西门子plc在小型水厂的应用

西门子plc在小型水厂的应用

现地控制单元为电站监控系统全分布式结构中的智能控制设备，由它实现监控系统与电站设备的接口，完成监控系统对电站设备的监控。它可以作为所属设备的独立监控装置运行，当现地控制单元与主控级失去时，由它独立完成对所属设备的监控，包括在现地由操作人员实行的监控及由现地控制单元对设备的自动监控。

配置如下图1：
2.1 机组现地控制单元
机组现地控制单元每台机组配置S7-200西门子plc一套，分别编号为1#LCU、2#LCU、3#LCU、4#LCU。屏上配有触摸屏、PLC模块、交流量智能变送器，每套机组现地控制单元采用温度变送器及智能温度巡检装置两种方式采集机组各测温点的温度。温度巡检装置经通信接口与本单元进行通信。相关的备用、调相、发电、故障和事故等状态指示，以及开停机、紧停、过速保护等功能按钮及连片。
西门子PLC配置
机组现地控制单元的PLC采用S7-200CN西门子plc可编程控制器（PLC）模块。该系列西门子PLC 适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。S7-200CN系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。因此S7-200CN系列具有*的性能/价格比。
根据系统要求，西门子PLC配置如下：
①中央处理模块（CPU）：选用CPU226CN（24点DI/16点DO）。
②数字量输入模块（DI）：选用EM221，共2块（16点DI/块）。
③数字量输入输出模块（DI/DO）：选用EM223，1块（16点DI/16点DO）。
④温度量输入模块（RTD）：选用EM231，共2块（8点/块）
⑤ PROFIBUS-DP接口模块：EM277，1块。
⑥ PROFIBUS-DP网络连接器1个。
威纶触摸屏配置
触摸屏采用K-TP178micro西门子触摸屏。该屏是西门子专门针对中国中小型自动化产品用户需求而设计的全新西门子触摸屏。通过点对点连接（PPI或者MPI）完成和S7-200CN控制器的连接，整个系统浑然一体，具有良好的稳定性和抗干扰性。通信速率可达187.5kbaud。它的操作界面非常友好，不但可以通过MT8121iE触摸屏来执行操作，更可以通过面板上的6个按键来执行操作。此外该屏采用了32位ARM7的CPU处理芯片，同时拥有超大的内存空间使操作响应更加快速。
2.2公用及开关站现地控制单元

