翟世勇

WGS-Ⅱ型微机控制自动给水系统的主要功能是为小区实现分时恒压供水。

本控制系统由PLC及其扩展单元、变频调速器、软起动器(磁控式)、触摸屏、触摸键盘以及相应的低压电气器件组成。这些器件都是目前较先进的控制装置,绝大部分是进口产品,因此在系统科技含量和工作可靠性上都比一般的供水设备高。由于分时段恒压供水更具科学性、更符合实际用水需要,因此本系统也更具先进性、灵活性。

一、技术要求

系统有两种工作方式:自动方式、手动方式。

1.自动方式应实现如下功能:

(1)选择备泵及定时倒换备泵:运行前,可任意指定控制泵中某一台为备泵,其他泵工作;运行一段时间后,循环地指定其他一泵为备泵,原备泵投入运行,以免备泵长期不运行而锈蚀。

(2)多泵变频投切达到恒压:系统首先启动一台变频泵,根据当前选定的水压值进行供水;如果在一段时间后水压仍欠压,则系统将自动地将此泵同变频器分离投入工频运行并用变频器起动下一泵,若经一段时间后水压仍欠压,则再以同上方式投入下一泵,直至达到选定水压。如果在供水过程中,出现实际水压超过选定水压的情况,系统又能自动地切掉一台或两台工频泵,从而在循环中实现恒水压供水。

(3)工作水压选定两种方式:分时段自动选压和手动选压。

分时段自动选压:按时间段自动选择工作水压。

手动选压:操作者直接选择高、中、低水压。

(4)报警复位后自动起车:当水位低报警时,系统自动停车,当水位升高到复位线后,系统自动起车。

(5)触摸屏监控:自动方式下的运行控制操作及系统运行状态的显示都由触摸屏完成。

(6)自动工作时的两种停止方式:顺序停止和紧急停止。

顺序停止(顺停):以先起先停的原则,顺序地切掉工频电机,最后以减速方式停变频,避免系统冲击。

紧急停止(急停):用于紧急状态下,立刻停止所有输出。

2.手动方式:在自动方式出现故障时,可根据实际需要用软起动器起动四台水泵中的任意几台投入工频运行。

二、控制系统硬件

1.自动控制部分硬件

(1)现场模拟量信号进PLC包括:①入口水压信号:PLC对入口水压低报警检测信号;②入口水位信号:PLC对入口水位低报警检测信号及水位恢复信号;③流量信号:PLC对出口流量高/低报警检测信号;④出口水压信号:PLC对变频器进行PID控制的反馈信号及出口水压高报警检测信号。

(2)PLC及其扩展单元:PLC选用SIEMENS S7-200可编程序控制器。CPU型号:CPU224,它内存为8K字节,位操作执行时间0.8μS;本机集成14入/10出数字量输入/输出点(本系统输出选用交流继电器输出),有很强的 输入/输出点扩展能力;提供内部集成的PID功能;有一个RS-485通讯接口,可通过PPI方式与SIEMENS触摸屏(TP7)通讯。模拟量扩展模块选用EM235,它是4入/1出的模塊,12位的分辨率和16种可选择的输入范围。进入PLC数字量输入的信号有:热继电器辅助触点(常开),变频器RUN信号,变频器FDT1信号,变频器FDT2信号,变频器故障信号,变频接触器辅助触点(常开);PLC数字量输出的信号有:工频接触器上电,变频接触器上电,变频器上电,变频器运行,变频器BB;模拟量输入信号为四个现场模拟量信号;模拟量输出信号作为变频器频率给定。

(3)触摸屏选用SIEMENS触摸屏(TP7),它是单色液晶显示,显示尺寸4.7″,在Windows环境下使用TP7组态软件进行组态,TP7组态软件进行组态提供多种静态和动态图,并全面支持汉字显示,便于操作。

(4)变频器选用富士P11型变频器,它是针对风机/泵负载的变频器,而且选用富士P11型变频器中带FDT1、FDT2两种信号的,以便PLC根据信号进行控制。

2.手动控制部分硬件

当系统处于手动控制方式时,通过触摸键盘控制每台泵的起停,起动时先投入软起动器,软起动器输出经斜坡上升到顶,发出的到顶信号将工频接触器投入,然后将软起接触器脱开,完成一个泵的起动过程。

软起动器选用磁控式软起动器,它是利用控磁限幅调压的原理,对电机进行软起动的装置。此产品结构简单,性能可靠,过载能力强。

三、 软件设计

1.PLC程序设计

参数初始化子程序是将程序所需的所有变量赋出初值,例如:泵从变频工作切换至工频工作的切换时间、顺序停车间隔时间等,这样有利于调试。如果把现场要求的实际值写入参数初始化子程序,则可在系统长期停电数据丢失时,利用参数初始化子程序再次装入数据,而无因使用后备电池所带来定期更换的麻烦。

表子程序是采用了模块化编程方式编的一个公共子程序。在子程序中首先将输入的模拟量从整数变成浮点数,使输入的模拟量在运算过程不降低精度;接着根据现场对输入的模拟量进行量化修正处理,送TP7显示,例如;现场出口水压输入的模拟量为 0-5V进PLC,经A/D转换后变为整数0-32000,经表子程序量化送TP7显示为0.00-1.00Mp;表子程序还能根据TP7送来高/低限及回差,判断报警并恢复。

选压和出口水压PID参数设定及控制子程序分两个部分:选压和PID控制。选压包括:分时段自动选压和手动选压。手动选压指操作者通过TP7直接选择高、中、低水压;分时段自动选压指按时间段选择工作水压,分时段自动选压是通过读取PLC时钟与设定时间比较实现的。选压值作为PID控制的给定值。PID程序是通过PLC编程软件中的指令向导产生的,只要通过TP7向PLC指定的变量区输入数据,即可实现PID参数的现场调整。

2.多泵投切、定时倒泵子程序

在程序中使用了字移位指令,用来确定循环中那一个泵应投入变频运行,那一个泵应从工频上切掉,遵循先投先切原则,字移位指令使循环程序更简洁,当控制泵有增减时,程序改动量很小,便于调试。

3.触摸屏TP7程序设计

触摸屏TP7程序主要指画面间的相互调用关系及画面中的变量与PLC变量的对应关系。充分利用TP7编程软件丰富的主态功能,可使PLC的编程量相应减少,例如:利用复选按钮循环选择备泵、利用当前故障画面和历史故障画面处理故障、利用口令功能使操作人员不能更改一些重要的系统参数、利用设时间日期按钮校正PLC时间等。□

(编辑/丹桔)