西門子6ES7214-2BD23-0XB8型號介紹

該電站原循環(huán)水控制系統(tǒng)采用循環(huán)水控制室手動控制。隨著生產(chǎn)運行水平的不斷提高，原控制系統(tǒng)難以達到現(xiàn)代化生產(chǎn)運行的要求。為了提高整個系統(tǒng)的運行水平，完善聯(lián)鎖保護控制功能，提高運行人員工作效率，實現(xiàn)現(xiàn)代化生產(chǎn)與管理水平的高標準、高要求，我們對原循環(huán)水系統(tǒng)控制進行了技術改造。
循環(huán)水控制系統(tǒng)總體改造設計方案
　　該電站循環(huán)水系統(tǒng)共設有四臺循環(huán)水泵。每臺機組有A、B兩臺循環(huán)水泵，均采用母管制供水，雙泵并聯(lián)，入口聯(lián)通，互為備用，如圖1所示。
圖1：電站循環(huán)水系統(tǒng)圖。 　　系統(tǒng)主要對循環(huán)水泵、濾網(wǎng)及其出口的蝶閥進行控制，其I/O點數(shù)為300多點，要求實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、程序控制等功能，同時電站控制室內(nèi)保留少量的后備儀表和主要的操作開關，并將數(shù)據(jù)通過光纜傳送至操作員站。能實現(xiàn)通過CRT對循環(huán)水系統(tǒng)進行控制。系統(tǒng)設有必要的手操開關，當控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，不影響設備的手動運行。
　　總體改造內(nèi)容如下：
　　(1) 根據(jù)循環(huán)水泵投運、起停及聯(lián)鎖要求將循環(huán)水泵控制室相關控制監(jiān)視及操作信號送入改造后的循環(huán)水泵控制系統(tǒng)。
　　(2) 保留原動力柜，系統(tǒng)只接受電源掉閘信號。
　　(3) 所有泵、濾網(wǎng)等起停開關均設計在操作員站人機界面上，同時在電站集控室保留部分重要操作開關。
　　(4) 在循環(huán)水系統(tǒng)控制室及現(xiàn)場水泵房安裝攝像設備，以監(jiān)視設備運行狀況，并將視頻信號送入工程師站和操作員站中。
　　(5) 所有開關量與模擬量信號通過可編程控制器送入工程師站，并通過光纜及以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)傳輸?shù)讲僮鲉T站。
系統(tǒng)選型及特點
　　為了滿足上面提到的循環(huán)水控制系統(tǒng)的設計要求，我們選用羅克韋爾自動化產(chǎn)品A-B SLC 500可編程控制器（PLC）和研華公司IPC-610工控機（IPC）構成的自控系統(tǒng)，再配以*的A-B RSView32組態(tài)軟件來實現(xiàn)循環(huán)水控制系統(tǒng)的各項功能。
　　可編程控制器（PLC）是專為工業(yè)環(huán)境下應用而設計的工業(yè)控制計算機，已經(jīng)成為電氣控制系統(tǒng)中應用最為廣泛的核心裝置，它不僅能實現(xiàn)復雜的邏輯控制，還能完成各種順序或定時的閉環(huán)控制功能，并且抗干擾能力強、可靠性高、穩(wěn)定性好、體積小，能在惡劣環(huán)境下長時間、不間斷運行，且編程簡單，維護方便，并配有各類通訊接口與模塊處理，可方便各級連接。
　　在當前*的控制系統(tǒng)產(chǎn)品中，羅克韋爾自動化的可編程控制器技術已相當成熟，而且從硬件的可靠性、穩(wěn)定性及軟件的易操作性等各方面綜合評定，也符合循環(huán)水系統(tǒng)改造的各項要求。更為我們所需要的是SLC 500系列處理器內(nèi)置了不同通訊接口，提供多種控制器聯(lián)網(wǎng)方式選擇，可構成不同要求的工業(yè)監(jiān)控網(wǎng)絡，并且還提供了與各類“智能"設備的現(xiàn)場總線接口。最終，使控制系統(tǒng)將參數(shù)檢測、程序控制、顯示報警、監(jiān)控管理等融為一體，通過計算機處理、網(wǎng)絡數(shù)據(jù)共享等技術手段，實現(xiàn)系統(tǒng)的集中管理，以滿足系統(tǒng)運行現(xiàn)代化的要求，提高其安全性和效率。

