PLC在水泵站控制系统中的应用（转载）

1简介

泵站位于水库末端，供水规模为50万立方米/天，投资额近200万. 这是一个新的紧急项目，旨在解决**地区中西部地区的水源短缺. 泵站有3套单元，全部为异步电动机，其中2套用作工作单元，1套用作备用单元. 总装机容量为2000kW，设计流量为5.79m3 / s，设计扬程为16.4m. 主电线是10kv电源系统的专用线. 电气和自动控制系统是根据3个工作单元设计的，并且完全由计算机控制，以实现无人值守的值班和更少的值班人员.

泵站的控制系统采用施耐德ModiconTSXPremium系列PLC作为控制核心. ModiconTSXPremium系列PLC适用于大中型控制系统，并具有强大的浮点运算能力. 匹配的编程软件PL7Pro可以使用指令列表，梯形图和结构化文本等语言进行编程，从而允许用户创建自己的功能块（DFB）和图形化运行画面. 控制柜采用专用于PLC的MT500系列触摸屏人机界面，配套的编程软件为EasBuilder500. 上位机操作系统采用微软的Windows2000 Professional，应用软件为国产Kingview 6.5. 控制系统主要分为两部分: 单元部分和公共部分. 本文主要介绍单元部分.

2系统解决方案

系统方案如图1所示. ALSTOM智能保护设备安装在设备的高压柜和电容器馈线柜中，可以通过MODBUS总线将I / O参数传输到PLC. 单元和辅助设备的状态触点和控制触点连接到PLC. 经PLC处理后，数据通过串行通信发送到触摸屏显示器水控制系统，并通过以太网传输到主机. 在此阶段，员工可以通过触摸屏实现打开和关闭组，打开和关闭辅助设备以及打开和关闭蝶形阀的操作.

图1泵站单元控制系统图

系统的3个主要功能和具体实现

为便于介绍，以下以1#泵为例. 该控制系统根据泵站控制的技术要求和系统特点，主要实现报警，机组启停，机组辅助设备及蝶阀控制，数据处理和通讯等功能.

3.1报警功能

当高压柜和电容器馈线柜中发生事故和故障，并且辅助设备发生故障时，PLC会有特殊的输出触点指示. 同时，事故和故障报警界面在触摸屏上弹出，等待员工进行处理. 高压柜，风扇和其他设备等事故会在关机时起作用.

3.2机组起停

在工作人员按下触摸屏上的启动或停止按钮之后，PLC将自动完成启动和停止过程. 发生事故时，PLC将完成事故停机过程. 该单元的启动和停止流程如图2和图3所示.

图2泵启动过程

图3泵的正常停机和意外停机过程

3.3机组辅助设备和蝶阀控制

机组的辅助设备主要包括电动机风扇和稀油泵. 蝶阀包括入口蝶阀和出口蝶阀. 从单元启停流程图中可以看出，单元启停过程包括对单元辅助设备和蝶阀的控制. 这里设置的控制程序是对单个设备的手动控制，这方便了单元控制系统的安装和调试.

3.4数据处理功能

根据系统需求水控制系统，PLC处理的模拟量包括泵组的入口压力和出口压力，电机定子的温度以及油和水的温度. 前者的采样周期较短，为20ms. 后者的采样周期更长，为0.5s. 本文定义了用于数据处理的功能块（DFB）. 输入信号包括功能块复位（EBOOL类型），模拟通道地址（WORD类型），采样时间（WORD类型，本文为10次），采样周期脉冲（EBOOL类型，由计时器实现），输出信号为通信输出缓冲区中模拟信号的地址. 数据处理程序不是简单地求平均值，而是先将数据依次分配给功能块的公共变量，然后将采集结果相加10倍，减去最大值和最小值然后求平均值. 功能块的输出值为处理后的模拟值，对应的地址为输出缓冲区中值的地址，便于触摸屏采集和显示.

3.5通讯功能

现阶段，该系统的通讯主要包括两部分: 与触摸屏的串行通讯；并与智能保护设备进行MODBUS通信.

触摸屏MT500是专门用于PLC的人机界面. 它集成了包括施耐德，西门子，三菱等在内的数十种PLC串行通信程序，并且可以通过简单的配置操作来实现与PLC的通信. 本文将触摸屏系统参数中的PLC类型设置为EasyBuilder500中的TELEMECANIQUEUniTelWay，这是Schneider PLC. 通讯参数包括: RS-485，波特率9600，数据位8，无奇偶校验位，停止位1. 在PLC上进行相同的设置. 然后，在对接口进行编程时，即实现通信，触摸屏会填充控制信号的地址，并将信息作为相应的地址显示在PLC输出缓冲区中.

MODBUS通信协议是由Schneider设计的用于工业控制的主从结构串行通信协议. 它可用于实现简单的主从结构化网络监视. 该协议有两种传输模式: RTU模式和ASC模式. 本文使用RTU模式，其消息格式如表1所示.

表1 MODBUS协议RTU模式消息格式

它没有开始位和停止位，但是它开始和结束的时间间隔至少为3.5个字符（T1-T2-T3-T4）. 信息帧由地址字段，功能字段和CRC校验字段组成，所有字符位均由十六进制数字组成. 在该系统中，PLC是主站，高压柜是从站1，电容器柜是从站2. PLC以循环方式访问从站并读取数据. PLC通过MODBUS访问从站的指令为READ_VAR，参数包括网络号，从站地址号，数据类型，数据第一个地址，数据号，接收缓冲区地址和大小等. 由于CRC校验是基于关于字节数据，并且PL7Pro编程软件中的大多数指令不支持字节数据，本文有一个特殊的子例程，可在执行CRC检查之前将字节消息段转换为高8位. 它是一个十六进制数为00的WORD类型的数据段. 此文本的CRC检查子例程流程如图4所示.

图4 CRC检查子程序流程

4结论

已经开发了该系统的本地计算机测控层，并将在现场安装和调试. 在准备程序的过程中，还为下一步的上层计算机监控层的实施做好了充分的准备.

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