6ES7211-0BA23-0XB0大量現(xiàn)貨

 直流電機在現(xiàn)代工礦企業(yè)中有著廣泛的應(yīng)用，并在不斷發(fā)展，與交流電機比較，直流電機具有良好的啟動性能和調(diào)速性能。隨著工業(yè)生產(chǎn)自動化程度的不斷提高，要求直流電機具有更高的動態(tài)特性，更大的過載能力，更寬的調(diào)速范圍，更低的轉(zhuǎn)動慣量，更高的可靠性，耐用性和主要經(jīng)濟技術(shù)指標。而要使直流電機系統(tǒng)達到這些性能指標的必要條件是直流電機系統(tǒng)具有可靠，穩(wěn)定的直流電源。在工程設(shè)計中，往往需要在輸出功率一定的情況下得到大電流、小電壓或小電流、大電壓的穩(wěn)定直流電源。這就需要將2個或幾個大小相等的直流電源進行并聯(lián)或串聯(lián)，以得到所需要的直流電源。
    本系統(tǒng)中，要求直流發(fā)電機組能提供不同的電壓和電流，這就要求對直流發(fā)電機組進行串、并聯(lián)，而并聯(lián)不可避免會出現(xiàn)環(huán)流，那么在系統(tǒng)中，環(huán)流是本系統(tǒng)的重要工作之一。PLC控制的直流發(fā)電機組自動監(jiān)控系統(tǒng)能達到發(fā)電機組在各種工作方式下的性能要求。系統(tǒng)可以根據(jù)實際的需要，自由選擇適當(dāng)?shù)墓ぷ鞣绞?，監(jiān)控系統(tǒng)的運行參數(shù)，減少環(huán)流，使它控制在可行的范圍內(nèi)，以滿足系統(tǒng)的各項性能要求。

1 系統(tǒng)構(gòu)成
1．1 系統(tǒng)框架
   控制系統(tǒng)主要由工控機，PLC，全數(shù)字直流調(diào)速裝置(CUD1)，發(fā)電機組(同步機(G1，G2)，直流發(fā)電機(GA、GB))4部份組成。其中，GA-G1-GB為1#發(fā)電機組，GA-G2-GB為2#發(fā)電機組。工控機通過以太網(wǎng)監(jiān)控PLC的輸入／輸出數(shù)據(jù)，PLC控制直流調(diào)速裝置。直流調(diào)速裝置通過調(diào)節(jié)直流發(fā)電機的勵磁電流來控制直流發(fā)電機，以輸出所需要的電壓、電流，最后得到實際所需的直流電源。發(fā)電機的輸出數(shù)據(jù)(電樞電流、電樞電壓)反饋至PLC進行誤差分析，有效地實現(xiàn)了閉環(huán)控制。

1．2 直流發(fā)電機組并聯(lián)環(huán)流分析
    兩臺參數(shù)一致的直流發(fā)電機并聯(lián)，當(dāng)它們的輸出電壓相等時，并聯(lián)工作為較佳狀態(tài)，在這種情況下系統(tǒng)不會產(chǎn)生環(huán)流，并將穩(wěn)定運行。但實際系統(tǒng)中發(fā)電機由于制造工藝、材料等客觀原因，造成發(fā)電機參數(shù)存在差異，往往使得兩同軸發(fā)電機在相同勵磁電流下的靜態(tài)輸出電流并不相等，而是存在差異。將兩直流發(fā)電機等效為兩直流電源，其感應(yīng)電動勢分別為E1，E2，其內(nèi)阻分別為R1，R2，其并聯(lián)輸出電流為Io，并聯(lián)輸出電壓為Uo。這里設(shè)定E1大于E2形成環(huán)流Is，并對電路進行分析。單個發(fā)電機的輸出電流由負載分量和環(huán)流分量組成，將負載分量定義為Io。

2 系統(tǒng)設(shè)計
    使用STEP7對西門子PLC S7-300進行組態(tài)和編程，使用WinCC組態(tài)人機界面，對系統(tǒng)進行在線監(jiān)控。
2．1 系統(tǒng)調(diào)節(jié)方式
    整個系統(tǒng)運行，首先需要經(jīng)過同步機的并網(wǎng)，用同步機拖動直流電機進行發(fā)電，根據(jù)需要輸出的電壓、電流要求，選擇不同的運行方式。本系統(tǒng)共有單機或串聯(lián)、先串聯(lián)后并聯(lián)、先并聯(lián)后串聯(lián)、三并聯(lián)、四并聯(lián)5種工作方式，通過對這5種方式的調(diào)控，輸出系統(tǒng)所需要的電壓、電流。并網(wǎng)后，當(dāng)發(fā)電機組在不同試驗步驟中要求運行在五種工作方式中的一種時，需對五種工作方式的發(fā)電機組進行調(diào)節(jié)?；镜恼{(diào)節(jié)方式有單機調(diào)節(jié)和兩并聯(lián)調(diào)節(jié)。其中，單機調(diào)節(jié)適用于所有工作方式，兩并聯(lián)調(diào)節(jié)適用于所有有相應(yīng)機組并聯(lián)的方式。
    (1)單機調(diào)節(jié)。單機調(diào)節(jié)是比較實際輸出電壓和給定電壓的差值是否大于系統(tǒng)標準，若大于則進行判別，確定增加還是減少相應(yīng)的勵磁電流，使直流電機輸出的電樞電壓及其設(shè)定的電樞電壓差值保持在一定范圍內(nèi)，

