引言
《世紀(jì)星組態(tài)軟件》是在PC機(jī)上開發(fā)的智能型人機(jī)接口(HMI)軟件系統(tǒng),運(yùn)行于 Windows 98/2000/NT/XP 中文操作系統(tǒng)平臺,全中文界面。產(chǎn)品在開發(fā)和設(shè)計過程中,采用國際先進(jìn)的組態(tài)理念,吸收當(dāng)前國內(nèi)外先進(jìn)組態(tài)軟件的優(yōu)秀成果,并經(jīng)過嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)測試和眾多行業(yè)的現(xiàn)場實(shí)踐。
《世紀(jì)星組態(tài)軟件》作為一個實(shí)時的人機(jī)界面實(shí)用程序生成器,可以產(chǎn)生在管理級別上的監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集(SCADA)程序?!妒兰o(jì)星組態(tài)軟件》由開發(fā)系統(tǒng)(CSMaker)和運(yùn)行系統(tǒng)(CSViewer)兩部分組成。CSMaker 和 CSViewer 是各自獨(dú)立的 世紀(jì)星組態(tài)軟件Windows 32 位應(yīng)用程序,均可單獨(dú)使用,兩者又相互依存,在開發(fā)系統(tǒng)中設(shè)計開發(fā)的畫面應(yīng)用程序必須在運(yùn)行系統(tǒng)中才能運(yùn)行。
《世紀(jì)星組態(tài)軟件》運(yùn)行系統(tǒng)是世紀(jì)星的實(shí)時運(yùn)行環(huán)境,用于顯示開發(fā)系統(tǒng)中建立的動畫圖形畫面,并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與 I/O 服務(wù)程序的數(shù)據(jù)交換。它通過實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集到的各種數(shù)據(jù),并把數(shù)據(jù)的變化用動畫的方式形象地表示出來,同時完成報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、趨勢曲線等監(jiān)視功能。
概述
供水系統(tǒng)是國民生產(chǎn)生活中不可缺少的重要一環(huán)。傳統(tǒng)供水方式占地面積大,水質(zhì)易污染,基建投資多,而最主要的缺點(diǎn)是水壓不能保持恒定,導(dǎo)致部分設(shè)備不能正常工作。變頻調(diào)速技術(shù)是一種新型成熟的交流電機(jī)無極調(diào)速技術(shù),它以其獨(dú)特優(yōu)良的控制性能被廣泛應(yīng)用于速度控制領(lǐng)域,特別是供水行業(yè)中。由于安全生產(chǎn)和供水質(zhì)量的特殊需要,對恒壓供水壓力有著嚴(yán)格的要求,因而變頻調(diào)速技術(shù)得到了更加深入的應(yīng)用。恒壓供水方式技術(shù)先進(jìn)、水壓恒定、操作方便、運(yùn)行可靠、節(jié)約電能、自動化程度高,在泵站供水中可完成以下功能:
(1)維持水壓恒定
(2)控制系統(tǒng)可手動/自動運(yùn)行
(3)多臺泵自動切換運(yùn)行
(4)系統(tǒng)睡眠與喚醒,當(dāng)外界停止用水時,系統(tǒng)處于睡眠狀態(tài),直至有用水需求時自動喚醒
(6)泵組及線路保護(hù)檢測報警,信號顯示等將管網(wǎng)的實(shí)際壓力經(jīng)反饋后與給定壓力進(jìn)行比較,當(dāng)管網(wǎng)壓力不足時,變頻器增大輸出頻率,水泵轉(zhuǎn)速加快,供水量增加,迫使管網(wǎng)壓力上升。反之水泵轉(zhuǎn)速減慢,供水量減小,管網(wǎng)壓力下降,保持恒壓供水。
一般供水方式,多為用水量調(diào)節(jié)開停泵數(shù)量,壓力偏小時加泵,壓力偏高時減泵。傳統(tǒng)控制方式為人工手動控制,存著如下缺點(diǎn): 操作方式落后,人為因素很大;管理方式落后,無法建立嚴(yán)格科學(xué)管理體制;設(shè)備運(yùn)行不合理,維修量大,使用壽命短;能耗高、機(jī)械磨損大,生產(chǎn)成本高;采用自動恒壓供水系統(tǒng),可以大大改善供水性能,穩(wěn)定供水壓力,節(jié)約電能。
系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