系統(tǒng)功能
　　循環(huán)水控制系統(tǒng)主要由數(shù)據(jù)采集及監(jiān)視（DAS）和邏輯控制兩部分組成。
　　DAS主要完成數(shù)據(jù)一覽、組顯示、點顯示、實時趨勢、歷史趨勢、流程圖、報警一覽、報警歷史、操作說明、報表打印等功能。各種功能均可通過主菜單選擇進入，并分級子菜單方式進行選用操作，大部分功能有熱鍵調(diào)用，相關畫面上下關聯(lián)操作。
　　控制系統(tǒng)主要通過上位機的軟手操實現(xiàn)對閥門和泵的控制，并在程序中實現(xiàn)聯(lián)鎖功能?？刂七^程分為：
　　(1) 開循環(huán)水泵前，先打開蝶閥至30％，然后起泵，循環(huán)水泵開起之后再對蝶閥進行調(diào)節(jié)；關循環(huán)水泵時，先關蝶閥至30％，然后停泵，循環(huán)水泵停運后再將蝶閥關閉。
　　(2) 其他聯(lián)鎖保護功能。
　　(3) 有關設備的啟?？刂?。
結(jié)論
　　本文討論了基于可編程控制器的電站循環(huán)水控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)，充分發(fā)揮了可編程控制器配置靈活、控制可靠、編程方便和可現(xiàn)場調(diào)試的優(yōu)點，使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性有了可靠保障。該控制系統(tǒng)已通過靜態(tài)與動態(tài)聯(lián)鎖試驗及試運過程，在實際應用中達到了改造設計要求，實現(xiàn)了預期目標，為電站的安全經(jīng)濟運行提供了保障。同時，我們認為在相關項目改造中值得推廣及應用。

一般規(guī)定城市管網(wǎng)的水壓只保證6層以下樓房的用水，其余上部各層均須 “提升"水壓才能滿足用水要求。以前大多采用傳統(tǒng)的水塔、高位水箱，或氣壓罐式增壓設備，但它們都必須由水泵以高出實際用水高度的壓力來“提升"水量，其結(jié)果增大了水泵的軸功率和能量損耗。

　　 自從通用變頻器問世以來，變頻調(diào)速技術在各個領域得到了廣泛的應用。變頻調(diào)速恒壓供水設備以其節(jié)能、安全、高品質(zhì)的供水質(zhì)量等優(yōu)點，使我國供水行業(yè)的技術裝備水平從90年代初開始經(jīng)歷了一次飛躍。恒壓供水調(diào)速系統(tǒng)實現(xiàn)水泵電機無級調(diào)速，依據(jù)用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量的變化自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)的運行參數(shù)，在用水量發(fā)生變化時保持水壓恒定以滿足用水要求，是當今最、合理的節(jié)能型供水系統(tǒng)。在實際應用中得到了很大的發(fā)展。隨著電力電子技術的飛速發(fā)展，變頻器的功能也越來越強。充分利用變頻器內(nèi)置的各種功能，對合理設計變頻調(diào)速恒壓供水設備，降低成本，保證產(chǎn)品質(zhì)量等方面有著非常重要的意義。

　　一、變頻恒壓供水系統(tǒng)的構成及原理

　　 變頻恒壓供水控制系統(tǒng)通過測到的管網(wǎng)壓力，經(jīng)變頻器的內(nèi)置PID調(diào)節(jié)器運算后，調(diào)節(jié)輸出頻率，實現(xiàn)管網(wǎng)的恒壓供水。變頻器的頻率超限信號（一般可作為管網(wǎng)壓力極限信號）可適時通知PLC進行變頻泵邏輯切換。為防止水錘現(xiàn)象的產(chǎn)生，泵的啟停將聯(lián)動其出口閥門。

　　 系統(tǒng)工作原理間圖如下所示。假設整個系統(tǒng)由四臺水泵，一臺變頻器，一臺PLC和一個壓力變送器及若干輔助部件構成。各部分功能如下：安裝于供水管道上的壓力變送器將管網(wǎng)壓力轉(zhuǎn)換成1—5伏的電信號；變頻調(diào)速器用于調(diào)節(jié)水泵轉(zhuǎn)速以調(diào)節(jié)流量；PLC用于邏輯切換。

　　 此外，上述系統(tǒng)還配備了外圍輔助電路，以保障自動控制系統(tǒng)出現(xiàn)故障時可通過人工調(diào)節(jié)方式維持系統(tǒng)運行，保證連續(xù)生產(chǎn)。