  系統(tǒng)啟動后，對給定電壓和實際輸出判斷，當(dāng)實際輸出大于給定電壓ua(ua為系統(tǒng)設(shè)定的誤差允許值)時，再進行進一步判斷實際輸出是否大于給定電壓ub(ub為判定是用微調(diào)方式還是粗調(diào)方式的臨界電壓)，如大于ub則對勵磁電流進行粗調(diào)，如小于、等于ub，則進行細調(diào)。
    (2)并聯(lián)調(diào)節(jié)。并聯(lián)調(diào)節(jié)中，同一直流電機組中的直流發(fā)電機A，B并聯(lián)，雖然電機型號一樣，但由于制造工藝和材料的差異，輸出電壓會有所不同，進而形成環(huán)流。如果A機的輸出電樞電壓大于B機的輸出電壓，則A機電動勢大于B機，需要減少A機勵磁電流，增大B機的勵磁電流，反之，需要增加A機勵磁電流，減少B機勵磁電流，

 系統(tǒng)啟動后，**行單機調(diào)節(jié)，然后分別將兩發(fā)電機的輸出電流與并聯(lián)輸出電流的1／2進行比較，最后確定相應(yīng)發(fā)電機的勵磁電流調(diào)節(jié)，以達到系統(tǒng)的要求。

2．2 系統(tǒng)工作方式
    直流發(fā)電機組運行為了輸出需要的電壓、電流，有單機或串聯(lián)，先串聯(lián)后并聯(lián)，先并聯(lián)后串聯(lián)，三并聯(lián)，四并聯(lián)5種工作方式。這5中工作方式的調(diào)節(jié)方式都是基于單機調(diào)節(jié)和并聯(lián)調(diào)節(jié)的。由于在先并聯(lián)后串聯(lián)，先串聯(lián)后并聯(lián)兩種工作方式中，其調(diào)節(jié)方式實際上就是單機調(diào)節(jié)和2并聯(lián)調(diào)節(jié)的2種特殊情況，這里不在作具體分析。在此重點分析三并聯(lián)和四并聯(lián)兩種工作方式。

三并聯(lián)調(diào)節(jié)方式要進行2個調(diào)節(jié)步驟：1#A，B并聯(lián)調(diào)節(jié)；三并聯(lián)時，各機1#A(I1)、1#B(I2)、2#A(I3)需單獨將自身電樞電流與總電流的1／3進行比較，來確定增、減勵磁電流使電樞電流平衡，具體調(diào)節(jié)流程如圖6所示。系統(tǒng)啟動后，**行單機調(diào)節(jié)，再進行1#機組的并聯(lián)調(diào)節(jié)，然后分別將3個發(fā)電機的輸出電流與并聯(lián)輸出電流的1／3進行比較，確定相應(yīng)發(fā)電機的勵磁電流的調(diào)節(jié)。

四并聯(lián)調(diào)節(jié)電樞電流平衡，要進行2個調(diào)節(jié)步驟：
    (1)1#A，B；2#A，B并聯(lián)調(diào)節(jié)；
    (2)各機組1#A(I1)，1#B(I2)，2#A(I3)，2#B(I4)需將自身電樞電流與總電流的1／4進行比較，來確定增、減勵磁電流使電樞電流平衡，

3 人機界面設(shè)計
    本設(shè)計中，利用WinCC完成系統(tǒng)的人機界面設(shè)置。WinCC操作界面由5部分組成：系統(tǒng)主界面，工作方式界面，1#機組操縱界面，2#機組操縱界面，報警界面。
    (1)系統(tǒng)主界面。系統(tǒng)主界面主要由系統(tǒng)工作方式、發(fā)電機組的選擇以及報警界面的選擇組成。

 (2)工作方式界面。工作方式界面由2個發(fā)電機組的工作方式設(shè)定組成。能夠?qū)?個發(fā)電機組的工作方式進行設(shè)定以滿足系統(tǒng)的實際需要，

   通過機組操縱界面可以對同步電機的驅(qū)動電壓、輸出電流大小和頻率，兩直流發(fā)電機的輸出電流、電壓，兩直流發(fā)電機的勵磁電流、電壓進行監(jiān)控。同時通過操縱界面還可以對直流發(fā)電機組電壓進行設(shè)定，和對同步電機和兩直流發(fā)電機的勵磁電壓、電流進行調(diào)節(jié)。
    (4)狀態(tài)與報警界面。系統(tǒng)的報警界面由各電動機的故障報警、熔斷器狀況、運行狀況、串并聯(lián)保護、斷路器狀態(tài)和控制方法選擇組成，

