西门子低压|模块代理商

，随着对工业自动化的要求越来越高，以及大量控制设备和过程监控装置之间通信的需要，"监控和数据采集

    系统"越来越受到用户的重视。在动力系统方面，以柴油发电机组作为应急备用电源的发电厂，在工厂、矿山、高层建筑、医院、邮电、宾馆、银行等许多部门都得到了广泛的应用。为了提高供电质量和供电可靠性，改善操作人员的工作条件，减少维护运行人员，备用发电站迫切要求实现自动化运行和管理。该监控系统由监视主机(包括通信板)和若干现场的从站(SIEMENSS7-200)组成。实现发电机组的数据采集、报警、存储、备份等服务。本文主要介绍下位机S7-200的系统原理。

    2、系统的总体设计

    结合生产实际的需要，考虑该发电机组的自动化系统由5大功能部件组成(系统的硬件图如图1所示)。

    (1)发电机组的自动启动和自动停机;

    (2)工程市电和机电的自动切换;

    (3)发电机组电压和频率的自动调节;

    (4)发电机组故障自动检测，报警和故障处理;

    (5)发电机组电压、电流、频率、有功功率、启动电池电压等电量参数的自动调节。

    3、系统组成

    3.1S7-200系统PLC的特性和特点

    西门子公司的S7-200系列可编程控制器，，硬件配置齐全，它的特点与性能如下:

    (1)机内有高速计数器，可同时输入三路高速脉冲，并可输出频率和脉宽可调的高速脉冲信号。

    (2)具有21个中断源的中断优先管理，并配有RS485接口，可实现PLC与PC机之间的远程通讯，便于上位机监控和联网。

    (3)具有结构紧凑、组装灵活、编程简单，抗干扰能力强、可靠性高等特点。

    由此可见，它非常适用于工业控制中小型自动控制系统。经分析，决定采用S7-200系列可编程控制器作为发电机组自动控制系统的核心部件。

    3.2PLC配置及I/O的分配和功能

    经过分析，本系统采用10个开关量输入，10个开关量输出和3个模拟量输入，即可满足系统控制需求，因此-

    PLC配置如下:

    CPU214PCPowerSupply,DCbbbbbs,DCOutputs

    EM231Analogbbbbb,A13*12Bits

    I/O的分配和功能如下:

    开关量输入:

    IO.0:输入中断(配合脉宽调制使用)

    IO.1:方式选择(0-远程控制1-自动)

    IO.2:市电检测(0-无市电1-有市电)

    IO.3:机电检测(0-无机电1-有机电)

    IO.4:油压低(0-油压正常1-油压偏低)

    IO.5:油水温高(0-油水温正常1-油水温偏高)

    IO.6:高速计数器HSCI(利用高速计数器检测启动电池电压)

    IO.7:紧急停车(0-非紧急停车状态1-紧急停车状态)

    IO.0:复位(1-手动复位)

    (利用高速计数器检测转速)

    开关量输入:

    Q0.0:高速脉冲输出(通过控制直流电磁铁调节转速)

    Q0.1:停机(1-停机电磁阀动作)

    Q0.2:启动(1-启动马达动作)

    Q0.3:市电合闸(1-市电主开关动作)

    Q0.4:机电合闸(1-机电主开关动作)

    Q0.5:三启失败(1-三启失败信号灯亮)

    Q0.6:机组故障(1-机组故障信号灯亮)

    Q0.7警铃(1-警铃响)

    Q1.0:自动强激磁(1-强激磁继电器动作)

    Q1.1:冷启动自动辅助(1-冷启动辅助装置电磁阀动作)

    模拟量输入:

    AIWO:母线电压

    AIW2:母线电流

    AIW4:负载功率

4系统实现

    发电站自动化监控系统由机组自动启停控制，转速自动调节，电量参数自动检测，故障自动检测等功能模块组成。

    4.1制动启停控制

    本功能模块是根据各开关量的输入状态，自动控制机组的启动、停止和机电与市电的相互切换。这主要属于顺序控制具有较强的逻辑控制。用S7-200实现简易而可靠。

    4.2转速调节

    油机转速调节是通过CPU214中高速脉冲输出脉宽调制(PWM)功能调节可控直流电磁铁控制柴油机油门开度来实现的。用CPU214实现转速调节方法如下:转速信号由安装在柴油机上磁电式传感器获得，CPU214通过高速计数器测量油机转速，测得转速信号送入PID调节器，将调节器输出的数字量转换为脉冲宽度的时间量，再通过CPU214中的脉宽可调的高速脉冲输出(QO，0)，经过功率驱动器控制可控制直流电磁铁调节紧油机门开度大小，从而实现对油机转速的调节。

