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,。

　　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,。

　　②改造泵站的功率因素補(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,。

　　⑤采用SIEMENS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,，閘門位置等工況自動(dòng)投切。

　?、尥ㄟ^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(dòng)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(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：

　　①中央處理模塊（CPU）：選用CPU314,，內(nèi)存RAM擴(kuò)展到64K,。

　　②數(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),。

　　③數(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)。

　?、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(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(shí)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(cè)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(hào)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(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(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。西門子的Technology CPU（或稱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是滿足機(jī)器和工廠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(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)證的功能塊簡化了用戶的編程工作,。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,。

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(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(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,。

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(tái)泵選擇開關(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,。

　?、啾玫幕韭?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(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),。

　　②數(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,。

　?、艽蛴C(jī)打印處理：故障隨機(jī)打印,；運(yùn)行狀態(tài)打?。粎?shù)設(shè)置打??；工作報(bào)表打印,；動(dòng)態(tài)曲線打?。辉O(shè)備狀態(tài)打??；數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)打印,；顯示屏幕打印,。

 6ES7414-3XM05-0AB0

位邏輯指令

---| |--- 常開觸點(diǎn)(地址)

符號(hào)

---| |---

參數(shù)

數(shù)據(jù)類型

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)將處于斷開狀態(tài)。觸點(diǎn)斷開時(shí),，能流不流過觸點(diǎn),，邏輯

運(yùn)算結(jié)果(RLO) ="0"。

串聯(lián)使用時(shí),，通過 AND 邏輯將---| |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接,。并聯(lián)使用時(shí)，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(shí),，將會(huì)通過能流：

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"，將斷開觸點(diǎn),。觸點(diǎn)斷開時(shí),，能流不流過觸點(diǎn),，邏輯運(yùn)算結(jié)果

(RLO) ="0",。

串聯(lián)使用時(shí)，通過 AND 邏輯將 ---| / |--- 與 RLO 位進(jìn)行鏈接,。并聯(lián)使用時(shí),，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(shí),，將會(huì)通過能流：

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,。