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1、一拖一变频恒压生产自控系统方案 一拖一变频恒压生产自控系统方案一系统概述1.1项目背景业主名称： 项目名称：一拖一变频恒压生产自控系统系统目标：实现变频生产自控系统集中控制、智能运行、故障监控、一拖一变频恒压自控运行、自动切换、节约能源、人性化操作。1.2智能自控系统一拖一变频恒压生产自控系统通过智能化的可编程逻辑PLC集中控制，达到精确控制和操作维护方便的功效，实现对水泵及其辅助设备的数据在线监视和管理控制优化，保证整个系统的长期安全、经济、合理和高效运行。根据现场情况及要求，整个生产自控系统组成如下： 3台变频器监控系统 集中控制 1台压力变送器（触摸屏） （PLC） 1台液位开关1.3监
2、控要求一拖一变频恒压生产自控系统设备名称数量监控目的一拖一变频恒压生产监控系统1套1、 变频生产自控系统为触摸屏，集中控制PLC，仪表采集：1台压力变送器、1台液位开关2、 采集信号：运行/停止、正常/故障、手动/自动、时间、压力和液位等运行状态和参数。3、 控制：启动、停止、自动调节、故障自动切换等。变频柜及仪表3套1、一拖一变频柜3套，完成泵的频率控制。2、压力变送器完成压力数据采集，液位开关完成液位上、下限采集。二方案设计综述2.1设计范围本设计方案内容包括以下系统的硬件供应和软件设计： 监控系统。 PLC I/O控制柜。 变频柜及仪表。2.2设计总原则2.2.1对设计方案主要遵循以下几
3、个基本原则：实用性：保证以合理的价格切实满足需方的实际需求，具有良好的经济性，适用于我国目前常见的工艺流程和管理过程。可靠性：先需方之忧而忧，想需方之所想，保证系统的高可靠性，尽可能避免在实际使用过程中可能出现的各种问题。系统可靠性体现在以下几个方面：先进、可靠的网络系统保障系统生产数据的可靠性与实时性。严格的设备选型为系统的稳定运行奠定坚实的基础。合理的方案设计最大限度发挥设备的工作效率。先进性：系统代表目前自动化的最新水平，能最大限度并在未来的一段时间内保持一定的先进性和实用性。开放性：系统具备良好的开放性和兼容性，整个系统易于升级。高效性：系统操作简便，易于维护，保证日常业务快速处理的能
4、力。2.2.2现场控制设备设计准则由于现场站直接操作着现场的各种设备，而任何设备的错误运行或者意外停止均会影响正常生产，造成人力、才力、物力方面的经济损失。因而，处于现场的所有设备必须做到运行可靠、维护简便。另外，由于现场站必须为上位机提供准确的现场数据，并且能够根据上位机的调度指令及时地做出正确的动作，因而，现场站必须支持开放的、标准的、快速的通讯协议。综上，在设计自动化仪表以及监控系统方案时，供方遵循如下准则：所有的仪表和控制设备均有长期的使用历史，其可靠性必须为需方所证明。对各段工艺的数据采集以及运行控制由PLC完成，操作站仅提供人机交互的界面。PLC上的运行程序能在线更改。PLC模块上
5、带有完备的指示灯，指示模块的健康状况和各个端子的状态。每个端子上有明确的文字标签，确保接线正确，以及日后的维修。控制设备使用在线式不间断电源，以保证系统能够连续稳定的运行。PLC支持多种国际标准通讯协议，以便系统的升级。2.2.3监控系统设计准则根据长期的工作经验与需求分析，监控软件系统主要考虑以下几个方面：以系统正常不停机运行为主线，突出报警与报表的基本功效，强调数据库的核心地位。工业现场软件要求系统24小时不停机工作，因此在系统设计时应考虑：选择能长时间不停机运行、适应工业现场环境的工控机作为主要机型。选择成熟的软件建立系统监控系统的控制主要体现在指导控制上，即对控制策略、控制参数的调整上
6、；当然，系统含有对执行机构直接控制的机制与权利，且有很好的实时性。监控系统的主要功能反映在对运行系统数据的获取、及对数据的存储、分析、整理上。报表是这些数据分析、整理结果的最直接、有效的反映，所以应选择较好的报表制作工具来完成该项工作。监控系统应采用专业数据库方式来存储数据，而数据的分析可交由其他工作站来完成，这样可减弱专用工作站的负荷，同时采用数据库的形式保存数据可以与其他专业分析软件的接口相兼容。以图形化的方式形象地反映系统的运行情况图形(含有运行参数及曲线)是反映现场设备及系统运行最好、最直观的方式。这不仅体现在监控系统采用动画流程图、各种曲线图来反映运行的情况，也不仅体现在现场报警时监
7、控计算机显示报警图形，而且应在车间管理站上、厂级领导办公计算机上显示出现场设备和系统的运行图形，以期主管领导及上级领导对现场的运行有直观的认识，以利于管理及领导的决策。采用模块化的系统组件，减少开发周期，缩短业主与承建方相互沟通的周期。大量的时间证明，系统采用组态化的软件构成可以极大的缩短开发周期，缩短承建方与业主相互沟通的周期，能获得相互满意的结果。这是由于业主对流程图、报表、控制工艺等，都需要时刻的修订，系统承建方在现场调试期间，有很大的工作是完成业主在这方面的交互式修改。采用大众化的软件，与世界软件业的发展相一致。构成现场软件系统的组态软件有很多种，构成厂级网的方案也很丰富。为保证业主在
