【正文】 流道設計，例如，在泵站設計過程中會提前進行大量的模型試驗和數(shù)值模擬，控制進水池內(nèi)的旋渦和二次流，想辦法降低流道水力損失。由于國外泵站的自動化程度較高，故一般總能通過變頻或變角調(diào)節(jié)，使水泵的工作點處于最高效率區(qū)，從而適應不同水位和不同流量的變化要求，泵站裝置效率一般在70%以上。這一點是我國泵站與國外泵站的主要區(qū)別之一。其主要原因，是國外非常注意水泵及流道內(nèi)的水壓力脈動的控制，從而降低由此引起的結(jié)構振動、噪聲等問題。④高新技術的采用越來越多。三維計算流體動力學（CFD）工具在近幾年也被引入到泵站的設計和流場分析過程中，可通過數(shù)值模擬的方法預判流道內(nèi)哪里有旋渦、哪里有脫流，從而通過優(yōu)化手段改進流道設計。⑤水泵的效率越來越高。由于一些新的理論與技術，如三維反問題設計方法、計算流體動力學方法和激光快速成形系統(tǒng)等的應用，水泵的效率、高效區(qū)帶寬、汽蝕余量、壓力脈動指標等都得到了很大改善。⑥泵站的智能化程度逐漸提高，供水成本逐漸降低。因此，發(fā)達國家的泵站都配備了先進的智能化遠程控制與調(diào)度系統(tǒng)， 從硬件和軟件兩個方面保證泵站運行的安全、穩(wěn)定和高效。國外機電排灌比較發(fā)達的國家，如日本、美國、荷蘭、澳大利亞、俄羅斯等，都制定了若干適合本國國情的泵站專業(yè)技術標準，其中代表性的有美國水力協(xié)會《泵站進水設計標準》和日本農(nóng)林水產(chǎn)省的《泵站工程設計規(guī)范》等。例如，僅就泵站進水池而言，日本已頒布了6 套設計標準， 標準發(fā)布機構和年份分別為JSME—1984，MLIT—1996，MAFF—1997，（1）泵站監(jiān)控系統(tǒng)的方案設計對該水廠送水泵站監(jiān)控系統(tǒng)設計的整體思路為：采用PLC＋IPC形式，整個系統(tǒng)可分為監(jiān)控管理層和現(xiàn)場測控層。系統(tǒng)軟件開發(fā)平臺采用北京亞控自動化軟件公司開發(fā)的組態(tài)王軟件。本論文主要部分分為四章。第二章主要介紹控制系統(tǒng)要求及總體設計。第四章主要是軟件設計包括組態(tài)王軟件在本課題的應用，主要包括組態(tài)王得一些基本情況和實際制作的控制界面。用戶界面：系統(tǒng)提供友好界面和方便地控制。報警功能：系統(tǒng)自動報警功能，并能記錄故障的時間、原因等信息。保存數(shù)據(jù)：系統(tǒng)具有自動保存數(shù)據(jù)和與其他應用程序交換數(shù)據(jù)的功能。根據(jù)設計要求和工業(yè)特點，采用分布式控制系統(tǒng)——IPC+PLC系統(tǒng)。實現(xiàn)對泵站的啟停，液位監(jiān)測，流量監(jiān)測，壓力監(jiān)測等功能。它采用了可編程程序的存儲器，用來在其內(nèi)部存儲邏輯、順序控制、定時、計數(shù)和算術運算等操作的指令，并通過數(shù)字式和模擬式的輸入和輸出，控制各種類型機械的生產(chǎn)過程；而有關的外圍設備，都應按易于與工業(yè)系統(tǒng)連成一個整體，易于擴充其功能的原則設計。而PLC是一種工業(yè)控制計算機。CPU是以分時操作方式來處理各項任務的，計算機在每一瞬間只能做一件事，所以程序的執(zhí)行是按順序依次完成相應各項電器的動作，所以它屬于串行工作方式。第一部分是上電處理。第二部分是掃描過程。先完成輸入處理，其他完成與其他外設的通信處理，再次進行時鐘、特殊寄存器更新。當CPU處于RUN方式時，還要完成用戶程序的執(zhí)行和輸出處理，再轉(zhuǎn)入執(zhí)行自診斷檢查。PLC每掃描一次，執(zhí)行一次自診斷檢查，確定PLC自身的動作是否正常，如果CPU、電池電壓、程序存儲器、I/O和通信等是否異?；虺鲥e。PLC運行正常時，掃描周期的長短與CPU的運算速度、I/O點的情況、用戶應用程序的長短及程序情況等有關。若用于高速系統(tǒng)要縮短掃描周期時可從軟件上同時考慮。