4 結(jié)語
    經(jīng)試驗調(diào)試后，PLC控制的直流發(fā)電機組自動監(jiān)控系統(tǒng)被投入工廠運行。實際生產(chǎn)明其能提供所需的穩(wěn)定直流電源。系統(tǒng)運行結(jié)果表明，系統(tǒng)環(huán)流控制精度高，運行穩(wěn)定，故障率低。系統(tǒng)控制操作簡單，系統(tǒng)能對發(fā)電機組運行狀態(tài)進行及時地監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集，發(fā)電機組的功率比得到提高，節(jié)能效果明顯。

智能電表是多年來人們致力于用于實現(xiàn)遠程抄讀電量和電能的智能化設(shè)備，也是構(gòu)成遠程自動抄表(AMR)系統(tǒng)的基本單元，而由智能電表組成的自動抄表系統(tǒng)是實現(xiàn)智能電網(wǎng)的重要一步。智能電表系統(tǒng)可以使電力供應(yīng)商在提高服務(wù)質(zhì)量的同時降低管理成本，從而幫助公共事業(yè)服務(wù)提供者和**降低電源損耗、優(yōu)化能源消耗、管理對寶貴能源的需求，并讓用戶有機會充分利用各種用電計劃(如分時電價)來節(jié)省開支和享受多種便利。完善的智能電表系統(tǒng)將較大地方便人們的日常生活，同時提高電力能源的有效分配和利用,在建設(shè)“節(jié)能節(jié)約型”社會及“節(jié)能減排”的過程中產(chǎn)生巨大的商機和社會效益。

智能電表的實現(xiàn)使用了以下幾種主要技術(shù)：電力線載波通信(PLC)技術(shù)、專用通信線路(如RS485總線技術(shù)等)以及無線通信技術(shù)等。目前電力線載波通信技術(shù)是AMR的主流技術(shù)，因此智能電表的發(fā)展和推廣將與電力線載波通信技術(shù)的發(fā)展有著緊密的關(guān)系。

電力線載波通信系統(tǒng)是以電力傳輸線作為傳輸載波信號的媒介，這看起來似乎是一種便于實施并推廣的方案，但是電力傳輸線不是理想的載波信號傳輸媒介。電力線對載波信號有很大的衰減，同時電力線上有很多用電裝置產(chǎn)生的干擾，其干擾的總功率可能遠遠**過載波信號的功率，有時高達數(shù)百倍，因此在電力線上建立可靠的通信系統(tǒng)非常具有挑戰(zhàn)意義。如果沒有良好的系統(tǒng)設(shè)計，往往會導(dǎo)致通信完全失敗或僅能以較低的率進行通信。

早期的電力線載波通信技術(shù)多以分立元件和通用的集成電路芯片實現(xiàn)。由于當(dāng)時硬件資源有限，不能利用**數(shù)字信號處理技術(shù)來產(chǎn)生復(fù)雜的載波信號以及處理接收到的載波信號，更不用說在電力線上組成大規(guī)模的通信網(wǎng)絡(luò)了，所以早期的載波通信系統(tǒng)多僅能實現(xiàn)“點對點”的簡單通信以及小規(guī)模的系統(tǒng)。隨著集成電路技術(shù)的發(fā)展，**的電力載波技術(shù)逐漸采用專用的集成電路芯片來實現(xiàn)，并且從簡單的專用芯片發(fā)展到具有內(nèi)嵌多個CPU內(nèi)核的多功能系統(tǒng)級芯片(SoC)。**的載波通信芯片具有強大的計算處理能力，使得大規(guī)模通信網(wǎng)絡(luò)的實現(xiàn)及管理成為可能。

盡管實現(xiàn)通信技術(shù)的硬件條件及資源逐漸改善，但是由于電力線通信的特殊性，特別是中國的電力線狀況的特殊性，如果沒有一個良好的設(shè)計(包括數(shù)字信號處理算法以及網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)管理等)，電力線載波通信還是難以保其性能的可靠，以及大規(guī)模的推廣應(yīng)用。這在十多年來中國電力線載波通信的發(fā)展歷史中有所體現(xiàn)。以前有的技術(shù)方案低估了電力線載波通信的困難，事先未經(jīng)過大量的研究分析和計算機模擬及現(xiàn)場實驗就投入使用，還有一些技術(shù)方案則照搬用于無線通信的技術(shù)方案或者某些在國外電力線上有效的電力線通信方案。經(jīng)過這十多年來的摸索以及經(jīng)驗教訓(xùn)的積累，越來越多的業(yè)內(nèi)人士逐漸達成了以下幾點共識：國外電力線上的有效技術(shù)在中國未必完全適用；在無線通信領(lǐng)域中有效的技術(shù)，未必能適用于電力線通信；一個有生命力的電力載波通信技術(shù)方案必須引入網(wǎng)絡(luò)通信的要素。

以上的前兩點告訴我們不能機械地照搬不同區(qū)域和不同領(lǐng)域的技術(shù)或方案，*三點預(yù)示了電力載波通信技術(shù)發(fā)展的方向并提示我們沒有網(wǎng)絡(luò)功能的技術(shù)方案是很難大規(guī)模推廣并具競爭力。今后，電力線載波技術(shù)將進一步提高集成度并降，同時還會向多功能綜合網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的方向發(fā)展，控制響應(yīng)速度或通信速度將進一步得到提高，而分布式處理模式將大大加快這一進程。此外，隨著各種電力線載波通信的應(yīng)用的加速發(fā)展，電力線資源的共享將成為一個**的問題，因此一種有生命力的載波通信技術(shù)與系統(tǒng)方案，必須還能解決與各種電力線載波通信的應(yīng)用系統(tǒng)共享通信媒介的問題。

