西门子模块6ES7235-0KD22-0XA8物优价廉
概述
目前，给水集中控制技术是供水的发展方向，是铁路减员增效、节能降耗的必然需要，更是供水达到国家饮用水水质标准的必要条件。取消手工进行水处理设备操作和凭工作经验进行调度，全面采用高科技手段，运用计算机技术、自动化技术、通讯技术为铁路给水工作服务，向科技要效率、要效益已成为大势所趋。通过实施这种先进的自动化供水工艺技术，可以tigao供水质量、可直接进行调度遥控、tigao劳动效率和改善设备状态。为此，我们在海拉尔铁路净水厂进行了给水集中控制技术的应用，效果非常显著。
1 设备概况
海拉尔净水厂负责海地区生产、生活用水。该厂由复线工程投资扩建，采用二级过滤工艺除铁除锰。水厂建成后，由于工艺比较落后,自动化程度低，只能采用手动操作，这样就使各工种的岗位人员必须配齐配全，缺一不可，凭经验进行供水调度，安全性和可靠性都无法保证。实施给水集中控制，可实现减员增效、节能降耗，并tigao供水质量。
该给水站水源井分布范围较广、水处理设备、泵房、水塔等需要监控的设备较多，处理工艺复杂。在实现给水“五遥”集中控制的过程中，我们经过反复研究讨论，设计出既经济合理，又功能完善切实可行的海净水厂给水集中控制方案。由于当前计算机技术、自动化技术、通讯技术的迅速发展，出现了各种先进的给水计量、控制设备，如超声波liuliang计、压力传感器、水泵变频器、软启动器等。它们都具有微机接口，能够接授微机指令，这些是自动控制的前提；标准的设备接口，先进的通迅设备，给自动控制提供了基础；计算机性能越来越来高，模拟仿真成为可能，为自动供水提供了条件。
2 供水调度 总体结构或主要构造
2.1 监控目标：对管网末端的水压实施监控。
遥测：管网压力
通过对管网末端压力的采集来实现末端恒压供水，达到经济运行的目的，采集出厂水压力，分析判断供水管网是否泄漏及泄漏情况，在分站计算机上生成实时、历史数据曲线及水压的上下限报警，通过无线分站与主站（水电段）计算机相互传输实时数据。
2.2 监控目标：对水源深井实施监控。
遥测：深井水位，水泵的电压、电流、电量。
遥信：水泵的启/停状态
遥控：水泵的循环软启动/停止
⑴、根据清水池水位、实现各深井水泵的自动投入或脱出，并根据水泵的效率、耗电指标及各水泵工作时间，来实现深水井群水泵的优化组合。
⑵、通过软起动器对各水泵实现软启动。并对每个水泵的电流、电压、电量监测形成实时数据和历史数据，计算机进行综合分析后，对水泵发出启、停的执行命令，从而达到低能耗指标，实现经济运行的供水目的。
⑶、具备电源缺相、短路、断路、过流、过压等各种故障报警及自动停泵，通过对水井水位的监测实现水位的下限报警和自动停泵；通过有线传至分站计算机。
⑷、采用电源互投装置，自动切换两路电源,自投自复位式。
⑸、采用软启动控制装置，每一台可驱动三台深井泵。
2.3 监控目标：对反冲洗过程（快滤池）及沉后池实施监控。
遥测：快滤池水位、沉后池水位。
遥信：电动阀开、关及开度状态。
遥控：根据水位控制电动阀启/停及开度。
遥视：图像监视反冲洗过程。
⑴、自动反冲洗：通过程序的设定按时间和水位自动对排水阀、进水阀、反冲阀、清水阀的开闭和开度进行控制，形成自动反冲洗，并且控制反冲洗强度。
⑵、强制反冲洗：通过对快滤池水位的监测及现场图像的监视，可实现程序强制反冲洗和人工操作反冲洗；保留原有现场人工操作功能；在分站计算机上生成实时数据和历史数据及水位的上、下限报警，通过有线与计算机联网。
2.4 监控目标：对曝气池实施图像监视
观察曝气池的曝气效果，通过有线将图像传至分站计算机，并在计算机上控制云台及镜头。
2.5 监控目标：对二级加压实施监控。
遥测：水泵的电压、电流、电量，出厂水liuliang，水厂出口压力。
遥信：水泵的状态。
遥控：控制1、2号水泵循环变频，3~5号水泵软启动/停止。
遥调：出水口压力设定
实现对工频泵、变频泵的电压、电流及电量监测。利用原水厂设备对liuliang、压力、清水液位进行监测，对水泵工作状态、变频器频率实施监测。