概括而言，PLC是按集中輸入、集中輸出，周期性循環(huán)掃描的方式進行工作的。圖31PLC運行圖PLC工作過程的中心內(nèi)容PLC是按圖31所示運行框圖進行工作的。分析上述掃描過程，如果對遠程I/O、特殊模塊、更新時鐘和其他通信服務等枝葉的東西暫不考慮，這樣掃描過程就只剩下“輸入采樣”、“程序執(zhí)行”和“輸出刷新”三個段子。下面對這三個階段進行詳細分析。接著系統(tǒng)進入程序執(zhí)行階段，在此階段和輸出刷新階段，輸入映像寄存器與外界隔離，無論輸入信號如何變化，其內(nèi)容保持不變，直到下一個周期的輸入采樣階段，才重新寫入出入端的新內(nèi)容。2. 程序執(zhí)行階段進入程序執(zhí)行階段之后，一般來說（因為還有子程序和中斷程序的情況），PLC按從左到右、從上到下的步驟執(zhí)行程序。然后進行相應的運算，最新的運算結(jié)果馬上存入到相應的原件映像寄存器中。3. 輸出刷新階段在用戶程序執(zhí)行完畢之后，原件映像寄存器中所有輸出寄存器的狀態(tài)（接通/斷開）在輸出刷新階段一起轉(zhuǎn)存到輸出鎖存器中，通過一定方式集中輸出，最后經(jīng)過輸出端子驅(qū)動外部負載。PLC對輸入/輸出的處理原則根據(jù)上訴工作特點，可以歸納出PLC輸入/輸出處理方面必須遵守的一半原則：（1） 輸入映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸入端子板上各輸入點在上一刷新期間的接通和斷開狀態(tài)。（3） 輸出映像寄存器的數(shù)據(jù)取決于輸出指令的計算結(jié)果。（5） 輸出端子的接通和斷開狀態(tài)，由輸出鎖存器決定。其組要組成有:1. 中央處理單元（CPU）2. 存儲器3. 輸入/輸出單元4. 電源部分5. 擴展接口6. 通信接口7. 編程設備8. 其他部件： 現(xiàn)代自動化機械設備上使用PLC非常普遍，取代了很大一部分傳統(tǒng)繼電器控制電路，這是因為PLC具有先天的綜合優(yōu)勢，下面是我結(jié)合了近十年的自動化控制經(jīng)驗來告訴大家十大優(yōu)勢： 功能強，性能價格比高　　一臺小型PLC內(nèi)有成百上千個可供用戶使用的編程元件（如計時器，計數(shù)器，繼電器等），有很強的功能，可以實現(xiàn)非常復雜的控制功能?！　∮布涮R全，用戶使用方便，適應性強　　可編程序控制器產(chǎn)品已經(jīng)標準化，系列化，模塊化，配備有品種齊全的各種硬件裝置供用戶選用。楞編程序控制器的安裝接線也很方便，一般用接線端子連接外部接線。　　可靠性高，抗干擾能力強　　傳統(tǒng)的繼電器控制系統(tǒng)中使用了大量的中間繼電器、時間繼電器。PLC采取了一系列硬件和軟件抗干擾措施，具有很強的抗干擾能力，平均無故障時間達到數(shù)萬小時以上，可以直接用于有強烈干擾的工業(yè)生產(chǎn)現(xiàn)場，PLC已被廣大用戶公認為最可靠的工業(yè)控制設備之一?！　LC的梯形圖程序一般采用順序控制設計方法。對于復雜的控制系統(tǒng)，梯形圖的設計時間比設計繼電器系統(tǒng)電路圖的時間要少得多。完成了系統(tǒng)的安裝和接線后，在現(xiàn)場的統(tǒng)調(diào)過程中發(fā)現(xiàn)的問題一般通過修改程序就可以解決，系統(tǒng)的調(diào)試時間比繼電器系統(tǒng)少得多。梯形圖語言實際上是一種面向用戶的一種高級語言，可編程序控制器在執(zhí)行梯形圖的程序時，用解釋程序?qū)⑺胺g”成匯編語言后再去執(zhí)行。PLC或外部的輸入裝置和執(zhí)行機構發(fā)生故障時，可以根據(jù)PLC上的發(fā)光二極管或編程器提供的實時梯形圖的狀態(tài)迅速的查明故障的原因，用修改程序或更換模塊的方法可以迅速地排除故障。PLC的配線比繼電器控制系統(tǒng)的配線要少得多，故可以省下大量的配線和附件，減少大量的安裝接線工時，可以減少大量費用。