欧姆龙PLC在无负压供水系统中的应用.pdf

行 业 应 用 与 交 流 n d us t r i a l App l i c a t ion s a n d Commu nic a t ion s 自动化 技术与应用 2 01 2年第 3 1卷第 5期 欧姆龙 P L C在无负压供水系统 中的应用 黄 妙 军 上海连成 集团 有限公司技术 中心， 上海 2 0 1 8 1 2 摘要 以两台主泵及一台辅助小泵组成的无负压供水系统， 阐述了应用欧姆龙C P I E 型P L C实现全自动控制的无负压供水系统设备 组成、控制系统硬件设计和控制系统软件设计等技术环节。 关键词 P L C； 无负压供水 ； 自动控 制 ； 水泵 中图分类号 T M5 7 1 ． 6 1 文献标识码 B 文章编号 1 0 0 3 7 2 4 1 2 0 1 2 0 5 0 0 9 3 0 4 T h e Ap p l i c a t i o n o f OMRON PL C I n No n Ne g t i v e Pr e s s u r e Wa t e r Su p p l y Sy s t e ms HU ANG Mi a o - j u n S h a n g h a i L i a n c h e n g G r o u p CO， L T D， S h a n g h ai 2 0 1 8 1 2 Ch i n a Ab s t r a c t T a k i n g t wo ma i n p u mp a n d a s ma l l a u x i l i a r y p u mp n o n n e g a t i v e p r e s s u r e wa t e r s u p pl y a u t o ma t i c c o n t r o l s y s t e m f o r t h e e n g i n e e r i n g e xa mp l e ， t h i s p a p e r e x p l a i n s t h e a p pl i c a t i o n o f OMRON CP I E P LC t o r e a l i z e a u t o ma t i c c o n t r o l o f n o n n e g a t i v e p r e s s u r e wa t e r s u p p l y s y s t e m， c o n t r ol s y s t e m h a r dwa r e d e s i g n a n d s o f t wa r e d e s i g n o f c o n t r o l s ys t e m． Ke y wor d s PLC； n o n e g a t i v e p r e s s u r e wa t e r s u p p l y； a u t o ma t i c c o n t r o l ； p u mp 1 引言 ． ～ 本文介绍了由OMRO N公司生产的 C P 1 E系列小型 P L C及 N B系列触摸屏组成的控制系统在无负压供水设备 上的应用； 无负压供水系统能直接与自来水管网相连， 在 利用 自来水管网原有压力的基础上直接进行加压的二次 供水方式 ， 在对 自来水管网不产生负压及倒流影响的基础 上， 达到供水管网的恒压供水 ， 目前在市场上有广泛应用。 2 无负压供水 系统 的组成及 自控 系统 的 实现 2 ． 1 无负压供水系统组成 无负压供水系统主要是完成将与 自来水供水管 网 对接取水 ， 经加压泵组控制向用户用水管网加压供水 ， 加压泵选用两台主泵一台辅助小泵组成 ， 为了防止加压 泵直接从 自来水管 网抽水会出现进水断流现象 ， 在加压 泵组与自来水管网之间设置稳流罐 ， 稳流罐的低部需设 置排气阀、排污阀及充气阀， 加压泵在抽水过程 中， 可能 收稿 日期 2 o l 2 一 o 3 1 2 会因为抽水量大 ， 而在稳流罐 内形成真空， 如该真空不 消除， 会导致 自来水管网的水加速向稳流罐内注水 ， 影 响了自来水管网的正常运行 ， 所以要在稳流罐内安装真 空消除器破坏稳流罐内真空的形成 ， 观察有无负压 ， 需 安装负压表， 加压泵的出水口压力大于 自来水管网压力 ， 加压泵停运时， 可能会使加压泵的出水倒灌回自来水管 网， 造成 自来水二次污染 ， 要在 自来水的进水口安装倒 流防止器 ； 为了防止夜间小流量时， 出现频繁起停泵的现 象 ， 在系统的出口安装小稳压罐 ， 系统小流量用水时 ， 保 持管网恒压一段时间； 为了实现恒压控制 ， 系统的进出口 安装压力变送器和压力表 ； 为了防止系统出口压力超高， 系统要配置安全阀 ； 信号的采集和系统的控制在电控柜 内电控系统完成； 最后 ， 系统还要具备必要的管路组件、 挠性接头及必要的阀门。