2.6 消毒控制:
遥测：管网出口余氯含量
根据在线余氯检测仪测出管网余氯含量，实现对二氧化氯消毒设备的自动运行，并在微机上显示管网出口余氯含量值。
2.7 供水调度分站（净水厂）：
⑴、各种智能横向或纵向分析，进行历年同期比较分析，辅助领导决策。
⑵、全面了解工艺流程中水厂出口压力、liuliang参数及水厂工艺设备、取供水设备、配电设备的运行参数及状态。
⑶、从取水、净水、供水、输配水信息到用电信息采集、发送、整理、统计、形成报表、棒图和曲线，更直观反映供水状况。
⑷、以管网中的水压为目标，参考高和低水压点，选择合理的机泵搭配或变频调压，达到控制目标水压，保障供水。
⑸、依据水泵按先高效后低效、先进后远等原则，平衡供水量，在保证水质和压力的前提下，力求降低能耗，实现相对经济运行。
⑹、按规定格式进行日报、月报、季报和年报，并根据要求进行查询、统计并打印。
⑺、自动记录操作日志、事件记录，可方便查询、打印
⑻、在整个监控进程中具有故障判断、报警提示、故障自动解除功能；故障指所采集的电源缺相、短路、过压、过流、欠压、三相电流不平衡、水位上、下限等。
⑼、曝气池、快滤池图像监视，在电视上四画面分割监视；在微机上图像显示，鼠标操作控制云台、镜头。
2.8 供水调度主站（水电段）：
通过无线网桥与分站计算机联网，根据权限监控分站的整个供水运行情况。
3 供水调度原理(见下图）
该给水集控系统分三部分。部分是图像监控，通过彩色摄像机采集现场工作情况，一路信号传到值班室的监视器上，另一路信号经数字转换进入微机监控，净水微机采用有线连接，段调度微机采用无线网桥传送。第二部分是核心控制部分，它经测量设备进行前端模拟量采集电压、电流、电量和liuliang等，经模-数转换后进入可编程控制器PLC进行处理，PLC处理后再将数据传至装有供水控制系统与数据服务器的微机，供控制软件处理，值班人员根据处理的结果进行监控。第三部分是调度监控及末端压力采集，压力传感器采集的压力经电台传到段调度微机，进入供水控制系统与数据服务器系统，调度监控微机内也装有供水控制系统，它通过无线网桥，与数据服务器系统进行数据查寻与控制。
4 供水调度关键技术和突破的难点
本次攻关的项目将给水工程、自动化控制工程、计算机应用和通信工程等知识完美结合起来，为优质供水服务。这是多学科综合的、科技含量非常高的新技术。
它用到的关键技术有：
⑴、在给水集中控制的过程中，实现计算机模拟仿真水处理和自动供水过程，是给水值班人员坐在计算机前面，可以了解一切供水情况。
⑵实现二级水泵末端自动恒压变频供水，达到水泵经济、节能自动运行、实现一级水泵自动经济运行。
⑶、对滤池进行自动控制、对水塔、水池等水处理设备进行自动监视。
突破的难点是计算机模拟仿真，它要把二级水泵、一级水泵、水处理设备等运行方式在计算机中用软件模拟出来，并实现对它进行集中监视与控制。
5 供水调度结语
在稳定性和可靠性都得到保证的情况下，利用高科技产品，在节能降耗、减员增效上下工夫，一方面微机按节能方式自动随时调整设备运行方式，实现经济运行。实现所有参数时时显示、超限报警。另一方面，对操作复杂的水处理设备进行自动过滤、自动反冲洗、实时监控，实现减员增效和优质供水。给水集控的投用，实现了给水班组和
1 引言
电动机的应用几乎涵盖了工农业生产和人类生活的各个领域，在这些应用领域中，电动机常常运行在恶劣的环境下，导致产生过流、短路、断相、绝缘老化等事故。对于应用于大型工业设备重要场合的高压电动机、大功率电动机来说，一旦发生故障所造成的损失无法估量。
电动机常见的故障可分为对称故障和不对称故障两大类。对称故障包括:过载、堵转和三相短路等，这类故障对电动机的损害主要是热效应，使绕组发热甚至损坏，其主要特征是电流幅值发生显著变化;不对称故障包括:断相、逆相、相间短路、匝间短路等，这类故障是电动机运行中常见的一类故障。不对称故障对电动机的损害不仅仅是引发发热，更重要的是不对称引起的负序效应能造成电动机的严重损坏。对大型电动机进行综合保护非常重要。
