论文范文可编程控制器和触摸屏在大坝进水塔渗漏排水系统中的应用
论文类型：论文范文
论文字数：
论点：水位,触摸屏,离心泵
论文概述：
这篇论文主要从工艺流程和监控要求、系统硬件和软件构成、联合调试几个方面来做论述，证明系统工作稳定正常适于投入生产使用。本论文由硕博论文网毕业论文中心提供。
论文正文：
前言:本文主要讨论了工艺流程和监控要求、系统软硬件组成以及联合调试，证明系统运行稳定、正常，适合生产。本论文由硕博纸网毕业论文中心提供。
简介
由于电气控制柜位于大坝底部，环境潮湿，漏水水滴经常落在控制柜上，导致控制柜电气部件受潮、短路或拒动，给漏水排水系统的控制带来很大的麻烦。因此，有必要将电气控制柜移至进水塔表面，以改善运行环境，并使用一套控制设备对两个集水箱的排水设备进行集中监控。控制系统主要采用自动控制方式，根据漏水量大小及时启动排量较小的潜水泵和排量较大的离心泵排水，确保泵房安全稳定运行。
1工艺流程和监控要求
1.1工艺流程
进水塔的漏水量相对较小。经过一段时间的积累，主潜水泵的启动水位达到2.40米，主潜水泵D3用于排水。当水量增加时，备用潜水泵的启动水位达到2.60米，增加备用潜水泵D4排水；在此过程中，如果停泵时水位回落到1.5m，潜水泵将停止工作。如果水量进一步增加，使得主离心泵的启动水位为2.80米，备用离心泵的启动水位为3.00米，则主离心泵D1和备用离心泵D2分别启动排水。此时，潜水泵用作离心泵的充水泵。同时，潜水泵D3和D4启动，充水电磁阀Z1(或Z2)打开。延迟约3分钟并达到一定压力要求后，离心泵启动，排水电动阀F1(或F2)打开以排水。然后，潜水泵D3和D4以及电磁阀Z1(或Z2)关闭。排水过程中，如果水泵停止时水位回落到1.50m，离心泵关闭。关闭离心泵时，在关闭离心泵之前，关闭相应的电动阀F1或F2。渗漏和排水设备的布置如图1所示。
1.2系统要求
整个系统由两个电源中心供电，控制设备选择电源以保证系统在任何电源中心的电源正常的情况下能够正常工作。
控制柜的控制面板上设有各装置的自动/手动/触摸屏手动三位切换旋钮和手动控制旋钮，各装置可以通过控制面板和触摸屏进行手动控制。
集水箱内安装两套水位计，以保证在任何一套水位计的正常情况下，排水系统都能正常工作。一套水位计采用节点式检测四个泵启动水位和一个泵停止水位；另一套采用模拟式，不仅可以在触摸屏上显示集水箱的实时水位，还可以通过PLC内部的算法模拟相当于节点式水位计的水位信号，然后将信号与节点式水位计并联，保证整个控制系统控制信息的可靠性。
当水位达到备用离心泵的启动水位(即报警水位)时，报警铃会自动鸣响，报警指示灯会闪烁。当工作人员发现警告情况时，他们可以按下相应的按钮来关闭铃声。但是，报警指示灯仍然闪烁，发出警报，直到水位降至警告水位以下。
系统的监控部分包括:两个电源的电源；2#明流塔和3#发电塔水位标高及集水井水位信息；双塔潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等所有电气设备部件。启动泵后监控正常水流和排量等。
2系统硬件组成
本系统上位机采用内管公司的PV6100i系统，下位机采用通用电气公司的可编程控制器。触摸屏可以读取PLC中所有输入输出寄存器和内部寄存器的值，动态显示水位、设备运行等。，可以收集和显示水位信息和历史动作，方便工作人员监控。可编程控制器控制输入和输出信号之间的逻辑关系，并控制接触器驱动现场执行器，如阀门和水泵。当两者通信时，可编程控制器的出口为RS-485，触摸屏的入口为RS-232。
2.1 PC机硬件
光伏6100 I系列触摸屏具有良好的人机界面，可以最大限度地提高通用控制系统或可编程控制器工作站应用的综合能力。开发环境简单，可与主流可编程控制器无缝连接。支持多种通用串行总线设备。
本系统使用的触摸屏特征参数为:4线纯电阻触摸屏；宽屏幕800×480；液晶人机界面；24V DC电源；128兆闪存；68MB DDR2随机存取存储器；32位RISC 400兆赫兹处理器；支持多种接口:1个串口COM1(2W/4W，RS -232/ RS-485)，串口COM2 (RS-232)，串口COM3(RS-232/RS-4852 w)；1个通用串行总线主从接口；支持SD卡等。
2.2下位机硬件
该控制系统主要由一个可编程控制器控制柜和一个电源柜组成。新控制系统将两个泵房内的电动阀、电磁阀、潜水泵、离心泵等信号电缆和电源电缆分别接入PLC柜和电源柜。
系统可编程控制器采用通用电气发那科公司生产的90-30系列可编程控制器。该系列可编程控制器功能强大，能够满足各种工业解决方案的要求。现有记录显示，它已被20多万个应用程序采用。
在分析系统输入设备和控制对象的基础上，系统选择IC693CPU350中央处理器，共享2个开放输出模块、4个开关输入模块和1个模拟输入模块，安装在10插槽的基架上。其中，实际使用了62个输入点、28个输出点和2个模拟输入点。具体的可编程控制器硬件模块如下:
(1)中央处理器模块型号:IC693CPU350，基于高性能386EX处理器，可实现快速计算和大吞吐量；
(2)背板:选择一个10插槽的IC693CHS391背板，以支持每个模块的安装；[/BR/] (3)电源模块:选择IC693PWR321为可编程逻辑控制器系统提供足够的电源；
