西门子S7系列PLC在恒压供水系统中的应用

　3.3设计思路

水厂水源地引水及变频恒压供水系统总体按以下几部分来设计：

（1）水源地取水。在水源地分布有30眼水井，由30台水泵进行输水。每台水泵的引水启停、运行时间分为三种方式控制：手动、本地集中及远程。手动控制：即水泵的启停完全由人工现场控制；本地集中：即水泵的启停受本组井群的本地集中控制系统控制；远程：即水泵的启停受远程中心控制系统的总体控制。

本部分主要又分以下几个单元：

a.现地站单井控制系统；

b.现地站井群控制系统；

c.上位中心控制系统；

d.现地站网络通讯系统；

e.中心站与现地站无线网路通讯系统。

（2）水厂蓄水。水厂将水源地来水蓄积在2个蓄水池内，每个蓄水池均有一个水位计监测蓄水池水位。水源地井泵的启停以水厂蓄水池的水位为控制目标。

（3）水厂变频恒压供水。通过二泵房5台供水泵向城市供水。本部分主要包括以下几个单元：

a.水厂信号采集系统；

b.二泵房电气供电系统；

c.二泵房控制系统。

（4）总控室中心控制系统。所有水源地单井泵的启停供水以及水厂输水泵的变频恒压输水均由总控室中心控制系统来控制，实现整个系统的合理调度、管理及监控。

3.4主要设备选型

3.4.1可编程序控制器PLC

可编程序控制器PLC选用SIEMENS可编程控制器S7-200及S7-300。

S7-200系列可编程控制器，是西门子公司的小型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。S7-200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的控制功能。S7-200系列PLC出色的表现在以下几个方面:极高的可靠性，及丰富的指令集，易于掌握，便捷的操作，丰富的oo内置集成功能块，实时特性，强劲的通信能力，丰富的扩展模块。S7-200系列在集散自动化系统中发挥其强大的功能。使其范围可筱盖从替代继电器的简单控制到更复杂的自控化控制。特别是在分布式控制系统中，其作为远程现场控制单元，应用领域极为广泛，覆盖所有于自动检测、自动化控制有关的工业及民用领域，包括各种机床、机械、电力设施、民用设施、环境保护设备等。

S7-300系列可编程控制器，用于多机架配置时连接主机架(CR)和扩展机架(ER)。S7-300通过分布式的主机架(CR)和3个扩展机架(ER)，可以操作多达32个模块。运行时无需风扇。能在不到0.6－0.1ms时间内处理1024条二进制语句。由于纯粹的二进制命令是不多见的，因此提供混合操作时的处理速度：用65％二进制语句和35％字操作，这位锐利的小CPU依旧能在0.8ms内处理1K语句。具有高电磁兼容性和强抗振动，冲击性，有最高的工业环境适应性。

其主要性能：

(1)标准模块构成，包括CPU、电源、输入输出（I/O）和通信模块。

(2)PLC具有通讯及编程接口，能够通过现场总线进行数据传输、远方监控和远方组态编程。

(3)PLC在脱离上级控制中心后，仍能够对所控制的井泵进行正确、无误地操作。

(4)PLC在完成所要求的功能外，有20%的硬件裕量，包括过程信号输入/输出（I/O）容量和内存容量。

(5)PLC电源为交流220V。

(6)PLC具有高可靠性，能在无空调、无净化设备、无专门屏蔽措施的井房旁正常工作。

(7)PLC的输入/输出（I/O）插件为标准单元，同类插件能互换，模块便于更换和维护。

(8)PLC的数字输入信号有光电隔离和滤波措施，每个数字量输入和输出都有LED指示状态。

(9)PLC的I/O接口满足如下要求：

a.数字量输入（DI）：由独立的常开或常闭无源接点提供，输入回路由独立电源供电。设接点抖动滤波措施，接点状态改变后，其持续时间为4～6ms以上者，视为有效信息。信号输入都经光电隔离和浪涌吸收回路，光电隔离器能承受1500V(RMS)、1min的绝缘水平，如有必要可考虑对从高压设备引入的信号加设中间继电器。每个数字输入端口都有一个LED指示器显示其状态。

b.模拟量输入（AI）：一般电气模拟量为4～20mA,接口的输入阻抗小于500Ω，现地控制单元具有高精度的内部参考值，以校验A/D转换器在零值和满刻度的读数。可对A/D转换精度自动检验或校正。模拟输入接口参数满足：

√A/D分辩率：12位（可含符号位）；

√转换精度：包括接口和A/D转换，误差小于满量程的±0.1％；

√绝缘耐压：500V(RMS)，1min；

√冲击耐压：IEEESWC试验标准。

c.数字量输出(DO)：

√数字量输出接点的容量、数量和电压满足控制对象的要求，并留有充分的裕度。仅用于信号显示的开关量输出可直接驱动LED指示器，用于反映位置状态或故障信号。

√输出继电器为插入式，带防尘罩，继电器耐压水平：1500V(RMS)，1min。

√每一数字输出有LED指示器反映其状态。

√瞬时的数字量输出信号持续时间为可调。

3.4.2出口继电器

PLC的出口继电器为完成断路器的分闸、接触器的操作、故障报警等功能而设，并起到PLC的模板输出与外部电路隔离的作用。继电器的接点数量满足工作要求并留有裕量。继电器采用插入式安装，低耗且防尘。

主要性能：

(1)线圈额定工作电压Ue：DC24V；

(2)动作电压：≥75%Ue；

(3)释放电压：≤10%Ue；

(4)接点容量：AC220V5A；

(5)耐压水平不低于1500V（RMS）1min。

3.5系统总体性能

3.5.1实时性

远程监控调水系统的响应能力满足数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间要求。

(1)数字量采集周期：＜1s;

(2)模拟量采集周期：电量＜2s，非电量＜10s;

(3)事件顺序记录分辨率：≤5ms;

(4)实时数据库更新周期：＜2s;

(5)控制命令响应时间：控制命令回答响应时间＜1s；接受执行命令到执行控制的响应时间＜1s;

(6)人机通信响应时间：运行人员发出一个新的图像调用命令开始到100%画面显示在显示器上为止的响应时间不超过2s；在已显示画面上动态数据更新周期不超过2s。

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