2 基于PLC的电动机综合保护
对电动机的保护可以分为以下几类:
在电动机发生故障时，为了保护电动机，减轻故障的损坏程度，继电保护装置的快速性和可靠性十分重要。在单机容量日益增大的情况下，电机的额定电流可达数千甚至几万安，这就给电动机的继电保护提出了更高的要求。传统的继电保护装置已经无法满足要求，微机保护应运而生。
PLC是用来取代传统的继电器控制的，与之相比，PLC在性能上比继电器控制逻辑优异，特别是可靠性高、设计施工周期短、调试修改方便、体积小、功耗低、使用维护方便。本文研究了基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的方法。
3 系统硬件设计
3.1 系统的总体结构
基于可编程控制器（PLC）的电动机综合监控和保护系统的总体结构如图1所示。
3.2 PLC机型选择及扩展
选择PLC机型应考虑两个问题:
（1） PLC的容量应为多大？
（2） 选择什么公司的PLC及外设。在本系统中，包含以下输入输出点，见附表,本系统共包括12路开关量，7路模拟量。
SIMATIC S7-200系列PLC是由西门子公司生产的小型PLC，其特点是:SIMATIC S7-200系列PLC适用于各行各业，各种场合中的检测，监测及控制的自动化，S7-200系列的强大功能使得其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能，S7-200系列具有极高的性能/价格比。
S7-200 CPU 224集成14输入/10输出共24个数字量I/O点,可连接7个扩展模块，大扩展至168路数字量I/O点或35路模拟量I/O点;13K字节程序和数据存储空间;6个独立的30KHz高速计数器，2路独立的20KHz高速脉冲输出，具有PID控制器;1个RS485通讯/编程口，具有PPI通讯协议、MPI通讯协议和自由方式通讯能力;I/O端子排可以很容易地整体拆卸，是具有较强控制能力的控制器。根据系统的实际情况，结合以上特点，SIMATIC S7-200 CPU 224完全可以作为本系统的主机。
CPU224可扩展7个模块，而其本身具有14输入/10输出共24点数字量，已无须数字量扩展模块。但由于有7路模拟量输入，故需选择模拟量输入模块。S7-200系列提供了EM231，EM232，EM235等模拟量扩展模块。根据以上技术数据，选择两个EM231作为模拟量输入模块，这样共可以扩展4×2=8路模拟量输入。
4 系统软件设计
4.1 主程序
程序开始，从输入单元检测输入量，判断KM是否闭合，如果闭合，说明电动机已经处于运行状态，此时应无法按下启动按钮，若KM未曾闭合，则说明电动机处于停机状态，可以按启动按钮。接着判断启动按钮是否按下，若是，则继续下面的程序，若否，则重新检测。如果按钮已经按下，则检测电动机是否启动，若是，则继续下面的程序，若否，则转入欠压保护子程序，若是电动机已经启动，则判断起动是否成功，若是，则继续下面的程序，若否，则转入起动保护。如果电动机已经正常起动，则绿灯亮。接着判断停止按钮是否按下，若否，则继续下面的程序，若是，则程序直接结束，开始下一次扫描。
如果停止按钮并未按下，即电动机仍然在运行中，则进行运行过程中的故障判断，检测是否发生短路故障，方法是:检测三相电流，再判断Imax是否大于整定值，若是则跳转至保护动作子程序段，电动机起动短路保护，警报响，并且短路故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生断相故障，方法是:检测三相电流，判断是否有某相电流为零，或者检测Umn，判断是否不为零，如果其中之一满足，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动断相保护，警报响，并且断相故障指示灯亮。若否，则继续下面的程序。接着判断是否发生欠压故障，方法参见欠压保护子程序说明。接着判断是否发生接地故障，方法是:检测I0，若大于整定值则跳转至保护动作子程序段，电动机起动接地保护，警报响，并且接地故障指示灯亮。接着判断是否发生过负荷故障，方法是:检测三相电流，若到达整定时限后，电流仍大于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动过负荷保护，警报响，并且过负荷故障指示灯亮。若判断未发生过负荷故障，则程序完成一次扫描，从条开始，进行第二次扫描，结束是指一个循环的结束，并不是整个程序的结束。