(4)离散输入模块:选择4个ICs 693 MDL 645现场接收各种离散信号；
(5)离散输出模块:现场选择2个IC693MDL741控制各设备；[/BR/] (6)模拟输入模块:选择IC693ALG221采集两个集水箱的水位信号和两个泵房的排水流量；
3系统软件组成
3.1主机软件
主机使用触摸屏内置屏幕设计程序ViewBuilder 8000进行界面编程。它拥有丰富的图形库和强大的图形配置工具，支持报警管理、安全管理、趋势管理、菜单管理等功能，使得开发和应用管理更加方便。触摸屏编程后，通过USB接口连接到电脑。
该系统的人机界面设计包括主界面设计、实时参数显示设计、实时曲线设计、历史记录设计等。系统屏幕设计中使用的主要组件包括字符串设置、触摸键设置、屏幕切换、数字显示、历史曲线和历史趋势图等。
系统设计了两个排水泵房内各设备的手动控制界面，根据排水泵房内排水设备的实际位置设计了仿真画面，动态显示潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等现场设备的开关状态，实时显示水位高度和流量大小。两个泵房的联合监控接口也设计为便于用户操作(如图2所示，其中水位标高是水池的水位加上参考标高)。每个接口下面都有切换按钮，可以方便地切换到其他接口。此外，利用触摸屏的数据记录功能，记录水位流量信息、潜水泵、离心泵、电动阀、电磁阀等设备的开关时间信息，形成实时历史趋势图片。历史数据可以定期导出和处理，以形成电子表格文件，供以后在电脑上分析和处理。
3.1.1参数设置
由于ViewBuilder 8000软件适用于多个系列模型，因此在编程开始时应选择与本项目对应的模型。本项目使用的是PV6100i系列触摸屏，因此选择了光伏-8070 ih/光伏-6100 I/光伏-8100i (800x480)，并选择了相应的可编程控制器类型(GE Fanuc SNP-X)。
设置通讯参数:触摸屏的通讯参数必须与可编程控制器一致，否则两者无法通讯。接口类型为RS-232，采用COM1端口通信，波特率为19200，数据位为8位，奇偶校验为奇数校验，停止位为1位。
3.1.2相关信息的取样和显示
1。水位信息的采样和显示:
本系统水位信息的采样分为两部分:1 .定期取样；2.触发采样。
(1)定期采样:
PLC存储2#明渠水位高程、集水井水位、3#发电塔水位高程、集水井水位等水位信息。由水位传感器分别收集到其内部寄存器R1、R3、R5、R7中。触摸屏每隔120分钟进行一次数据采样。通过读取可编程控制器的内部寄存器，可以获得水位信息并保存读取的数据。过去的水位信息可以以历史数据的形式显示，方便工作人员分析水位的速度和趋势。
(2)触发采集:[/BR/]一旦2#开式流程塔或3#发电塔水泵开始工作，将触发相应塔的水位信息进行采样。每隔1分钟，触摸屏将分别读取存储在可编程控制器内部寄存器R1、R3、R5和R7中的水位信息，并采样一次。这样可以获得水泵启动后水位变化的实时信息，方便工作人员掌握水泵的排量和排水能力。并保存读取的数据以方便员工查询。
2.动作采样和显示:[/BR/]触摸屏可以读取PLC的所有内部输入寄存器、输出寄存器和内部寄存器的值，并将它们存储在自己的寄存器中。当可编程控制器的输入和输出状态改变时，其寄存器的值也会改变，触摸屏将被收集和保存。工作人员可以方便地查询设备何时运行和恢复到原始状态，并全面掌握系统的运行情况。
3.历史数据和历史动作的显示:
触摸屏在采样信息的同时将信息保存在其内部寄存器中，工作人员可以在180天内查询所有水位信息和动作信息。触摸屏上存储的采集水位信息的历史数据和动作也可以用u盘直接下载，下载的数据可以用相应的软件转换成excel文件，方便工作人员进行研究和分析，也便于数据的归档和整理。
3.2下位机软件
本系统的下位机软件采用视窗操作系统下的范思哲2.0进行编程和调试。编程软件具有良好的人机操作界面，易于编程，方便用户调试、维护和改造。该软件由一个主程序和六个子程序组成。主程序用于系统初始化、数据处理、通信、报警输出和子程序调用。六个子程序分别用于两个泵房设备的自动控制、手动控制和触摸屏手动控制。软件流程图如图5所示，其中水位是水池的水位。
4联合调试
在系统联合调试过程中，通过触摸屏上显示的信息，发现一些开关量的状态非常不稳定，触摸屏多次重复记录信息或错误记录信息。例如，系统设置当水位达到2.4米时，2#主潜水泵启动，2#水位触发取样。然而，当分析触摸屏记录的2#动作信息和2#触发采样水位信息时，发现在很短的时间内，2#主潜水泵的输入状态在“开”和“关”之间反复切换，相应记录的触发采样水位信息也非常混乱。通过大量数据查询和现场环境分析，得出水位不稳定，水位以波浪形式影响水位传感器的结论。在可编程控制器控制程序中增加图像稳定程序后，问题得到了解决。
5结论[/BR/]系统改造后，可以在进水塔表面的控制室对两个泄漏和排水泵房的设备进行集中监控，改善了系统的运行环境。该系统以GE 90-30可编程控制器为中心，构建了操作简单、维护方便、运行稳定可靠的自动/手动控制系统，大大降低了操作人员的劳动强度。触摸屏友好的界面和历史数据记录功能不仅给操作带来了方便，还记录了泵房的运行状态，为系统的安全分析、事故调查甚至水工建筑物的安全分析提供了可靠的数据源。该系统已运行一年多，运行稳定、正常，用户反应良好。