瑞斯康微電子(深圳)有限公司是諸多致力于推廣電力載波通信應(yīng)用的公司之一。作為一個電力載波通信專用芯片的設(shè)計公司，瑞斯康微電子公司始終視其芯片和系統(tǒng)的使用客戶的利益為*一。這個宗旨一直貫穿于整個芯片及系統(tǒng)的研發(fā)過程中，并延伸到芯片應(yīng)用參考電路及系統(tǒng)的設(shè)計集成和測試、乃至批量生產(chǎn)和現(xiàn)場安裝中，同時還為客戶考慮了今后系統(tǒng)的維護和升級。目前瑞斯康微電子公司已是中國智能電表系統(tǒng)建設(shè)的主要電力載波芯片供應(yīng)商之一。

在芯片設(shè)計前期，瑞斯康微電子公司做了廣泛的研究，借鑒了各種用于其它通信領(lǐng)域(如移動通信、衛(wèi)星通信等)的技術(shù)利弊，充分考慮到電力線的特殊性，特別是中國電網(wǎng)的特殊性，結(jié)合各種**數(shù)字信號處理技術(shù)并盡可能利用內(nèi)嵌微處理器的運算能力，在抗干擾方面進行了努力，經(jīng)過大量的計算機模擬分析后，最后確定比較全面的較優(yōu)實現(xiàn)方案。在接下來的芯片設(shè)計過程中則充分發(fā)揮其和后端設(shè)計能力，結(jié)合合作伙伴的芯片封裝和制造能力，完成了RISE3000系列芯片的設(shè)計與定型。

瑞斯康微電子公司在通信協(xié)議的實現(xiàn)和完善上投入了大量的人力和物力，使此通信協(xié)議不僅與**標準協(xié)議兼容，還針對電力網(wǎng)的特殊需求，加入了路由控制層等。這使得每一個通信終端除完成它本身的通信功能外，還可為整個網(wǎng)絡(luò)提供通常必須由專用的路由終端來完成的服務(wù)。

瑞斯康微電子公司的載波通信芯片除了給使用用戶提供透明的網(wǎng)絡(luò)通信通道，還為用戶提供了可用于各種應(yīng)用的硬件資源，包括供用戶專用的內(nèi)嵌微處理器、串口通信接口、足夠的輸入輸出控制端口以及多路外部中斷信號端口等。使用這些資源，用戶可編寫自己的應(yīng)用程序，可傳送數(shù)據(jù)至上位機，還可直接控制某些物理開關(guān)量或者讀取外界狀態(tài)量等等。

RISE3000系列芯片是專用于智能控制網(wǎng)絡(luò)的系列SoC，它們能利用電力線作為通信媒介，將電力線上的用電設(shè)備聯(lián)成控制網(wǎng)絡(luò)。RISE3000系列的設(shè)計符合EIA_709.1，EIA-709.2和EN50065-1等**標準，同時增加了自動路由協(xié)議層，并以其性能優(yōu)越的物理層設(shè)計及完善的網(wǎng)絡(luò)通信協(xié)議，保了可靠的網(wǎng)絡(luò)通信性能。

以RISE3501電力線載波芯片為例，它內(nèi)部集成了載波通信的調(diào)制解調(diào)模塊，其物理層通信速率達5.5Kbps，并且內(nèi)嵌一個高速8位CPU，內(nèi)置12KB-SRAM內(nèi)存和64KB-FLASH閃存。此外，該器件還擁有8個軟件可配置GPIO口、8個可配置復(fù)用輸入輸出端口以及3個16位定時器等，具有可編程BPSK調(diào)制載波頻點和可編程脈寬調(diào)制(PWM)輸出等功能。

隨著城市現(xiàn)代化進程的發(fā)展，電網(wǎng)智能化的趨勢日益顯著。除了智能電表以外，電力線載波通信技術(shù)在智能樓宇、智能家居、城市路燈智能照明等領(lǐng)域的應(yīng)用越來越廣泛，作用也越來越重要。瑞斯康微電子公司將一如既往，進一步加強與各行各業(yè)的企業(yè)和專家們的合作，繼續(xù)為電力線載波通信技術(shù)在智能電表中的應(yīng)用以及智能電表的進一步的推廣和普及貢獻它的一份力量

一、 概述

超濾凈水機，可適用于工業(yè)凈化、食品飲料行業(yè)用水凈化、農(nóng)村飲水安全等工程。采用超濾膜過濾技術(shù)，結(jié)合精心設(shè)計全自動的過濾，吸附系統(tǒng)，能有效去除水中的泥沙、膠體懸浮物、有機物、無機物、細菌、鐵銹、重金屬殘留物等有害健康的物質(zhì)。主機采用PLC+觸摸屏控制系統(tǒng)，全自動運行和正反沖洗，維護和保養(yǎng)方便快捷。