4.2 欠压保护子程序
在该程序段中，采集A相和C相的电压量，求出其平均值，再与整定值相比较，若小于整定值，则跳转至保护动作子程序段，电动机起动欠压保护，警报响，并且欠压故障指示灯亮。若未发生欠压故障，则直接结束本次循环。
4.3 起动时间过长保护子程序
在该程序段中，采集三相电liuliang，若发现在起动过程中，电流大于整定值，或在整定时间到达后，电流仍大于另一整定值，则跳转至保护动作子程序段，起动时间过长保护动作，警报响，并且起动故障指示灯亮。
5 结束语
通过本系统设计、试验与运行，得到如下结论:
（1） 利用PLC进行电动机综合保护硬件简单可靠。
（2） 可以采用梯形图语言进行编程，简单易行。
（3） 系统运行可靠，便于检修维护。
（4） 由于采用集成综合设计，系统体积小、功耗低、使用操作方便。
一、前言
随着国际大环境的改变，国家对节能和环保越来越重视。近几年我国建设了大量的城市污水处理厂。以下几个问题一直困扰着我们：
厂区面积大，设备分散，有的污水厂还有污水tisheng泵站，可能相距上千米；
设备种类繁多，数量大，维护不便；
成套设备较多，污泥脱水系统、消毒系统和电力监测系统通讯协议多种多样，互操作性差；
工艺参数不确定，系统调试和运营过程中需要经常调整控制程序，给工艺人员和自控厂家都带来的极大的麻烦。
为了更好的解决以上问题我们开发了一套完全网络化的、开放性的基于IT系统集成控制技术的系统架构，结合污水处理的工艺特点制作大量的工艺参数设定界面，配备的管理软件，真正的实现了系统的集中监视、分散控制、柔性调整和设备的自动管理。充分发挥了系统软硬件的功能，大大tigao了系统的自动化程度，可以实现近乎无人值守的运行条件。
二.系统的结构
整个污水处理厂的控制系统由三套三菱Q系列PLC、一套西门子S7-300PLC、两套WebAccess6.0软件、一套设备管理软件、一套故障诊断软件，一台工程节点计算机、两台监控节点计算机、一台辅助计算机、一台视频服务器、手机短信系统、UPS电源、打印机等组成。
从结构上，把这些设备和软件划分为三层网络层面：监控管理层、车间控制层、现场总线层。其结构如图1所示。
（一）监控管理层
采用当前使用普遍的以太网作为基础。以太网以其数据信赖性、通讯速度快、维护方便和价格低廉的特点，在这个系统的上位监控系统的网络和融合管理系统的网络中得到了广泛的应用，并取得了满意的结果。
我们将原来划分较为明显的管理层和监控层融合在一起，形成了融合的监控管理层，强化了管理与监控的联系，共享数据信息，tigao工厂的管理水平。
其中管理子层由辅助软件计算机和数据服务器组成，采用现代的网络技术，通讯技术和数据库技术相结合，将系统中的各种信息资源有机整理，以人性化的方式将各种资源呈现给操作者和管理者。管理子层主要由两个共享数据库的设备管理软件包和故障诊断软件包组成。
1．上位监控系统
采用网络版组态软件WebAccess6.0，完全基于B/S架构的自动化软件。
全部工程项目、数据库设置、图面制作和软件管理都可以通过Internet或Intranet在异地使用标准的浏览器完成。
采用支持分布式构架的监控节点，并把监控节点组成冗余结构，中央数据库服务器及多层式网络安全结构。
1）监控节点
监控节点连接自动化硬件设备，并可以通过网络向客户端、其他监控节点及工程节点传输数据。
2）工程节点
工程节点是一个配置数据的中央数据库服务器，客户端可以通过工程节点动态浏览监控节点的运行状况。
3）客户端