并能實現(xiàn)地顯示出當前機械設備的工作狀態(tài)和工作流程，對生產(chǎn)管理和現(xiàn)場維修帶來極大的方便。多以通過實踐檢能夠很好的完成本文的要求。在用自由口協(xié)議與組態(tài)王通訊錢，需要先下載亞控公司提供的自由口通訊參數(shù)設置為9600,8,1，無校驗。組態(tài)王中通訊參數(shù)設置與其一致。⑶可配置PPI通訊卡通過PPI協(xié)議與組態(tài)王通訊，在組態(tài)王中定義設備時選擇：西門子aS7200a通訊卡，設備地址根據(jù)設備確定：可配置EM277通訊模塊實現(xiàn)PLC通過ProfibusDP協(xié)議與組態(tài)王通訊，實現(xiàn)DP通訊需要以下軟件配置：● +SP2以及以上版本● 需要購買西門子提供的SoftnetDP,，用于實現(xiàn)對主站組態(tài)地址定義，從站類型定義，以及I/O配置，從站參數(shù)賦值信息等。組態(tài)王中設備定義的變量可參看相關幫助。組態(tài)王分別通過對主站輸出區(qū)和輸入?yún)^(qū)得操作實現(xiàn)對PLC的寫數(shù)值和讀數(shù)值。例如：若與PLC電阻器連接的流量傳感器在空流時產(chǎn)生0值，在滿流時產(chǎn)生9999值。.本系統(tǒng)是基于西門子S7200的PLC實現(xiàn)對泵站的硬件系統(tǒng)設計。隨著社會的發(fā)展和進步，城市排洪防澇的問題日益突出。針對這兩方面的要求，PLC的控制方案應運而生，即PLC的泵站監(jiān)測系統(tǒng)。下面是泵站的工藝流程。圖32泵站工藝流程圖對泵站的控制要求基本要求是：（1） 實現(xiàn)泵站的自動化（2） 泵站各泵可以手動可以自動（3） 各泵可以實現(xiàn)變頻啟動（4） 實現(xiàn)各泵輪流使用（5） 根據(jù)水位的變化實現(xiàn)泵的啟?？刂葡到y(tǒng)的輸入/輸出信號的名稱、代碼、及地址分配編號如下表所列，水位在沒淹沒時為0，淹沒時為1。所以選用CPU224和擴展模塊EM222(8入/6繼電器輸出)以及2個EM231（4AI）。圖33PLC系統(tǒng)組成電氣控制系統(tǒng)原理圖包括主電路圖、控制電路圖和PLC外圍接線圖。四臺電動機分別為MAMAMA3和MA4。圖34電控系統(tǒng)主電路圖2. 控制電路圖如圖35所示為電控系統(tǒng)控制電路圖。手動運行時可用按鈕SF1~SF8控制4臺水泵的啟停，自動運行時系統(tǒng)在PLC程序控制下運行。對變頻器頻率復位時只提供一個干觸點信號。圖35電控系統(tǒng)控制電路圖3. PLC外圍接線圖如圖36所示為PLC及擴展模塊外圍接線圖。簡介　　分為兩類：一類為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位變送器，浮球式液位變送器，磁性液位變送器，投入式液位變送器，電動內(nèi)浮球液位變送器，電動浮筒液位變送器，電容式液位變送器，磁致伸縮液位變送器，侍服液位變送器等。 　　靜壓投入式液位變送器（液位計）適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。4～20mA、 0～5v、 0～10mA等標準信號輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。采用特種的中間帶有通氣導管的電纜及專門的密封技術，既保證了傳感器的水密性，又使得參考壓力腔與環(huán)境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩(wěn)定性。 工作原理：　　用靜壓測量原理：當液位變送器投入到被測液體中某一深度時，傳感器迎液面受到的壓力公式為：Ρ = ρ . + Po式中： 　　P ：變送器迎液面所受壓力 　　ρ：被測液體密度 　　g ：當?shù)刂亓铀俣?　　Po ：液面上大氣壓 　　H ：變送器投入液體的深度 　　同時，通過導氣不銹鋼將液體的壓力引入到傳感器的正壓腔，再將液面上的大氣壓 Po 與傳感器的負壓腔相連，以抵消傳感器背面的 Po ， 　　使傳感器測得壓力為：ρ . ，顯然 , 通過測取壓力 P ，可以得到液位深度。