二、系統(tǒng)配置

該套濾水器設(shè)備選用南大傲拓NA200系列PLC及其觸摸屏作為控制核心，

三、NA200Pro編程軟件

NA200Pro軟件是用于NA200 PLC的遵循IEC61131-3標準的編程、調(diào)試和運行軟件。NA200Pro包括編輯器、編譯器、調(diào)試器、器和圖形用戶界面工具，主要完成硬件配置、測點組態(tài)、軟件編程、、調(diào)試及下載工作。

NA200Pro提供的一系列完整的功能，能夠?qū)崿F(xiàn)更高的生產(chǎn)率和更好的軟件協(xié)同能力。NA200Pro軟件可以從縮減開發(fā)成本、優(yōu)化運行等多方面**優(yōu)化客戶的軟件投資，降低培訓(xùn)成本，在開發(fā)和兼容性方面提供無可匹敵的潛力。

遵循IEC-61131**標準

遵循IEC-61131**標準，提供統(tǒng)一有效的系統(tǒng)配置環(huán)境，工程師可以做到“一次學(xué)習(xí)，到處使用”。

全面支持中文編程

在NA200Pro中，中文得到了全面的支持，不僅在程序中可以使用中文的變量名、注釋、描述，還具備全中文的工作窗口、菜單、選項卡、在線幫助和用戶手冊。

樹型項目管理結(jié)構(gòu)

采用項目管理概念，提供樹型結(jié)構(gòu)的項目瀏覽器，以可視化的方式將程序的內(nèi)容以多文檔的方式顯示，使得程序的開發(fā)和維護非常方便。

支持5種IEC61131-3編程語言

支持3種IEC61131-3編程語言，同一項目中的任一代碼段均可選擇不同的語言編程，且可相互調(diào)用。這3種編程語言包括：

LD：梯形圖

ST：結(jié)構(gòu)文本

IL：指令表

FBD：功能塊圖

SFC：順序功能圖

豐富的運算控制功能

NA200Pro內(nèi)嵌多個標準模塊、標準操作符以及標準函數(shù)，還提供了脈沖數(shù)字量輸出、串口通訊等實用性功能模塊。

實時的在線監(jiān)測功能

在聯(lián)機情況下，可以實現(xiàn)監(jiān)測所有測點測值。

完備的在線修改功能

在聯(lián)機情況下，可以直接修改梯形功能模塊的參數(shù)，它可在**程序連續(xù)性的基礎(chǔ)上將所作的修改在運行中直接傳輸?shù)絇LC上，這樣所做的修改可以在一個掃描周期中同時生效。也可以增刪、移動功能模塊，但此時需要下載修改部分才能實際執(zhí)行。

強大的在線調(diào)試功能

在聯(lián)機情況下，程序可以設(shè)置斷點、單步執(zhí)行，程序調(diào)試非常方便。

完善的功能

集成在NA200Pro中的PLC器可以在PC上準確地再現(xiàn)目標程序的行為，可脫離硬件進行開發(fā)調(diào)試，有效地縮短程序開發(fā)周期。

  友好的軟件設(shè)計界面

NA200Pro充分利用了bbbbbbs的圖形和上下文相關(guān)接口的優(yōu)勢，對屏幕空間的優(yōu)化使用、對工具和信息的直接訪問以及中英文注釋等較大限度地提高了用戶友好性。

有效的診斷工具

NA200Pro具有全面的用于應(yīng)用程序診斷的功能。編譯窗口清晰地顯示所有系統(tǒng)和應(yīng)用程序故障，在該窗口中，只需雙擊鼠標即可進入出現(xiàn)錯誤的程序處的編輯器，以方便修改。

四、工作過程

自動運行:設(shè)備開機首先對超濾膜進行正洗, 此時進水閥、清洗排放閥打開,2分鐘（可調(diào)）后關(guān)閉進入正常工作狀態(tài)，此時進水閥、濃水閥、凈水閥自動開啟。直至原水箱缺水或凈水箱水滿后關(guān)閉.在凈水箱水滿后采用超濾產(chǎn)水正反洗一次,每次正反洗時間為1分鐘（可調(diào)）.正反洗完成后自動轉(zhuǎn)入正常工作狀態(tài)。

手動運行：手動啟停原水泵，清洗泵，正沖控制，反沖控制。

五、結(jié)束語

NA200 PLC 是南大傲拓自主研發(fā)的小型PLC系列，通過在凈水設(shè)備中的應(yīng)用，充分體現(xiàn)了NA-PLC性能穩(wěn)定，通訊可靠，調(diào)試方便等優(yōu)點，NA系列PLC以其良好的性能和較高的性價比，為工控領(lǐng)域的各個行業(yè)都能提供較佳的解決方案。作為小型一體化PLC 產(chǎn)品，NA200PLC無論是獨立運行，還是相互連接構(gòu)成網(wǎng)絡(luò)，均可以實現(xiàn)強大而復(fù)雜的控制功能。下圖展示了一臺NA200PLC。由于具有緊湊的外形設(shè)計、良好的擴展性能、低廉合理的價格和功能強大的指令，因此，NA200PLC 完全可以滿足小規(guī)模的控制要求。

