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新疆某引水工程的控制系統設計
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時(shí)間：2013-10-21
來(lái)源：網(wǎng)絡(luò )
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0 引言
在新疆的建設與發(fā)展中，水資源歷來(lái)是最大的制約因素，在可持續發(fā)展的條件下合理利用現有的水資源一直是學(xué)者和專(zhuān)家研究的熱點(diǎn)。庫爾勒經(jīng)濟技術(shù)開(kāi)發(fā)區于2007年成立，規劃面積為140平方公里，它作為庫爾勒市甚至巴音郭楞蒙古自治州工業(yè)崛起的脊梁，將帶動(dòng)天山南坡經(jīng)濟帶的發(fā)展，但庫爾勒氣候干旱，水資源匱乏成為開(kāi)發(fā)區發(fā)展的瓶頸。新疆某引水工程正是出于對經(jīng)濟發(fā)展和生態(tài)平衡的雙重考慮，于2009年初開(kāi)始施工建設。
引水工程中的重點(diǎn)在水源附近的泵房，其功能是把水源中的水抽進(jìn)長(cháng)達6.02公里的混凝土管道，保證水順利到達開(kāi)發(fā)區內。取水點(diǎn)與開(kāi)發(fā)區之間的高度差約為40米，使得抽水所用的水泵功率為1250KW才能滿(mǎn)足動(dòng)力要求，而且，泵房停機時(shí)的回水壓力巨大，如沒(méi)有科學(xué)的控制與管理系統，會(huì )造成管道損壞，威脅管理人員的人身安全[1][2]。本文通過(guò)目前先進(jìn)的工業(yè)現場(chǎng)控制方案，解決了上述問(wèn)題，實(shí)現了經(jīng)濟與環(huán)境的和諧發(fā)展。
1 泵房的系統構成
1.1 系統設備介紹
泵房的基本構成如圖1所示，為了保證系統工作的工作效率和穩定性，采用了2條并行的輸水線(xiàn)路選擇性的工作。同時(shí)，在水源的水進(jìn)入抽水系統前，經(jīng)過(guò)一個(gè)過(guò)濾池，去除水中存在的各種雜物，保證系統工作時(shí)的安全。
水泵所用電機功率為1250KW，額定電壓10KV，電機使用軟啟動(dòng)柜進(jìn)行分段啟動(dòng)；5個(gè)調節閥選用上海斯托克公司SK系列閥，驅動(dòng)電壓為380V或220V，控制信號與遠程閥位的反饋信號均為標準的4—20mA電流；出水閥前端各有一個(gè)起保護作用的單向閥，合并管道前端有泄水管道及泄水的單向閥；水泵與出水閥之間還安裝有重慶川儀的PDS423壓力變送器，監視管道內的壓力變化。
圖1泵房的系統構成
1.2 系統工作要求
針對第一條工作線(xiàn)路來(lái)說(shuō)，1#電機啟動(dòng)時(shí)，首先調節1#進(jìn)水閥全開(kāi)，1#出水閥全關(guān)，然后1#電機動(dòng)作，水泵隨電機啟動(dòng)開(kāi)始工作，管道內開(kāi)始進(jìn)水，管道內水壓增大，當壓力變送器檢測到水壓值達到0.65MPa時(shí)，1#出水閥開(kāi)始打開(kāi)，直至全開(kāi)；1#電機停止時(shí)，1#電機首先停止工作，20秒延時(shí)后，1#出水閥開(kāi)始關(guān)閉，直至全閉，1#出水閥完全關(guān)閉后，1#進(jìn)水閥開(kāi)始關(guān)閉，直至全閉。2#電機的動(dòng)作條件和程序與1#電機相同，但需要注意的是，1#電機與2#電機啟動(dòng)的時(shí)間間隔為30分鐘，1#電機與2#電機停止的時(shí)間間隔為20分鐘，如果其中一臺電機單獨工作，可以隨時(shí)啟動(dòng)或停止。
2 泵房的控制系統搭建
泵房安全狀態(tài)受到設備工作情況的影響，選擇控制器的重點(diǎn)在于其工作的穩定性，經(jīng)過(guò)多方面的比較，決定采用西門(mén)子公司的S7-200PLC作為控制核心。S7-200PLC是西門(mén)子公司開(kāi)發(fā)的小型可編程控制器，可以單機控制，也可以進(jìn)行模塊的擴展，屬于整體式結構。它價(jià)格低廉、結構小巧、可靠性高、運行速度快，有極豐富的指令集，具有強大的多種集成功能和實(shí)時(shí)特性，具有很高的性?xún)r(jià)比。CPU選擇了224XPCN，該CPU集成有14輸入/10輸出共24個(gè)數字量I/O點(diǎn)；數字量擴展模塊選擇了EM223，該模塊有8輸入/8輸出共16個(gè)數字量I/O點(diǎn)；模擬量模塊選擇了EM235，該模塊有4路模擬量輸入和1路模擬量輸出[3]。上位的人機界面選擇了兩種方式，一是工控計算機，二是觸摸屏。
整個(gè)控制系統的結構如下圖所示。
圖2控制系統的結構
PLC控制高壓軟啟動(dòng)柜，從而達到啟動(dòng)或停止電機的目的，同時(shí)把電機的狀態(tài)信息傳回至上位機和觸摸屏；安裝在管道上的壓力傳感器的信號和調節閥的閥位信號通過(guò)防干擾的信號隔離器，進(jìn)入EM235模塊，通過(guò)模塊間的排線(xiàn)將信息傳送到CPU中。
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