上述无负压供水系统的组成 如图 i无负压供水系统总体结构图所示。 2 ． 2 控制对象确定 两台主泵 ， 水泵型号 S L S 8 0 -3 0 ， 扬程 3 0 m， 流量 6 0 T／ h水泵 电机型号 Yl l 2 M一4 功率 5 ． 5 KW ， 一台辅 自 动 化技 术 与 应 用 2 0 1 2 年 第3 l 卷 第5 期 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r i a l App l i c a t ion s a n d CO m mun i c a t iOn s 助小泵 ， 水泵型号 S L S 6 0 - 3 0 ， 扬程 3 0 m， 流量2 0 T ／ h水 泵电机型号 Y1 1 2 M一 4功率 1 ． 5 KW； 一个防负压模块。 1 、防负压模块2 、Y型过滤器3 、负压表 4 、进口压力传 感器5 、充气阀6 、控制柜 7 、辅助小泵8 、稳压罐 9 、安全阀 1 0 、出口压力传感器1 1 、挠性接头 1 2 、主泵 1 4 、远传压力表1 5 、排污阀 1 6 、排气阀 l 7 、稳流罐 1 8 真空抑制器兼能量转换器 1 9 、液位控制器 图 1 无负压供水系统总体结构 图 2 ． 3 自动控制系统的硬件设计 图 2 自控系统硬件框 图 无负压供水系统设计时， 考虑供水系统需要采集系 统进 出水 口的压 力信 号 ， 由控 制主机 控 制系 统 中主泵 、 附属小泵及防负压模块的运行 ； 系统变频器根据管网压 力反馈， 由其调用 内置 P I D运算 ， 控制水泵变频运行时 的频率 ， 使系统恒压供水 ； 系统压力可通过在进 出口管 路加装压力传感器获得 ； 本着经济、操作简单及高效的 设 计 思 路 ，系 统 选 用 欧 姆 龙 C P 1 E 系列 C P l E NA2 0 DR A为控制主机用于接收系统 自动、泵故障状 态 及水位 等开 关量 信 号 ， 控制 系统 中水泵 的加减和 变频 器的运行 ， 达到系统的恒压运行。C P 1 E NA2 0 DR A 具有 1 2点开关量输入、8点继电器开关量输出、2路 模拟量输入、l 路模拟量输出； 为了实现系统的数据实 时监控 ， 系统配置了欧姆龙触摸屏 NB 7 wTW0 0 B， NB 7 WT W O 0 B具有双 串 口同时通讯端 口， 使触 摸频与 变频器 和 PL C 可 以采用通 讯 的方 式相 互 读取数据 ， 将 系统 状态 、管 网压力 及 运行 频率 等各 种 信 号在触 摸 屏 NB7 W 上进行实时显示 ， 实现系统监控 自动化。自控系 统硬件组成框图如图 2所示。 3 无负压供水系统软件设计 3 ． 1 无负压供水系统的工作流程 无负压供水系统上电， 在触摸屏上设定好系统出口 恒压设定值 、加减泵压力值及频率值。控制系统所有的 设定值一般调试好后 ， 不需要改变 ， 每次系统上 电后触 摸屏上显示的为上次设定值 ， 具有记忆功能。将系统置 于 自动状态即按图 3所示工作流程进行 自动恒压供水。 图3 无负压供水 系统 的工作流程图 3 ． 2 无负压供水系统控制要求 行 业 应 用 与 交 流 n du s t r i a l Ap pl ic a t i o n s an d C0 m mun i c at i On s 自动化技 术与应用2 0 l 2年第 31 卷第 5期 O PC开发的最重要的目的是即插即用 ， 也就是采用标准 方式配置硬件和软件接 口， 一个设备可以很容易地加入 现有系统并立即使用 ， 不需要复杂的配置 ， 且不会影响 现有系统 ， 系统 中的信息也可以很方便地分散至众多支 持 O PC的软件 当 中， 如 维护 、监督 、操作显示和 文档 管 理等。