 小浪底進水塔的兩個滲漏集水池位于大壩的底部，潛水泵、離心泵等排水設(shè)備和原來的電氣控制柜則位于集水池上方的滲漏排水泵房內(nèi)。工作人員只能根據(jù)巡查情況，就地手動控制進行排水，由于小浪底進水塔滲漏水在水量和時間上有很大的隨機性和不確定性(會依據(jù)天氣和季節(jié)變化的不同而不同)，這就給操作人員和大壩的管理帶來了很大的困難，曾經(jīng)就出現(xiàn)過由于短時間內(nèi)積水過多，大壩底部廊道內(nèi)的部分設(shè)備被淹(包括滲漏排水設(shè)備本身)的情況，造成了很大的經(jīng)濟損失；且由于電氣控制柜位于大壩底部，環(huán)境潮濕，滲漏水滴經(jīng)常落到控制柜上，造成控制柜電氣元件受潮，出現(xiàn)短路或拒動，給滲漏排水系統(tǒng)的控制帶來了很大的麻煩。因此有必要將電氣控制柜上移至進水塔塔面，改善運行環(huán)境，并將2個集水池的排水設(shè)備用一套控制設(shè)備來進行集中監(jiān)控?？刂葡到y(tǒng)主要采用自動控制方式，根據(jù)滲漏水量的大小及時啟動排水量較小的潛水泵和排水量較大的離心泵進行排水，以**泵房安全穩(wěn)定的運行。

1 工藝流程和監(jiān)控要求
1．1 工藝流程
    進水塔滲漏水量較小時，經(jīng)過一定時間的積累，達到主用潛水泵啟動水位2．40 m，用主用潛水泵D3進行排水；當(dāng)水量增大時，達到備用潛水泵啟動水位2．60 m，增加備用潛水泵D4進行排水；在此過程中，若水位回落到停泵水位1．5 m時，則停止?jié)撍?。若水量進一步增大時，以致達到主用離心泵啟動水位2．80 m和備用離心泵啟動水位3．00 m時，則分別啟動主用離心泵D1和備用離心泵D2進行排水。此時潛水泵作為離心泵的充水泵，同時啟動潛水泵D3、D4，打開充水電磁閥Z1(或Z2)，延時3 min左右并且達到一定壓力要求后啟動離心泵并打開排水電動閥門F1(或F2)進行排水，然后關(guān)閉潛水泵D3、D4和電磁閥Z1(或Z2)。在排水過程中，如果水位回落到停泵水位1．50 m，則關(guān)閉離心泵。在關(guān)閉離心泵時，要先關(guān)閉相應(yīng)的電動閥F1或F2，然后再關(guān)閉離心泵。

1．2 系統(tǒng)要求
    整個系統(tǒng)由2個電力中心進行供電，控制設(shè)備對供電進行選擇，以確保系統(tǒng)在任何一個電力中心電源正常的情況下都能夠正常工作。
    在控制柜的控制面板上安裝有自動／手動／觸摸屏手動三位切換旋鈕，以及各個設(shè)備的手動控制旋鈕，通過控制面板和觸摸屏可以對各個設(shè)備進行手動控制。
    在集水池中安裝兩套水位計，以確保在任何一套水位計正常的情況下，滲漏排水系統(tǒng)都能夠正常工作。
一套水位計采用節(jié)點式的，檢測4個啟泵水位和一個停泵水位；另一套采用模擬式的，不但可以在觸摸屏上顯
示集水池的實時水位，而且還可以通過PLC內(nèi)部的算法模擬出與節(jié)點式的水位計等同的水位信號，然后與節(jié)點式水位計的信號進行并聯(lián)，以確保整個控制系統(tǒng)控制信息的可靠性。
    當(dāng)水位達到備用離心泵啟動水位(即警戒水位)時，報警電鈴自動鳴響，報警指示燈閃爍，工作人員發(fā)現(xiàn)警戒情況后，可以按下相應(yīng)按鈕，關(guān)閉電鈴；但報警指示燈仍閃爍報警，直至水位回落到警戒水位以下。
    本系統(tǒng)的監(jiān)控部分包括：兩路電源的供電情況；2#明流塔和3#發(fā)電塔的水位高程及集水井水位信息；所有電氣設(shè)備原件如兩塔潛水泵、離心泵、電動閥、電磁閥等動作情況；正常時水流量及啟泵后排水量的監(jiān)控等。

