随州西门子S7-300代理商

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  引言
  泵站在运行、检修过程中，需要及时排出泵房内各种积水，其中一部分可自流排出泵房外，大部分则汇集到集水井，然后由排水泵排出泵房。为了保证泵房不致受淹或受潮，需要对排水实现自动控制，其基本要求包括：
  （1）排水泵能自动启停，保证集水井水位在规定范围内；
  （2）当集水井水位在规定的低水位时，排水泵能自动停转；
  （3）当工作排水泵故障，或来水量增大、集水井水位升至备用排水泵启动水位时，备用排水泵能自动投入；
  （4）排水泵之间能互为备用运转，当备用排水泵投入时，能发出警报信号。
  本文结合工程实践，设计了一套泵站集水井自动控制系统，具有结构简单，运行高效，维护方便、造价低廉等特点，适应泵站“无人值班、少人值守”的发展要求，抛砖引玉，以期为我国泵站自动化发展尽一份力量。

2  系统硬件配置
  该系统结构如图1所示。设备部分主要由排水泵（一用一备，单机liuliang100m3/h、扬程30m）、电机（2×30kW，软启方式）、压力表（2台）、闸阀（10台）、蝶阀（2台）、逆止阀（2台）、仪表阀（2台）等构成。控制部分主要由PLC、水位传感器、上下限开关、报警装置、断路器、接触器、热继电器、温湿加热器、选择开关等构成，其中，PLC采用micro系列，通过RS-485接口与上位机通讯，AI≥5，DI≥16，DO≥8；水位传感器采用投入式静压液位变送器，量程0～5m，测量精度1‰，输入信号4-20mA，工作温度5～55℃；上下限位开关采用Omron机械式液位浮子开关，当水位越限时动作（给出报警信号）；报警装置由电源指示灯、声光报警器、消警按钮等组成；断路器和接触器控制排水泵启停的执行；热继电器和温湿加热器起到保护机组作用；选择开关决定系统的运行方式（自动或手动）。

图1  系统结构图

3  系统工作原理
  系统控制设计采用自动/手动方式，方式选择通过集水井控制箱中的二次回路、接触器、中间继电器、选择开关等的切换实现。正常情况下，选择开关置于自动位置，当自动控制系统出现问题时，需到现场切换为手动方式。
3.1 手动方式
  当选择开关打至手动1#时，即1#泵处于工作状态、2#泵处于备用状态，按下启动按钮，接触器1吸合，1#泵工作；当选择开关打至手动2#时，即2#泵处于工作状态、1#泵处于备用状态，按下启动按钮，接触器2吸合，2#泵工作。
3.2 自动方式
  当选择开关打至自动位置时，集水井排水实现自动控制。当集水井水位上升到工作泵启动水位时，接触器1吸合，中间继电器1动作，工作泵运行，常开接点1自保持，直至集水井水位恢复至正常水位，接触器1断开，常开接点1失电，工作泵停运；若集水井水位不降反升至报警高水位时，接触器2吸合，中间继电器2动作，备用泵运行，常开接点2自保持，直至集水井水位恢复至正常水位，接触器1、2断开，常开接点1、2失电，两台排水泵停运。
  备用泵运行期间，信号回路会发出警报信号送至上位机；当工作泵故障时，备用泵自动转入工作状态，信号回路也会发出警报信号送至上位机。
  为达到启动均衡的工作效果，可以在PLC中设定累计工作次数，当工作次数到设定值时，工作泵自动转入备用状态，而备用泵则自动转入工作状态。

4  系统软件编程
  系统编程软件采用施耐德concept，为tigao抗干扰能力，设计中采用了数字滤波、故障自检、控制口令等措施，保证控制操作的正确性和可靠性。系统控制流程如图2所示。主要实现功能包括：

图2  系统控制流程图

  （1）数据采集和处理。采集所有I/O点的模拟量（主要有集水井水位、电动机工作电流、水泵轴温、电机温度、排水量等）、开关量（主要有手动/自动控制信号、远方/就地控制信号、水泵运行/停止状态、水泵故障信号等），记录所有事件信息；对采集量进行统计表或趋势图生成，对事件信息进行顺序记录处理。
  （2）监视和报警。进行状态、越限、过程和故障等监视；对越限和故障进行判断和动作（报警）并及时记录（由上位机完成）以便查询、打印和分析。
  （3）控制和调节。排水泵正常启停操作、排水泵事故或紧急停止操作等方面的控制；参数整定与限值修改，远方/本地、手动/自动等工作方式切换等方面的调节。
  （4）人机对话和扩展接口。友好显示（由上位机完成）状态表、示意图、操作流程、运行指导、报警提示等画面；PLC上预留扩展槽，便于监控量的增设。
  （5）数据统计和运行管理。工作泵运行次数等方面的统计和分析；生产报表的生成和数据查询的打印（由上位机完成），使用和管理权限的登陆。
  系统编程语言采用梯形图。根据以上功能要求编写的梯形图如图3所示。编程过程中考虑了系统扩展性，采用模块化、功能化结构进行设计。

图3  系统控制梯形图

5  结束语
  泵站集水井排水实现自动控制，确保了排水任务的及时执行，减轻了运行人员的现场监控量，tigao了泵站自动化水平。深圳市东部供水水源工程的东江和永湖两座泵站的集水井都采用了类似自动控制系统，运行效果良好，值得推广和应用

1 引言
随着社会的发展，各类产品已发展到一个追求个性化、差异化的阶段，冰淇淋机的生产厂家在控制系统上有形形色色的差异，传统的控制系统在开发周期、硬件的灵活性、适应性已经很难满足用户的需求，黄石科威自控有限公司嵌入式PLC芯片组解决方案具有经济灵活的特点，值得OEM系统关注。

