電機(jī) 才會有啟動的條件。 系統(tǒng)上電的同時進(jìn)行電機(jī)機(jī)組的自檢，若出現(xiàn)短路情況系統(tǒng)自動啟動報警子程序。當(dāng)系統(tǒng)通過自檢以后開始運(yùn)行各子程序，系統(tǒng)正常工作。當(dāng)操作人員按下停止按鈕后系統(tǒng)自動執(zhí)行停止子程序。 (2) 子程序 1：滿水填表子程序 滿 水 子 程 序 啟 動一 號 池 滿 水 二 號 池 滿 水 三 號 池 滿 水 四 號 池 滿 水一 號 池 滿 水 燈 亮 ，無 水 燈 滅二 號 池 滿 水 燈 亮 ，無 水 燈 滅三 號 池 滿 水 燈 亮 ，無 水 燈 滅四 號 池 滿 水 燈 亮 ，無 水 燈 滅填 表 圖 53 滿水填表子程序 如圖 53 所示為滿水檢測部分子程序。當(dāng)任意蓄水池水位開關(guān)報滿水信號時，此池的滿水信號燈亮，無水信號燈滅，同時進(jìn)行填表動作，為后續(xù)子程序做準(zhǔn)備。子程序 2：閥門控制子程序 啟 動 按 鈕 觸 發(fā) 時 對各 個 閥 門 狀 態(tài) 重 新賦 值任 意 池 填 表 ?此 蓄 水 池 報 告無 水YY1 、 2 、 3 號 池 都填 表 報 告 為 滿水4 號 池 進(jìn) 水 閥 門打 開Y4 號 池 無 水 且1 、 2 、 3 號 池 沒用 同 時 報 告 滿水Y系 統(tǒng) 讀 表該 池 排 水 閥 門 開啟 ， 進(jìn) 水 閥 門 關(guān) 閉該 池 排 水 閥 門 關(guān)閉 ， 進(jìn) 水 閥 門 打 開4 號 池 進(jìn) 水 ， 排 水閥 門 關(guān) 閉 ， 待 命 圖 54 閥門控制子程序 如圖 54 所示為各池所在閥門控制子程序。當(dāng)系統(tǒng)啟動時，一號、二號、三號池進(jìn)水閥門打開，排水閥門關(guān)閉。四號池進(jìn)水排水閥門關(guān)閉。系統(tǒng)持續(xù)讀表，任意蓄水池達(dá)到滿水狀態(tài)時即關(guān)閉該水池進(jìn)水閥門，打開該水池排水閥門，同時啟動該工作時段電機(jī)（電機(jī)子程序中詳述）。當(dāng)一、二、三號池都報告為滿水狀態(tài)時，打開四號池進(jìn)水閥門，滿水后打開排水閥門如其他池閥門一樣進(jìn)行開關(guān)閉合。當(dāng)四號池排盡同時 3 號池?zé)o同時報滿水情況時，四號池排水閥門，進(jìn)水閥門都關(guān)閉進(jìn)入待命狀態(tài)。 (3) 子 程序 3：抽水泵機(jī)組控制 系 統(tǒng) 啟 動 后 所 有 電機(jī) 關(guān) 閉 待 命有 任 意 池 排 水閥 打 開有 3 個 池 報 滿水 ？小 于 3 個 池 報 告滿 水 且 備 用 池報 告 為 無 水YYYY水 泵 機(jī) 組 待 機(jī)當(dāng) 班 主 抽 水 泵 啟 動備 用 泵 啟 動備 用 泵 關(guān) 閉 圖 55 抽水泵機(jī)組控制 系統(tǒng)啟動后，水泵機(jī)組控制子程序（如圖 55 所示）同時啟動。所有驅(qū)動電機(jī)處于關(guān)閉狀態(tài)，一旦有任意池（ 4 號池為備用池，不會有報滿情況）報告滿水且打開排水閥門，即啟動當(dāng)班主抽水泵（主抽水泵班次由計時控制子程序負(fù)責(zé)），當(dāng)排水量需求較大即有 3 個池報告為滿水狀態(tài)時，除打開備用池進(jìn)水口外，啟動備用機(jī)組以加大抽水量。當(dāng)報滿池水低于三個且備用池處于無水狀態(tài)時，備用機(jī)組關(guān)閉，進(jìn)入下一個循環(huán)階段。 (4) 子程序 4：計時控 制子程序 系 統(tǒng) 正 常 啟 動一 號 機(jī) 組 處 于 工 作 時 間二 號 機(jī) 組 處 于 待 命 時 間開 始 計 時1 2 小 時 后 切 換機(jī) 組 工 作 圖 56 計時控制子程序 當(dāng)系統(tǒng)正常啟動以后，同時觸發(fā)計時子程序（如圖 56 所示），系統(tǒng)啟動時，使一號機(jī)組處于工作時間，二號機(jī)組不會在此時間段內(nèi)啟動。 