2 系統(tǒng)硬件構(gòu)成
    本系統(tǒng)上位機采用Nematron公司的PV6100i系列觸摸屏，下位機采用GE公司PLC。觸摸屏可讀取PLC中所有的輸入、輸出寄存器，內(nèi)部寄存器等的值，動態(tài)顯示水位高低，設(shè)備運行情況等，并能采集、顯示水位信息和歷史動作，方便工作人員的監(jiān)控。PLC控制輸入、輸出信號的邏輯關(guān)系，控制接觸器驅(qū)動現(xiàn)場的閥門、水泵等執(zhí)行機構(gòu)。二者通信時PLC出口為RS 485，觸摸屏入口為RS 232。
2．1上位機硬件構(gòu)成
    PV6100i系列觸摸屏擁有良好的人機界面，能在較大程度上提高一般控制系統(tǒng)或PLC工作站應(yīng)用的綜合能力。開發(fā)環(huán)境簡單，可以與主流PLC進行無縫連接；支持多種USB設(shè)備。
    該系統(tǒng)采用的觸摸屏特征參數(shù)為：4線純電阻式觸摸屏；寬屏幕800×480；TFT液晶人機界面；24 V直流供電；128 MB閃存；68 MB DDR2隨機存儲器；自帶32位的RISC400 MHz處理器；支持多種接口：1個串口COM1(RS 232／RS 485 2 W／4 W)，串口COM2(RS 232)，串口COM3(RS 232／RS 485 2 W)；1個USB主從機接口；支持SD卡等。
2．2 下位機的硬件構(gòu)成
    本控制系統(tǒng)主要有一個PLC控制柜和一個動力柜組成。新控制系統(tǒng)把2個泵房中的電動閥、電磁閥、潛水泵、離心泵等用信號電纜和動力電纜分別接入PLC柜和動力柜內(nèi)。
    系統(tǒng)PLC采用GE Fanuc公司生產(chǎn)的系列90-30PLC。該系列PLC具有強大的功能，能滿足各種工業(yè)解決方案的要求，已有的記錄表明它在200 000多項應(yīng)用中被采用。
    通過對系統(tǒng)的輸入設(shè)備和控制對象的分析，本系統(tǒng)選用IC693CPU350型CPU，共用2個開量輸出模塊，4個開關(guān)量輸入模塊，1個模擬輸入模塊，安裝在1個10槽基架上。其中實際使用輸入62點、輸出28點、模擬輸入2點。具體選擇PLC硬件模塊如下：
    (1)CPU模塊型號：IC693CPU350，該CPU基于高性能的386EX處理器，能夠?qū)崿F(xiàn)快速計算和大吞吐量；
    (2)背板：選用1塊10槽的IC693CHS391背板，用于支持各模塊的安裝；
    (3)電源模塊：選用IC693PWR321，為PLC系統(tǒng)提供充足的電源；
    (4)離散量輸入模塊：選用4塊IC693MDL645，用于接收現(xiàn)場各個離散量信號；
    (5)離散量輸出模塊：選用2塊。IC693MDL741，用于控制現(xiàn)場的各個設(shè)備；
    (6)模擬量輸入模塊：選用IC693ALG221，用于采集2個集水池的水位高度信號和2個泵房的排水流量。

3 系統(tǒng)的軟件構(gòu)成
3．1上位機軟件
    上位機采用觸摸屏內(nèi)置屏幕設(shè)計程序ViewBuilder 8000進行界面編程。它具有豐富的圖形庫和強大的圖形組態(tài)工具，支持報警管理、安全管理、趨勢管理、菜單管理等功能，使得開發(fā)和應(yīng)用管理更加方便。觸摸屏編程時，通過USB接口與PC機相連。
    本系統(tǒng)人機界面的設(shè)計包括主界面的設(shè)計、實時參數(shù)顯示設(shè)計、實時曲線設(shè)計、歷史記錄設(shè)計等；系統(tǒng)的畫面設(shè)計所應(yīng)用的主要元件包括字符串設(shè)定、觸摸鍵設(shè)定、畫面切換、數(shù)值顯示、歷史曲線及歷史趨勢圖等。
    系統(tǒng)設(shè)計了2個滲漏排水泵房中各個設(shè)備的手動控制界面，根據(jù)滲漏排水泵房內(nèi)排水設(shè)備的實際位置設(shè)計了畫面，動態(tài)顯示出現(xiàn)場的潛水泵、離心泵、電動閥、電磁閥等設(shè)備的開關(guān)狀態(tài)，并實時顯示水位的高度、流量的大小。還設(shè)計了2個泵房的聯(lián)合監(jiān)控界面，便于用戶的操作(如圖2所示，其中水位高程為集水井水位再加一個基準高程)。各個界面下設(shè)有切換按鈕，可以方便地切換到其他界面。并且利用觸摸屏的數(shù)據(jù)記錄功能，記錄水位、流量信息及潛水泵、離心泵、電動閥、電磁閥等設(shè)備開關(guān)時間信息等，并形成實時和歷史趨勢畫面；可定期導(dǎo)出歷史數(shù)據(jù)，經(jīng)過處理后形成Excel文檔，便于在PC機上進行后期分析處理。

3．1．1 參數(shù)設(shè)定：
    由于ViewBuilder 8000軟件適用于幾個系列的機型，在編程開始時，要選擇與本項目所對應(yīng)的機型。本項目使用的是PV-6100i系列觸摸屏，故選擇PV-8070iH／PV-6100i／PV-8100i(800x480)，并選擇相應(yīng)的PLC類型(GE Fanuc SNP-X)。
    設(shè)置通信參數(shù)：觸摸屏的通信參數(shù)必須與PLC一致，否者二者不能進行通信。接口類型為RS232，采用COM1口通信，波特率為19200b／s，數(shù)據(jù)位8位，奇偶校驗為奇校驗，停止位1位。