公用及开关站现地控制单元配置S7-200西门子plc一套，编号为5#LCU，配置西门子PLC模块、温度采集模块、CM-320B多对象微机准同期装置、交流量智能变送器、西门子K-TP178micro触摸屏、开出继电器、交流采样装置等相关器件。主要对全厂公用的油、气、水辅助系统，厂用交流电源系统，直流电源系统及开关站等监控对象的数据采集及实时控制。
根据系统要求，西门子PLC配置如下：
①中央处理模块（CPU）：选用CPU226（24点DI/16点DO）。
②数字量输入模块（DI）：选用EM221，共2块（16点DI/块）。
③数字量输入输出模块（DI/DO）：选用EM223，1块（16点DI/16点DO）。
④温度量输入模块（RTD）：选用EM231，共2块（8点/块）
⑤模拟量输入模块（AI）：选用EM231，1块（4点AI）。
⑥ PROFIBUS-DP接口模块：EM277，1块。
⑦ PROFIBUS-DP网络连接器1个。
2.3现地控制单元系统实现的功能：
2.3.2安全运行监视
安全运行监视包括全厂运行实时监视及参数在线修改、状变监视、越限检查、过程监视、趋势分析和监控系统异常监视。
2.3.3控制与调节
机组现地控制单元能自动完成开、停机操作和有功、无功功率的调节，而不需依赖于电站控制中心。在接受电站控制中心命令后，工况转换及调节能自动完成，也能分步自动完成。机组现地控制单元也能执行现地人机接口发出的现场命令。
机旁设控制权切换开关（上行信息不受切换开关位置影响）。开关置于“中控室”时，则机组仅受控于电站控制中心，置于“现地”时则仅可由运行人员通过现地控制单元对机组进行控制。
机组控制单元顺序控制
机组同步并网
机组辅助设备的自动控制、监视
①事件检测和发送
自动检测本单元所属的设备、继电保护和自动装置的动作情况，当发生状变时，将事件的性质依次检测、归类存档，并上送电站控制中心。
2.3.4数据通信
完成与电站控制中心的数据交换，实时上送电站控制中心所需的过程信息，接收电站控制中心的控制和调节命令。
机组现地控制单元接收电站控制中心所用的同步时钟信息以保持同电站控制中心同步。
与电能计量装置及其他承包商提供的微机励磁调节器、微机调速器、微机继保装置、微机测速装置、温度巡检装置等之间通信，进行信息交换，提供接口软件。
2.3.5系统诊断
机组现地控制单元硬件故障诊断：可在线或离线自检设备的故障，故障诊断能定位到模块。
软件故障诊断：应用软件运行时，若遇故障能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。
2.4上位机配置
①服务器 (DELL P4 2.8G处理器、512MB内存、80GB的硬盘)。
②彩色显示器 (DELL 21寸彩色显示器)。
③语音报警设备 (多媒体声卡、音箱)。
④ CP5611网卡
⑤ SIMATIC NET 6.0。
⑥ WINCC 5.1。
上位机监控系统采用西门子WinCC人机接口软件，该软件可以很好的支持S7系列西门子plc，且具有强大的画面组态、报警设置、数据存档、报表设计等功能。此外还集成了多种网络连接方式，使其与自动化系统连接起来更加方便。
2.5上位机监控系统实现的功能：
2.5.1数据采集与处理；
主控级自动采集和处理各现地控制单元的各类实时数据和处理电站设备的运行参数，采集的数据及处理量主要有以下几种：
①电气量：主控级收集由现地控制单元采集的各电气量：
②模拟量
温度：机组上导、下导、水导、推力轴承的瓦温、油温、冷却水温、转子线圈、定子线圈和铁芯的温度及变压器油温等。
③数字量：各现地控制单元将采集到的数字量上送主控级进行处理或现地处理
④脉冲量：各现地控制单元对采集到的脉冲量进行累计，换算成相应的电度量后，上送主控级进行全厂日、月、年发电量累加处理。
⑤数据压缩精简：对实时数据和历史数据按要求进行筛选整理，去掉无用的数据后，将“压缩”了的数据存入数据库。
WinCC控制画面
三、关键技术的使用
3.1 PROFIBUS现场总线技术
随着制造业自动化和过程自动化中分散化结构的迅速增长，现场总线的应用日益广泛，现场总线实现了数字和模拟输入/输出模块、智能信号装置和过程调节装置与可编程逻辑控制（PLC）和PC之间的数据传输，把I/O通道分散到实际需要的现场设备附近，从而使整个系统的工程费用、装配费用、硬件成本、设备调试和维修成本减少到zui少。PROFIBUS现场总线满足了生产过程现场数据可存取性的重要要求，一方面它覆盖了传感器/执行器领域的通信需求，另一方面又具有单元级领域的所有网络通信功能。
在宝坛一、二级站计算机监控系统中各控制单元之间通过PROFIBUS现场总线连接。装有CP5611网卡的上位机作主站，各控制单元以PROFIBUS-DP从站的方式接入。

WinCC连接PROFIBUS-DP从站
编程时，首先要配置CP5611网卡。像配置S7-300西门子plc站一样将其组态为PROFIBUS主站（DP-MASTER），将其下载到硬件中。WinCC侧的组态，在WinCC程序中添加PROFIBUS-DP协议，并设置其系统参数。在DP连接协议下添加新的连接及变量即可。
3.2 数据库软件Sybase
数据库软件采用了Sybase公司的Sybase服务器软件，利用Sybase数据库强大的数据引擎，确保各个电站子控制系统的历史数据和操作、报警记录的迅速而准确的记录，同时保证各个电站子控制系统对历史数据的报表统计、查询等功能的实现。并为将来和MIS系统的连接作好预留手段。
3.3 S7-200系列西门子plc与PMAC通讯
系统采用的S7-200系列CPU226CN模块上具有两个可编程的自由通讯口， PMAC采用标准的485通讯方式，支持PROFIBUS通讯协议。我们将PMAC的485+极接入CPU一个通讯口的3脚，485-极接入8脚，用STEP 7-Micro/WIN软件对通讯口进行编程。