西门子CPU315-2DP可编程控制器

西门子变频器和S7-300 PLC在泵站恒压供水控制系统中应用

介绍西门子变频器和S7-300西门子PLC在泵站恒压供水控制系统中应用

1．引言

经随着城市建设规模的不断扩大和生活水平的提高，加上居住小区推行一户一表供水以后，对市政管网供水的可靠性（压力、流量）要求越来越高，各种分散或集中加压设施也逐渐增多。在这些加压设施中，采用调节水池加上变频调速恒压供水系统（以下简称系统）变量供水方式在稳定城市管网压力、节约能源、系统监视管理方面已显现出极大的优越性。

2．系统组成情况

2.1 SINAMICS G150变频器

源于西门子*新传动家族的SINAMICS G150高性能单机变频调速柜适用于所有单电机传动的应用，满足多种负载特性的要求，包括平方转距，线性转距，恒转距及恒功率负载类型.。采用紧凑高品质威图（RITTAL）柜式设计，节省占地面积30%～70%。柜内强电保护，安静运行（低于67dB）。使用全新主控制板CU320，智能化设计，采用CF软件存储卡，提供光缆接口和ProfiBus接口，功能操作面板AOP30和功能强大的软件工具 STARTER进行选型，调试，节能计算。SINAMICS G150变频器配合N-Compact电机非常适用于使用平方律扭矩特性驱动泵和风机的变频器操作。

2.2 可编程序控制器（PLC）

选用西门子S7-300系列通用型PLC。该系列PLC能适合自动化工程中的各种应用场合，使用模块化结构，各种单独的模块之间可进行广泛组合以用于扩展。使用CPU313C-2DP为核心控制单元，该模块带MPI和ProfiBus-DP通信接口，配有MMC存储卡，免维护，集成了24DI/16DI 的数字量IO，再扩展一个8AI的模拟输入模块用于管网压力，流量，蓄水池水位及电机轴承温度等模拟量的检测。

2.3工业控制计算机（IPC）系统

使用研华IPC610工控机，以MS Windows2000为系统平台，配置CP5611用于ProfiBus-DP现场总线通信，SIMATIC NET 软件配置OPC Server 使用VB6开发系统监控软件，MS SQL Server为后台数据库管理平台。使用 SIMATIC SETP7 软件进行对系统的组态和编程调试，使用STARTER 软件进行对SINAMICS G150变频器的配置调试。

其他设备包括水泵电机、出口阀门、压力传感器、液位计及相关电气控制设备等集成，进行变频调速全自动闭环控制管理监视功能，其系统组成示意见图1 。

图1 系统组成

3．系统的设计与实践

3.1 基本控制原理

由压力变送器测量管网压力和流量信号转换成标准模拟信号经PLD的A/D转换，和设定值比较，进行PID运算，通过DP总线控制变频器频率，调节水泵转速而达到恒压及节能原理。如图示。

3.2 通讯网络的选择与设计

PLC的发展除了功能越来越多、集成度越来越高外，

网络功能也越来越强。选择好控制器之后，选择数据的传输方式——通讯网络也是非常重要的。西门子根据不同自动化水平的要求（工厂级, 单元级, 现场和传感器/执行器级）,提供了网络解决方案，包括多点接口 （MPI）、Profibus、工业以太网、ProfiNet （基于工业以太网）、点对点连接（PtP）、执行器/传感器接口（ASI）。目前网络是一个发展趋势，一个好的网络系统可以大大降低成本。本系统使用了Profibus-DP的网络，Profibus-DP通信速率达到12Mbps,能够方便将PC、PLC和变频器通过一根RS485屏蔽双绞线连接在一起实现通信控制，降低了布线和维护的费用。SIMATIC STEP7 提供强大的网络诊断工具也给调试带来很大方便。

S7-300

1.        模块化微型PLC 系统，满足中、小规模的性能要求

2.        各种性能的模块可以非常好地满足和适应自动化控制任务

3.        简单实用的分布式结构和多界面网络能力，使得应用十分灵活

4.        方便用户和简易的无风扇设计

5.        当控制任务增加时，可自由扩展

6.        大量的集成功能使它功能非常强劲

SIPLUS S7-300

1.        用于恶劣环境条件下的PLC

2.        扩展温度范围从-25°C 到+70°C

3.        适用于特殊的环境( 污染空气中使用)

4.        允许短时冷凝以及短时机械负载的增加

5.        S7-300 采用经过认证的PLC 技术

6.        易于操作、编程、维护和服务

7.        特别适用于汽车工业、环境技术、采矿、化工厂、生产技术以及食品加工等领域

8.        低成本的解决方案

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CPU 315-2 DP   订货号：6ES7315-2AH14-0AB0

1.        具有中、大规模的程序存储容量和数据结构，如果需要，可以供SIMATIC 功能工具使用

2.        对二进制和浮点数运算具有较高的处理能力

3.        PROFIBUS DP 主站/ 从站接口

4.        可用于大规模的I/O 配置

5.        可用于建立分布式I/O 结构

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