8、系统软件投资上的有效性及未来系统的更新换代，可以合理选用大公司生产的，即大众化的软件产品组成系统；这样可以与世界软件的发展同步，同时工厂维护工程师的培训也比较方便。2.3设计依据供方提供的系统应符合下列规范和国家标准的最新版本：ANSI/ISA S5.1 仪表符号和说明ISA S5.4 仪表回路图NEC 美国国家电气规范ANSI MC8.1/ISA RP55.1 数字过程计算机的硬件检测 其他 IEC、ISO和制造厂标准2.4设计规范设计遵循以下标准和规范： (HG/T20505-2000 ) (HG/T20507-2000) (HG/T20573-1995 ) (HG/T20638-1998
9、 ) (HG/T20508-2000 ) (HG/T20509-2000 ) (HG/T20511-2000 ) (HG/T21581-95 ) (GB50093-2002 ) (GBJ131-90 ) 2.5设计目的实现生产系统集中控制、智能运行、节约能源、人性化操作。生产自控系统通过智能化的逻辑集中控制，达到节省能耗、精确控制和操作维护方便的功效，实现对泵及其辅助设备的数据在线监视和管理控制优化，保证整个系统的长期安全、经济、合理和高效运行。三系统方案3.1 基本框架本系统是实时监控系统，依据集散控制系统设计的基本原则，可以将整个监控系统分为以下3个部分： 监控系统（触摸屏监控）。 集中控
10、制（PLC I/O控制柜）。 变频柜及仪表。3.2 系统简述系统提供丰富的控制功能，可满足现场的各种功能要求，触摸屏监控可完成系统工艺参数采集、仪表回路控制、流程画面等。及时提供现场的报警信号，以供操作人员处理参考。I/O控制柜有强大的采集、处理数据功能，数据进行时时更新功能。根据系统工艺特点、工艺设备平面布置，本自控系统设计如下监控网络结构： 1、 触摸屏监控由一台触摸屏及内置组态组成，实现所有监控对象的监测及控制任务。2、 I/O控制柜由1套PLC控制器和输入/输出模块组成，实现具体设备的事物的管理和状态采集，具有强大的采集、处理数据功能，数据进行时时更新功能。3、变频柜及仪表由变频柜及现
11、场仪表设备采集电压、电流、压力、液位等信号。具体监控内容如下：1、控制系统由触摸屏、PLC I/O控制柜、变频柜及仪表现场仪表设备组成，采用分层分级控制管理的原理，包括现场设备层、控制层和信息层三个级别。2、PLC I/O控制柜运行模式如下： 单机远程操作：需方在控制室观察运行数据和对现场设备进行启/停操作，设备之间不具有联锁关系。 PLC自动联锁通过安装在总管末端压力变送器，系统实时监测系统压力，与系统设定值比较， 启动相应的控制策略。当实际压力低于设定压力下限，系统自动调节运行中的变频器。当实际压力高于上限，系统自动卸载运行中变频器，使系统压力降低。运行过程中，当运转中的变频器故障停机，自
12、动投用备用设备。根据设备性能和能效提供最优的设备运行组合和优化负荷分配，提供先进智能的控制算法，以便最大限度的根据负载需求实现节能运行，实现最佳高效运行。对于需方特殊控制逻辑要求，双方在系统实施前，进行充分沟通，供方尽可能满足需方要求，达到系统最佳运行方案，保证良好使用。3.3一拖一变频恒压生产自控系统3.3.1蓄水池蓄水池设液位开关1台，根据该液位上下限来控制泵的开关，若由于某种原因蓄水池液位降至低限，该液位与给水泵联锁，将给水泵停止以保护水泵。3.3.3变频恒压供水控制给水泵的控制采用变频恒压供水方式，该方式根据用水量的大小来控制水泵运行的数量，达到节能降耗的目的。水压的控制由变频器来控制
13、，水泵的切换及压力信号的采集由可编程序控制器（PLC）来实现。PLC实现系统的手动/自动方式的转换，水泵及阀门的自动控制，变频器、软启动器的起停控制，水泵的变频/工频方式切换等功能。3台水泵由3台变频器采用一拖一的方式控制。3.3.3.1控制原理系统通过测到的管网压力，经变频器的内置 PID 调节器运算后，调节输出频率，实现管网的恒压供水。变频器的频率超限信号（一般可作为管网压力极限信号）可适时通知变频软起进行变频泵逻辑切换。为防止水锤现象的产生，泵的启停将联动其出口阀门。变频恒压供水原理如下图：3.3.3.2控制方式离心泵的操作可在控制室与现场两地操作，离心泵的控制可分手动与自动控制方式。当
14、二级泵房控制柜“远程/现场”旋钮置现场位置，且“手动/自动” 旋钮置手动位置时，各离心泵的启停信号由人工通过按钮给出，由变频器拖动；当“手动/自动” 旋钮置自动位置时，各离心泵的启停由压力信号给出，由变频器经过内部的PID运算，然后输出相应的工作频率；“远程/现场”旋钮置现场位置时，远程不能操作。水厂控制柜“远程/现场”旋钮置远程位置，且监控计算机上的软旋钮“手动/自动” 旋钮置手动位置时，各离心泵的启停信号由人工点击鼠标通过计算机给出，由变频器或软启动器拖动；当软旋钮“手动/自动” 旋钮置自动位置时，各离心泵的启停由压力信号给出，由变频器拖动；“远程/现场”旋钮置远程位置时，现场不能操作。转换开关旋至“自动”状态时，水泵的启停、电动阀门的启停及泵的变频/工频切换运行完全由PLC根据用水压设定情况自动调整，系统能够全自动运行，最终达到现场无人值守。整套系统应用程序包括：启动子程序；运行子程序。运行子程序包括调节子程序和电机