2 嵌入式PLC 芯片组
2.1 嵌入式芯片组原理
嵌入式芯片组由黄石科威自控有限公司研发。嵌入式芯片组是一种加载了PLC实时内核，具备PLC功能和CAN、RS232/485通讯功能、能够完成各类常规功能（I/O、A/D、D/A等）的控制模块。能够用梯形图语言编程实现过程控制，通讯功能的实现只需进行简单的设置，作为一款加载了系统软件的硬件平台，它大大缩短了产品的开发周期、简化了产品的设计过程。黄石科威自控有限公司EASY CORE 1.00 是一个加载了EASY-V1.00嵌入式PLC软件平台的核心芯片组，用于设计PLC，专用控制器（客制式PLC）及其它自动化装置PLC功能的嵌入。芯片组原理框图参见图1。

图1 芯片组原理框图

2.2 嵌入式芯片组基本性能
（1） 供电：+5V 200mA，RAM掉电保护5年。
（2） CPU：C8051F040。
（3） 嵌入扩展能力
● 32 I/O：可复用成SPI、I2C接口及外中断、外计数、AD等。
● 4 AD：12位精度，100 KPS。
● 2 DA：12位精度，100 KPS。
（4） 通信接口
● CANBUS：系统软件管理，使用工具软件CANSet构建CANBUS总线网络。
● UART0：系统软件管理，用于梯形图编程、监控，支持人机界面及用户驱动程序下载。
● UART1：系统软件管理，用于下载CANBUS网络参数、构建RS485网络及支持
第三方设备互连。

3 嵌入式芯片组应用
基于加载了系统软件的核心芯片组，我们可以根据工艺需要来开发自己的各类嵌入式PLC产品。下面就介绍基于嵌入式PLC芯片组开发的一款冰淇淋机控制器。
3.1 控制器的要求
（1）输入AD信号：搅拌机电流、成型缸温度、料缸温度、电源电压。
（2）输入开关量信号：出料开关、左缸料位开关、右缸料位开关、制冷系统压力开关。
（3）输出开关量：控制压机继电器（25A）、控制搅拌电机继电器（25A）、控制成型缸电磁阀继电器（5A）、控制风扇电机继电器（5A）。
（4）参数、状态、故障显示：彩色液晶屏。
（5）操作：5只轻触键（自动、清洗、保鲜、设置、开/关）。
3.2 硬件设计
基于以上的控制要求，硬件整体结构图如图2所示。

图2 硬件整体结构

硬件电路说明：由于嵌入式PLC芯片组是针对工业现场控制、应用开发的，它的抗干扰能力、电磁兼容性、可靠性等满足商用标准是毋庸置疑的。
（1）开关量输入电路如图3所示。

图3 开关量输入电路

由于嵌入式PLC芯片组所使用CPU的电源为+3.3VDC，故在设计开关信号输入电路时要考虑其高电平信号幅值不要超过+3.3VDC。（2）电压或电流信号采集电路如图4所示。

图4 电压或电流信号采集电路

在设计模拟电路时，要考虑终送至芯片组AD接口的电压幅度以及所选择的参考基准电压。
（3）显示、键盘处理电路如图5所示。

图5 显示、键盘处理电路

（4）继电器输出控制电路如图6所示。

图6 继电器输出控制电路

3.3 软件开发
（1）嵌入式PLC芯片组是基于Cygnal公司的C8051f040芯片开发的，建议开发选择的编译器用KEIL C51，因为它可以生成我们所需要的HEX文件。
内核留出了七个用户嵌入程序入口：
USER_CONFIG: 用户I/O配置程序入口
USER_START: 用户上电初始化程序入口
USER_SET_INIT: 用户设置初始化程序入口
USER_RUN_INIT: 用户运行初始化程序入口
USER_STEP: 用户软中断程序入口（响应时间<100mS）
USER_SCAN: 用户演算周期扫描程序入口
USER_TMS: 用户2.5ms定时运行程序入口
只需要充分理解各个接口的功能就可进行二次开发了。接口功能详见科威公司的《EASY原理及应用》。
（2）驱动程序的嵌入。在KEIL C51中编译上述程序。使用下载工具软件“DOWNHEX”，把生成的.HEX文件通过串口下载到嵌入式PLC芯片组的固定地址处，使得内核可以调用它，从而完成二次驱动程序的开发。
（3）梯形图程序及通讯。冰淇淋机的过程控制可用梯形图语言编程实现。梯形图语言是面向工厂自动化人员、电工层面的编程语言，易学易懂，而PLC的软件资源十分丰富，它的各类继电器（X、Y、M、S、T）、计数器及寄存器对于冰淇淋机的过程控制简直就是量身定制。冰淇淋机生产厂的自动化人员或电工不必再受控制器开发方的限制，完全可自己动手更改控制过程，到达控制上的完美要求。详见科威公司的《嵌入式PLC编程手册》。以下为用梯形图语言编写的5分钟延时程序案例。

要想实现将多台冰淇淋机的各种工作参数上传到个人PC，用户坐在计算机前就能了解每台冰淇淋机的工作状态、产量以及调整冰淇淋机的工作模式，也是件很容易的事。

4 结束语
由于嵌入式PLC芯片组是本着软硬件可裁剪的原则开发的，所以基于嵌入式PLC芯片组开发出的产品可以很好的满足用户的个性化需求，缩短了研发周期，并且得到了许多单片机所不具备的强大功能，使很多控制功能的实现变得简单容易。