12 小時后切換二號機(jī)組工作時間，一號機(jī)組不會在此時間段內(nèi)啟動。如此循環(huán)至系統(tǒng)關(guān)閉為止。 子程序 5：報警控制子程序 任 意 抽 水 機(jī) 組 發(fā) 出故 障 報 警人 工 取 消 ？N所 有 進(jìn) 水 閥 門 關(guān) 閉 報 警 計 時 器 啟 動向 控 制 室 發(fā) 出 聲 光報 警時 間 到 則 系 統(tǒng) 斷 電 圖 57 報警控制子程序 如圖 57 所示為系統(tǒng)報警子程序。任意電機(jī)發(fā)出報警時，關(guān)閉所有蓄水池的閥門，并且同時啟動報 警計時器，向控制室發(fā)出聲光報警，按下系統(tǒng)啟動按鈕可取消報警，若不采取任何措施，在計時 3 分鐘后系統(tǒng)強(qiáng)制斷電以防機(jī)組燒壞。 子程序 6：系統(tǒng)停止子程序 按 下 停 機(jī) 按 鈕所 有 池 報 告 為無 水5 分 鐘 時 間 到系 統(tǒng) 關(guān) 閉所 有 蓄 水 池 進(jìn) 水 閥關(guān) 閉 ， 排 水 閥 打 開5 分 鐘一 號 抽 水 機(jī) 組 和 備用 抽 水 機(jī) 組 強(qiáng) 制 打開 ， 二 號 機(jī) 組 強(qiáng) 制關(guān) 閉 圖 58 系統(tǒng)停止子程序 如圖 58 所示為系統(tǒng)的關(guān)機(jī)子程序。按下停機(jī)按鈕時系統(tǒng)停止子程序啟動，所有蓄水池進(jìn)水閥門強(qiáng)制關(guān)閉，排水閥門打開并計時 5 分鐘，同時一號機(jī)組和備用機(jī)組強(qiáng)制啟動，當(dāng)所有池報告為無水或 5 分鐘（ 5 分鐘足夠 4 個滿水池抽為無水狀態(tài)）或者時間到，系統(tǒng)關(guān)閉。 結(jié)論 本課題采用西門子 S7200PLC 作為控制器，有效地對排水池閥門的開關(guān)進(jìn)行了邏輯控制，對各電機(jī)的啟停進(jìn)行時序控制，以及備用系統(tǒng)的控制，報警系統(tǒng)的控制等。對地鐵系統(tǒng)的安全能夠起到有效的保障。由于條件限制，本系統(tǒng)暫處于實驗室調(diào)試階段，水位開關(guān)，系統(tǒng)開關(guān)等脈沖信號均由按鈕代替。 2 臺電機(jī)的輪換時間將原本的 12 小時計時縮短來驗證程序。在調(diào)試過程中發(fā)現(xiàn)本課題的較大難點為各個排水池滿水或無水的狀態(tài)具有隨機(jī)性，很難在短時間內(nèi)將所有情況模擬出來。所以仍然可能存在一些意外情況。 本系統(tǒng)主要具備以下優(yōu)點： (1) 系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠 (2) 系統(tǒng)自動化程度高，使用壽命長 (3) 操作簡單，具有報警程序，當(dāng)發(fā)生人為錯誤時可手動取消報警 (4) 經(jīng)過實驗室模擬調(diào)試，本系統(tǒng)可以勝任地鐵排水系統(tǒng)的工藝 對課題的展望： (1) 由于各個蓄水池的滿水與否存在很大的隨機(jī)性，本課題的設(shè)計程序中閥門打開條件均為經(jīng)驗數(shù)據(jù)，也許會存在一些漏洞，望能夠在實踐中得到完善。 (2) 雖然系統(tǒng)能夠達(dá)到應(yīng)有的工藝要求，但是為了能夠從遠(yuǎn)程利用 MCGS 組態(tài)軟件更加生動得顯示出各池水位狀態(tài)，仍希望能夠探測以及顯示出任意的水位。 由于時間的關(guān)系，系統(tǒng)中還有很多沒有解決的問題，希望在以后的學(xué)習(xí)、工作過程中，能夠不斷的深入