OPC技术相对来说 已经比较成熟， 基于微软平台 的， 发展 比较完善 ， 所以无线管控网络方案实施在于工 业 现场无线技术的实现。 提出Z i g b e e 与 O P C集成技术相结合的方案， 将无线 管控网技术应用于工业生产线监控领域 ， 这是工业无线 技术 、管控一体化技术在实际工程 的首次尝试 。 6 结束语 长期以来 ， 低价、低传输率 、短距离、低功率的无 线通讯市场一直存在着。自从 B l u e t o o t h出现以后 ， 曾 让工业控制、家用 自动控制、玩具制造商等业者雀跃不 已， 但是 B l u e t o o t h的售价一直居高不下， 严重影响了这 些厂商的使用意愿 。Z i g Be e 是一种新兴的近距离、低 复杂度、低功耗、低数据速率 、低成本的无 线网络技 术 ， 主要用于近距离无线连接。这些传感器只需要很少 的能量 ， 以接力的方式通过无线 电波将数据从一个网络 节点传到另一个节点 ， 所 以它们的通信效率非常高 。 0P C服务器是实现无线现场监控网络与企业信息 管理网络的关键桥梁 ， OP C在软件之间建立单一的数据 访 问规范， 这个接 口规范不但能够应用于单台计算机 ， 而且可 以支持网络上的分布应用程序之 间的通信和不 同平台上应用程序之间的通信 ， 该技术完全支持分布应 用和 异构环 境下 应用程序 之 间的无缝集 成和互 操作性 。 由于 OP C技术本身比较成熟， 所以无线管控系统的关键 技术就是无线现场数据采集网络系统的设计与实现了。 本文所提出的基于 Z i g b e e与 O P C技术的无线管控 一 体化实现思想和工业无线管控 网系统的解决方案是 有线工业管控一体化系统的一种发展和重要补充 ， 将工 业无线技术、管控一体化技术和嵌人式技术、OP C集 成技术结合在一起的首次尝试 ， 加强了管控一体化网络 的开放性和标准性， 不同品牌的控制器都可以通过 OP C 接人管控一体化网络中的标准 ， 本技术方案应用于某选 煤厂中， 解决了工业现场无线传感组网的实际问题。 参考文献 [ 1 ]蒋挺， 赵成林． 紫蜂技术及其应用[ M】 ． 北京 北京邮电大 学 出版社 ， 2 0 0 6 1 - 2 5 【 2 ]吴光荣 ， 章剑雄， 徐向华． Z i g B e e 网络系统节点硬件设计 与实觋【 J ] ． 杭州电子科技大学学报， 2 0 0 8 ， 8 2 ． 作者 简介 巩伟 1 9 7 1 一 ， 男， 副研究员， 从事 自动化控制， 管 控 一 体 化 系统 研 究 。 上接第 9 0页 系统使得整机效率提高了8 ％， 则一年可以节省 8 6 6 9 0 度 电。按照工业用电 1 ． 5 元 ／度计算 ， 可以节省 电费 l 3 万 元运营费。我们不难发现， 在某些地 区、城市， 既使愿 意多付出 1 3万元 ， 也会因为能源供应不足 ， 而无法保证 系统的正常用 电 特别是在用电高峰季节尤为突出 ， 在 这个时候， HI F T UP S在高效节能方面的特性 ， 才尤为 突 出 ， 值 得 更加 关注 。 4 结束 语 台达 HI F T 海福 模块化 U P S高智能容错供 电系统， 有力保障医疗单位 1 0 0 ％地安全 、可靠运行 ， 为人民的 健康及生命筑起了一道安全保障 ， 真正成为人民生命安 全的守护神。希望能利用此文提供给更多的医疗行业 用户作参考 。 作者简介 郑强 1 9 8 2 一 ， 男， 高级应用工程师， 主要负责售 前技 术支持 工作 。 上接第 9 5页 采用本 自控系统的无负压供水系统管网压力平稳 ， 控制精度达到 0 ． 1 k g 、响应速度较快 5 S l o s 。 5 结束语 无负压供水系统 ， 采用欧姆龙小型 P LC控制核心， 配置欧姆龙N B 7 W 触摸屏， 在软件设计中 调用P I D控制 指令 ， 采用模块化设计 ， 整个系统是一个非常容易操作 的系统 ， 无论是对变频器参数的修改和还是对系统压力 的设定 ， 只需在触摸屏上进行操作即可 ； 系统具有抗干扰 能力强、控制精度及性价 比高等特点。该系统在我公司 生产的无负压设备 中应用 ， 工作稳定可靠。 作者简介 黄妙军 1 9 7 7 一 ， 男， 本科， 工程师， 主要从事水行 业 自控 系统 研 发 设 计 。