在補償溫度 0 ～ 70 ℃范圍內(nèi)，溫度飄移低于 %FS ，在整個允許工作溫度范圍內(nèi)低于 %FS 。 　　◆固態(tài)結(jié)構，無可動部件，高可靠性，使用壽命長。 　　主要技術參數(shù)： 　　工藝: 擴散硅 陶瓷電容 藍寶石 電容任選。 投入分體式液位傳感器　　適用于：水庫大壩、城市地下水監(jiān)測、供水系統(tǒng)、水文水利、石油化工、工業(yè)現(xiàn)場等液位測量與控制 投入分體式液位變送器　　⊙選用美國進口的高精度、隔離式敏感組件，性能可靠 　　⊙表壓或絕壓測量 　　⊙量程寬：1mH2O～200mH2O 　　⊙輸出：4～20mA或0～5V 　　⊙電源電壓：24VDC(12～36VDC)，mV 或恒壓12VDC 供電 　　⊙精度高，% 　　⊙100%防水防潮，防護等級IP68 　　⊙完備的電路功能，調(diào)校方便簡介液壓傳感器是工業(yè)實踐中最為常用的一種壓力傳感器，其廣泛應用于各種工業(yè)自控環(huán)境，涉及石油管道、水利水電、鐵路交通、智能建筑、生產(chǎn)自控、航空航天、軍工、石化、油井、電力、船舶、機床、液壓機械等眾多行業(yè)。 參數(shù)簡介　　量 程： ～0～1～1000(MPa) 　　綜合精度： %FS、%FS、%FS、%FS 　　輸出信號： 4～20mA(二線制)、0～5V、1～5V、0～10V(三線制) 　　供電電壓： 24DCV(9～36DCV) 　　介質(zhì)溫度： 20～85～150℃ 　　環(huán)境溫度： 常溫(20～85℃) 　　零點溫漂移： ≤177。%FS℃ 　　補償溫度： 0~70℃ 　　安全過載： 150%FS 　　極限過載： 200%FS 　　響應時間： 5 mS(上升到90%FS) 　　負載電阻： 電流輸出型：最大800Ω；電壓輸出型：大于5KΩ 　　絕緣電阻： 大于2000MΩ (100VDC) 　　密封等級： IP65 長期穩(wěn)定性能： %FS/年 　　振動影響： 在機械振動頻率20Hz～1000Hz內(nèi)，%FS 屬性特征：能感受規(guī)定的被測量并按照一定的規(guī)律轉(zhuǎn)換成可用輸出信號的器件或裝置。 　?、倜舾性侵競鞲衅髦心苤苯樱ɑ蝽憫┍粶y量的部分。 　?、郛斴敵鰹橐?guī)定的標準信號時，則稱為變送器。 　　3. 量程：測量范圍上限值和下限值的代數(shù)差。 　　5. 從復性：在所有下述條件下，對同一被測的量進行多次連續(xù)測量所得結(jié)果之間的符合程度： 　　6. 分辨力：傳感器在規(guī)定測量范圍圓可能檢測出的被測量的最小變化量。 　　8. 零位：使輸出的絕對值為最小的狀態(tài)，例如平衡狀態(tài)。 　　10. 最大激勵：在市內(nèi)條件下，能夠施加到傳感器上的激勵電壓或電流的最大值。 　　12. 輸出：有傳感器產(chǎn)生的與外加被測量成函數(shù)關系的電量。 　　14. 零點輸出：在市內(nèi)條件下，所加被測量為零時傳感器的輸出。 　　16. 遲后：輸出信號變化相對于輸入信號變化的時間延遲。 　　18. 零點漂移：在規(guī)定的時間間隔及室內(nèi)條件下零點輸出時的變化。 　　20. 靈敏度漂移：由于靈敏度的變化而引起的校準曲線斜率的變化。 　　22. 熱零點漂移：由于周圍溫度變化而引起的零點漂移。 　　24. 菲線性度：校準曲線與某一規(guī)定直線偏離的程度。 　　26. 固有憑率：在無阻力時，傳感器的自由（不加外力）振蕩憑率。 　　28. 補償溫度范圍：使傳感器保持量程和規(guī)定極限內(nèi)的零平衡所補償?shù)臏囟确秶?　　30. 絕緣電阻：如無其他規(guī)定，指在室溫條件下施加規(guī)定的直流電壓時，從傳感器規(guī)定絕緣部分之間測得的電阻值。因此通過接收到的超聲波就可以檢測出流體的流速，從而換算成流量。起聲波流量計是近十幾年來隨著集成電路技術迅速發(fā)展才