客户端可以运行在安装了bbbbbbsXP或bbbbbbs2000的工业计算机和普通计算机上，客户端通过IE浏览器，显示实时数据的动态图面，完成各种远程控制。
4）冗余系统
本上位监控系统由一台监控节点、一台冗余监控节点和一台工程节点构成冗余监控系统，两台监控节点互为冗余，系统正常运行时主监控节点完成数据通讯和数据传输，两台监控节点实时保持数据同步，客户端可以通过网络，实时监控系统运行情况。部分画面如图2、3。
图2前处理图 图3参数设定
当主监控节点出现故障时，系统马上切换到冗余监控节点，由于两个监控节点实时保持数据同步，可以实现无扰切换，保证系统稳定运行。
当工程节点故障时，监控节点会在本机上生成保存数据的临时文件，当工程节点恢复正常后，监控节点在不影响正常数据上传的前提下逐渐将临时文件中的数据上传到工程节点上，保证数据的实时性和完整性。
2．设备管理软件
设备管理软件主要解决污水处理厂设备种类多，信息量大而复杂，涉及岗位、人员众多，处理流程烦琐等问题。
该软件将设备管理中涉及到的人、物、厂商、保养、维修、运行状态等联系在一起，将监控、维修、保养、备品备件、厂商等各种管理要素有机结合在一起，协同工作并将管理过程纳入一套标准的流程控制中，实现设备资源全生命周期管理，大化利用设备资源，帮助客户tigao设备的可用性和资产管理质量。部分软件画面如图4、5。
图4系统监视画面 图5参数设定画面
设备管理软件的主要功能有：
1）网络功能
系统为B/S建构可与监控系统无缝结合，实现网络化。
2）设备厂商管理
设置详细厂商信息，将厂商的功能范围具体化，使设备在维护、采购、评定等方面的管理更加便捷。
3）设备类型参数管理
设备类型参数设定是本系统比较有特点的设计。用户可以自由的设定设备的类型参数，使每个设备的特有参数都得到体现。
4）设备组管理
本系统可以适用于各类型工厂和楼宇等各种场所，用户可以自由的添加设备组来实现设备的分类管理。
5）设备状态管理
系统能够智能地采集设备的相关数据，来计算设备的剩余寿命以及维护保养的周期等。采集数据分为在线和非在线两种模式。分别对应实际采集现场的设备数据和手动输入的数据。
6）设备维护
①设备保养：设备保养可分为定时保养（按设备运行时间进行保养）和定期保养（按照固定的时间间隔进行保养）。主要包括：保养信息登陆，保养履历查看，设备类型保养项目添加，保养消耗备品备件设定，保养提示，保养报表生成等功能。
②维修更新：主要包括设备维修信息登陆，维修履历查看，设备类型故障现象、原因、对策添加，维修更新消耗备品备件设定，设备维修状态监视等功能。
③库存管理：主要完成预备品消耗品的添加，出入库登记，件消耗履历，采购提示等功能。
④履历：对在线状态的设备运行状况进行图表表示。以折线图的形式表示设备的开关运行状态。
⑤工作计划提示：系统能够完成节假日设定，在进行设备维护设定时进行提示，避免在节假日进行维护，并可以根据维护设定，生成每个用户的工作日程，方便领导和维护人员自己进行工作安排。
⑥系统监视：系统监视是本系统的主页面，对整个系统的设备状态进行集计统计。状态分为运行、维修更新、定期保养。页面一分钟更新一次，进行实时的监控。
⑦自定义报表功能：系统支持自定义报表工具制作的各种报表。
3．故障诊断系统
故障诊断系统对现场控制系统软硬件的运行状态进行监视和故障诊断，对故障的发生状况、恢复状况进行监控和管理，对该故障发生的可能的原因，以列表的形式提供给用户进行选择确认。
可以根据现场状态判断故障发生的原因、概率和优先度，并能显示解决方案和设备的场及设备的技术资料等。以及对发生故障时的状态数据可以进行记录和图表显示。其功能框图如图6所示。
图6系统故障诊断功能框图
故障诊断系统的主要功能有：
①网络功能：系统为B/S建构可与监控系统无缝结合，实现网络化。
②数据采集：数据采集功能是故障诊断系统和现场设备数据交换的桥梁，它把现场设备状态数据取出，传送给故障诊断逻辑处理部分，故障诊断的指令通过它发给现场设备。
③故障诊断逻辑处理：故障是否发生是通过故障诊断逻辑处理部分实现，现场传送来的数据，通过故障诊断逻辑处理判断是否发生故障,如果发生