【PLC实例】S7-200 SMART 在恒压供水项目中的应用

PLC狂人

利用西门子新一代小型 S7-200 SMART PLC，实现了控制三台水泵过程的大型恒压供 水系统，并同时实现数据的远距离以太网传输，提高了系统控制效率，降低了设备投入成本。
01项目介绍

随着新一轮铁路建设高潮的到来，铁路站点的配套设施需求也进一步增加。在增加 铁路运力的同时，每一个铁路转运站对干净水的需求量急剧增长，保证每一个铁路转运 站的正常供水，成了确保铁路安全运输的重要因素。

本项目是为了满足一铁路转运站生活和生产用水的正常供应，需要将在山脚下水池 中的水抽到 3Km 以外的半山水塔上，再由水塔向转运站供水。在该项目中使用了两套 S7-200 SMART PLC。
02工艺介绍

该项目采用一台变频器控制三台水泵，工艺上要求检测水池水位、水塔水位、电机 温度、水管压力和出水流量，并参与电机起停连锁同时需要统计用电量；现场配置触摸 屏方便现场手动操作，中央控制室配置一台上位机。
03系统方案

1、控制方案

控制柜安装在山下水池旁边的电气室，由于水池和水塔的距离相距很远，水塔水位 信号不可能直接通过电缆接进 PLC，所以只能在水塔处安放一套 PLC 用于检测水塔水位。 该项目是在铁路转运站上，整个场站充斥各种无线信号，为了减少对铁路信号的干扰， 该项目不允许这两台 PLC 进行无线数据通讯。

S7-200 SMART PLC 每一款 CPU 都自带以太网口，并支持以太网数据通讯。基于 这个特点，直接将水塔水位通过以太网传输到山下电气室的 PLC，并由这台 PLC 控制整 个系统。由于两地相距太远，所以选择使用光纤作为数据传输介质。

该系统需要检测水泵三相电流，并累计用电量。S7-200 SMART 本体集成一个 RS485 接口，支持 Modbus RTU 通讯协议，采用一体式电流电压传感器就可以把水泵三 相电流电压信息检测到并通过通讯的方式传送给 PLC。系统网络图如图一：

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2、I/O 统计表
图一：系统网络图

根据现场设备，PLC 配置如表一：

1 号 PLC
模块	型号	数量
CPU	S7-200 SMART，CPU SR20	1
扩展模块	S7-200 SMART，EM AI04	1
扩展模块	S7-200 SMART，EM AM06	1
2 号 PLC
CPU	S7-200 SMART，CPU SR20	1

扩展模块

S7-200 SMART，EM AI04

1

                                           ▲表一：PLC 配置表

根据工艺要求，系统 I/O 表如表二：

输入 IO				输出 IO
序号	名称	IO 地址	备注	序号	名称	IO 地址	备注
1	1 号泵工频启动	I0.0	1	1 号泵工频启动	Q0.0
2	2 号泵工频启动	I0.1	2	2 号泵工频启动	Q0.1
3	3 号泵工频启动	I0.2	3	3 号泵工频启动	Q0.2
4	1 号泵变频启动	I0.3	4	1 号泵变频启动	Q0.3
5	2 号泵变频启动	I0.4	5	2 号泵变频启动	Q0.4
6	3 号泵变频启动	I0.5	6	3 号泵变频启动	Q0.5
7	1 号泵故障	I0.6
8	2 号泵故障	I0.7
9	3 号泵故障	I1.0
10	1 号泵电机温度	AIW16
11	2 号泵电机温度	AIW18
12	3 号泵电机温度	AIW20
13	山下水池液位	AIW22
14	水管出水压力	AIW32
15	水管出水流量	AIW34
16	山上水塔液位	AIW16	2 号 PLC

                                                          ▲表二：系统 I/O 表04控制流程

本系统涉及三个水泵，设置手动运行和自动运行两种控制方式，两种控制方式均设 置电机过热保护，和管网过压保护。

手动运行模式下，可以在现场通过触摸屏单独操作每一台泵的起停。 自动运行模式下，三个水泵采用两用一备的控制方式，上位机上设置水泵的选择按钮，由操作工选择哪两个泵工作；自动控制模式下，电机的起停和转速受管网压力控制， 管网压力在上位机上由人工设定，通过 PLC PID 算法控制变频器输出频率。
05结束语

本系统是一个典型的恒压供水系统，由于现场环境的特殊性，对控制系统也有一定 的特殊要求，S7-200 SMART PLC 完美的完成了各项要求，主要表现如下：
1，本体集成以太网口，有效的解决了远距离数据通讯和连接上位机的问题。
2，本体集成 RS485 通讯口，支持 Modbus RTU，可以很方便的和第三方设备通讯。
3，内置 PID 功能块，可以内置向导功能，很方便的编写 PID 程序，软件集成 PID调试面板，调试起来也很便捷。
4，由于本体集成了上述硬件和软件，相对以往选型，不需要另外选择以太网模块和 串口模块，降低了成本，提高了经济效益。

来源：成都起点电气有限公司 韦蒙蒙




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