3．1．2 相關(guān)信息的采樣與顯示：
    水位信息的采樣與顯示：本系統(tǒng)的水位信息采樣分為2部分：周期采樣和觸發(fā)采樣。
    (1)周期采樣。PLC將水位傳感器采集到的2#明流塔水位高程、集水井水位以及3#發(fā)電塔水位高程、集水井水位等水位信息分別存入其內(nèi)部寄存器R1，R3，R5，R7當(dāng)中。每隔120 min，觸摸屏進行數(shù)據(jù)采樣，通過讀取PLC的內(nèi)部寄存器，可獲得水位信息，還可以保存讀取到的數(shù)據(jù)，以歷史數(shù)據(jù)的方式顯示以往的水位信息，方便工作人員分析水位速度和趨勢。
    (2)觸發(fā)采集。一旦2#明流塔或3#發(fā)電塔的水泵啟動工作，便觸發(fā)相應(yīng)塔的水位信息采樣，每隔1 min，觸摸屏就讀取分別保存在PLC的內(nèi)部寄存器R1，R3，R5，R7中的水位信息，進行1次采樣。這樣可以獲得泵啟動后水位變化的實時信息，便于工作人員掌握水泵的排水量和排水能力。并保存讀取到的數(shù)據(jù)，方便工作人員的查詢。
    動作采樣及顯示：觸摸屏可以讀取PLC的內(nèi)部所有輸入寄存器，輸出寄存器，內(nèi)部寄存器的值，并存儲在自己的寄存器當(dāng)中，當(dāng)PLC的輸入輸出狀態(tài)發(fā)生變化時，其寄存器的值就會發(fā)生改變，觸摸屏便采集并保存下來，工作人員可以方便的查詢設(shè)備何時動作、何時恢復(fù)原狀態(tài)，充分掌握該系統(tǒng)的運行情況

 (3)歷史數(shù)據(jù)、歷史動作的顯示。觸摸屏在對信息采樣的同時，便將這些信息保存在自己內(nèi)部寄存器中，工作人員可以查詢180天以內(nèi)的所有水位信息和動作信息。也可直接用U盤下載采集到的保存在觸摸屏內(nèi)的水位信息的歷史數(shù)據(jù)及歷史動作，利用相應(yīng)軟件，將下載數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成Excel文件，便于工作人員進行研究分析，也便于將資料歸檔整理。

3．2 下位機軟件
    本系統(tǒng)下位機軟件采用bbbbbbs操作系統(tǒng)下的VersaPro2．0進行編程調(diào)試工作，該編程軟件擁有良好的人機操作界面，編程簡單易行，便于用戶的調(diào)試、維修、改造等工作。軟件由主程序和六個子程序構(gòu)成，主程序用于系統(tǒng)初始化、數(shù)據(jù)處理、通信、報警輸出和調(diào)用子程序等；六個子程序分別用于對兩個泵房的設(shè)備進行自動控制、手動控制和觸摸屏手動控制。軟件流程圖如圖5所示，其中水位高度為集水井水位高度。

4 聯(lián)合調(diào)試
    在系統(tǒng)聯(lián)合調(diào)試過程中，通過觸摸屏顯示的信息，發(fā)現(xiàn)有些開關(guān)量的狀態(tài)的很不穩(wěn)定，出現(xiàn)觸摸屏多次重復(fù)記錄信息或記錄有誤的情況。比如，系統(tǒng)設(shè)定，當(dāng)水位達到2．4米時，2#主潛水泵啟動，2#水位觸發(fā)采樣進行。然而在分析觸摸屏記錄的2#動作信息和2#觸發(fā)采樣水位信息時發(fā)現(xiàn)，在一個很短的時間內(nèi)，2#主潛水泵輸入狀態(tài)在“開”、“關(guān)”之間反復(fù)轉(zhuǎn)換，相應(yīng)記錄的觸發(fā)采樣水位信息也很混亂。在分析了可能是水位不穩(wěn)，水以波狀形式?jīng)_擊水位傳感器的緣故，在PLC控制程序中，加入了防抖動程序，解決了該問題。

5 結(jié)語
    系統(tǒng)經(jīng)過改造后，可以在進水塔塔面的控制室內(nèi)對兩個滲漏排水泵房內(nèi)的設(shè)備進行集中監(jiān)控，改善了系統(tǒng)的運行環(huán)境。該系統(tǒng)采用的以GE 90-30 PLC為中心構(gòu)建自動／手動控制系統(tǒng)，操作簡單，維護方便，運行穩(wěn)定可靠，大大減輕了操作人員勞動強度。觸摸屏的友好界面和歷史數(shù)據(jù)記錄功能，不僅給操作帶來了方便，而且記錄了泵房的運行狀況，給自身系統(tǒng)的安全分析、事故排查、乃至水工建筑物的安全分析提供了可靠的數(shù)據(jù)來源。該系統(tǒng)投運一年多來工作穩(wěn)定正常，用戶反應(yīng)良好。

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