　　二、設備選型說明

　　 變頻恒壓供水系統(tǒng)主要由變頻控制柜、壓力傳感器、水泵等組成。變頻控制柜由斷路器、變頻器、接觸器、中間繼電器、PLC等組成。

　　1. 供水系統(tǒng)選用原則

　　(1)蓄水池容量應大于每小時最大供水量。
　　(2)水泵揚程應大于實際供水高度。
　　(3)水泵流量總和應大于實際最大供水量。
　　(4)變頻控制柜選型：

　　 用戶可根據(jù)供水量和供水高度確定水泵型號及臺數(shù)，然后對控制柜進行選型。
　　
　　2. 變頻器

　　 根據(jù)工藝要求，建議配用ABB ACS600系列變頻器。ACS 600系列變頻器是ABB公司采用直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）技術，結(jié)合諸多*的生產(chǎn)制造工藝推出的高性能變頻器。它具有很寬的功率范圍，優(yōu)良的速度控制和轉(zhuǎn)矩控制特性,完整的保護功能以及靈活的編程能力，較高的可靠性和較小的體積。

　　主要技術數(shù)據(jù)：

　　·功率范圍：2.2-3000kW
　　·電源電壓：380/400/415/440/460/480/500VAC 3相±10%；
　　·電源頻率：48-63Hz
　　·控制連接：2個可編程的模擬輸入（AI）；1個可編程的模擬輸出（AO）；5個可編程的數(shù)字輸入（DI）；2個可編程的數(shù)字輸出（DO）。
　　·連續(xù)負載能力：150% In，每10分鐘允許1分鐘
　　·串行通訊能力：標準的RS—485接口可使變頻器方便地與計算機連接。
　　·保護特性：過流保護、I2t、過壓保護、欠壓保護、過熱保護、短路保護、接地保護、欠壓緩沖、電機欠/過載保護、堵轉(zhuǎn)保護、串行通訊故障保護、AI信號丟失保護等。

　　 外型結(jié)構緊湊，安裝方便。產(chǎn)品經(jīng)過多種電氣安全規(guī)范認證，符合GE、UL及質(zhì)量認證體系ISO9001和ISO4001等。

　　 ABB變頻器的直接轉(zhuǎn)矩控制（DTC）功能是目前最佳的電機控制方式，它可以對所有交流電機的核心變量進行直接控制，無需速度反饋就可以實現(xiàn)電機速度和轉(zhuǎn)矩的精確控制。

　　 ACS600變頻器內(nèi)置PID、PFC、預磁通等八種應用宏，只需選擇需要的應用宏，相應的所有參數(shù)都自動設置，輸入輸出端子也將自動配置，這些預設的應用宏配置大大節(jié)約了調(diào)試時間，減少出錯。
　　
　　3. 可編程序控制器

　　 PLC建議采用西門子S7-200型。SIMATIC S7-200 可編程序控制器是模塊化中小型PLC系統(tǒng)，能滿足中等性能要求的應用；大范圍的各種功能模塊可以非常好的滿足和適應自動控制任務，各種單獨的模塊之泛組合以用于擴展；簡單實用的分散式結(jié)構和多界面網(wǎng)絡能力，使得應用十分靈活；方便用戶和簡易的無風扇設計；當控制任務增加時，可以自由擴展；大范圍的集成功能使得它的功能非常強勁。

　　 多種的性能遞增的CPU和豐富的且?guī)в性S多方便功能的I/O擴展模塊，使用戶可以根據(jù)實際應用選擇合適的模塊。當任務規(guī)模擴大，可隨時使用附加模塊對PLC進行擴展。
　　
　　三.應用范圍

　　1. 該系統(tǒng)既可用于生產(chǎn)、生活用水，亦可用于熱水供應，恒壓噴淋等系統(tǒng)。

　　a. 可廣泛用于工業(yè)企業(yè)、生活、生產(chǎn)供水系統(tǒng)及企業(yè)自備并改造工程，自來水廠、生活小區(qū)及消防供水系統(tǒng)。
　　b. 可用于各種場合的恒壓、變壓、冷卻水和循環(huán)供水系統(tǒng)。
　　c. 可用于污水泵站、污水處理及污水提升系統(tǒng)。
　　d. 可用于農(nóng)業(yè)排灌、園林噴淋、水景和音樂噴泉系統(tǒng)。
　　e. 可用于賓館、大型公共建筑供水及消防系統(tǒng)。
　　2. 技術指標
　　a．最大供水高度：200米
　　b．最大流量：1000立方米/小時
　　c．壓力波動：≤0.25兆帕
　　d．水泵電機功率：0.75KW-280KW