    本系统属于反馈控制和的数字控制，涉及到一些控制算法问题。在CPU214中，方法实现了一种转速控制的PID调节器。PID的模拟表达式:

    M(t)=KC(1+1/Ti*fe(t)dt+Td*de(t)/de(t))

    在CPU214中，微公和积分采用如下公式:

    微分运算:[新差值E(n)-旧差值E(n-1)>÷控制周期TC

    积分运算:[旧差值E(n-1)+新差值E(n)>×控制TO÷2

    转速-与转速传感器频率关系的计算公式如下:

    f----转速传感器信号频率

    n----转速(转/分)

    z----传感齿轮齿数

    为更好的实现全程调速我们采用分程PID限幅

    怠速时间:转速设定值VW108=192

    小输出值VW126=180

    大输出值VW124=420

    高速期间:转速设定值VW108=VW212(由模拟电位器设定)

    小输出值VW126=420

    大输出值VW124=995

    本系统中:n=1500r/mlnz=128齿

    这样f>3200Hz，故采用7kHz的高速计数器HSC2测量转速。停机时，将转速设定值和网缓冲器全部置0。输出限制在VW106=5上，以使PWM能够连续工作。同时使Q0.1=1，停机磁阀动作，切断油路达到停机目的。为了使设定值作常稳定。

　除盐水生产线自动化控制系统设计由两级网络组成，一级是过程控制级，二级是基础控制级。

　　级——过程控制。以S7-400PLC系统作为主要控制核心,由两台上位机、PLC控制单元加以太网卡等组成工业以太网，监控站利用组态软件WinCC实现对工作现场进行监督控制，中央处理器采用CPU416，I/O系统采用ET200M，通过ET200分布I/O通讯对流量、液位、pH值、出口压力等参数进行采集，上位机将实时数据库的数据送到服务器的关系数据库中，进行保存和数据处理。过程控制级通过工业以太网将上位机系统和现场监测与控制点紧密的结合为一个整体，从而实现对整个控制系统的计算机在线远程诊断功能。

　　第二级——基础自动化。PROFIBUS-DP网络是网络集成的底层，主要是连接现场设备。主站S7-400 PLC通过PROFIBUS-DP网与从站通信，一方面主站将控制数据电机速度设定、温度、压力设定、接触器吸合及断开等发送到传动装置；另一方面传动装置的电机转速、传感器流量、温度、压力、接触器触点的通断等数据通过通信传送到主站PLC指定的寄存器地址。Profibus-DP主要用于工业自动化系统的高速数据传送，实现调节和控制功能，是一种高速低成本通讯，用于设备级控制系统与分散式I/O的通讯，是计算机网络通讯向现场级的延伸。

　　3.2 软件设计

　　计算机操作系统采用bbbbbbs 2000 Professional 中文版本，上位机监控软件采用Wincc 6.0组态软件来实现。

　　3.2.1 操作系统软件bbbbbbs 2000 Professional中文版提供了一个快速、高效的多用户、多任务操作系统环境，是目前使用广泛的工控系统。

　　3.2.2 Wincc 6.0监控软件实现了对整个系统的开关量、模拟量的采集和处理，并显示在监控画面上，在对多台重要水泵的控制中的物理量如电流、主回路运行、频率设定，有无故障等都实时显示在系统画面上，方便操作人员及时掌握系统的运行情况。

　　3.2.3 采用Step7 对西门子可编程序控制器进行配置、编程，它可以利用IEC-1131标准中八种编程语言中的六种（STL、LAD、FBD、CFC、SFC、SCL）进行编程。


　　4 系统功能实现

　　根据除盐水生产工艺，监控系统的功能主要是实现对工业新水的加药、过滤、超滤、反渗透技术、阴阳离子置换、酸碱作用等控制工序，大致可分为过滤系统、超滤系统、反渗透系统、阴阳离子置换系统、与酸或碱结合系统5个子系统