系統(tǒng)采用一臺變頻器控制多臺水泵以循環(huán)工作方式,中心控制器為PLC可編程控制器,以設(shè)定壓力和反饋壓力為控制目標(biāo),以PID為控制算法組成閉環(huán)控制系統(tǒng)。以降壓啟動柜或軟啟動器作為工頻運(yùn)行回路或獨(dú)立后備系統(tǒng)。實(shí)時采集水網(wǎng)參數(shù)、電網(wǎng)參數(shù)、電機(jī)溫度、設(shè)備運(yùn)行狀態(tài),達(dá)到優(yōu)化運(yùn)行、可靠保護(hù)、確保供水、節(jié)約電耗。
控制方式
以出口總管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo),以供水時間、季節(jié)為參考值,合理組合開泵臺數(shù),減少開停泵次數(shù),達(dá)到穩(wěn)定水壓、節(jié)電供水之目。
1、調(diào)節(jié)開、停泵組數(shù)量和變頻調(diào)速泵轉(zhuǎn)速,達(dá)到調(diào)節(jié)管網(wǎng)水壓目,穩(wěn)定供水壓力。
2、調(diào)節(jié)精度:-0.1Mpa~+0.1Mpa。
3、以管網(wǎng)水壓為控制目標(biāo),達(dá)到高效節(jié)能供水。
4、以24小時為周期,用水量不同可上分段設(shè)定供水壓力,PLC依據(jù)設(shè)定值自動運(yùn)行。
5、以“先入先出”為準(zhǔn)則,對水泵進(jìn)行優(yōu)化組合,循環(huán)投切。 對變頻機(jī)組負(fù)荷實(shí)時計算,確定各泵開、停時間,使各泵高效區(qū)段工作并磨損均勻。
6、閥門自動控制。工作程序?yàn)椋?/p>
開泵----檢測泵出口水壓----壓力達(dá)到設(shè)定值時開閥----檢測閥門開盡限位。
關(guān)閥----檢測閥門關(guān)盡限位----停泵。
7、PLC精確控制,使泵組變、工頻運(yùn)行實(shí)現(xiàn)無擾動切換。并保證各泵磨損均勻。
8、對供水量計算,限制泵組臨界狀態(tài)頻繁起停。
9、每臺泵組后備手動軟起控制功能,確保故障情況下不間斷供水。
10、水壓異常報警,低水池水位過低自動停機(jī),用水量極小時自動停機(jī)。
11、軟啟動,減少了單泵啟動電流、沖擊和水泵機(jī)械磨損,延長設(shè)備使用壽命。
12、PLC與上位監(jiān)控站連網(wǎng)功能。
13、自動運(yùn)行,遠(yuǎn)程運(yùn)行,手動運(yùn)行。手動運(yùn)行為最高優(yōu)先權(quán)。
14、 監(jiān)測所有設(shè)備相關(guān)參數(shù):電機(jī)電壓、電流、溫度、運(yùn)行時間、運(yùn)行狀態(tài)、出口水壓、閥門 狀態(tài)、閥門故障、水池水位、管網(wǎng)水壓、水質(zhì)參數(shù)。 中心控制室進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)通訊,協(xié)調(diào)生產(chǎn)。
15、 對排污泵進(jìn)行實(shí)時監(jiān)控和自動控制。
技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)分析
1、水泵其揚(yáng)程(H)、流 量(Q)、轉(zhuǎn)速(N)和軸功率(P)之間存如下關(guān)系: Q=K1*N H=K2*N2 P=K3*H*Q=K1*K2*K3*N3=K*N3
由此可見,水泵出口流量與轉(zhuǎn)速成正比,揚(yáng)程與轉(zhuǎn)速平方成正比,消耗軸功率與轉(zhuǎn)速三次方成正比。對水泵進(jìn)行調(diào)速運(yùn)行,對供水流量與壓力進(jìn)行調(diào)節(jié),有著非常明顯節(jié)能效果。當(dāng)變頻泵運(yùn)行45Hz時。比工頻運(yùn)轉(zhuǎn)節(jié)電27%。P(45)/p(50)=(45/50)3=73%
2、應(yīng)用變頻調(diào)速可以用水需求量對水泵流量進(jìn)行無級調(diào)整,減少開停工頻泵次數(shù),減少對電網(wǎng)及水泵機(jī)械沖擊,延長設(shè)備使用壽命,大大減少爆管危險性,減少工程維修費(fèi)用和跑水浪費(fèi),間接節(jié)約了成本。
3、供水施工經(jīng)驗(yàn)和運(yùn)行數(shù)據(jù)分析,一般每天可分為幾個檔次壓力供水,其直接節(jié)電率10%以上??紤]減少維修費(fèi)用,延長設(shè)備使用壽命,提高管理水平和自動化監(jiān)控能力等間接節(jié)能效率,總節(jié)能率可達(dá)18%以上。
上位機(jī)監(jiān)控軟件
《世紀(jì)星組態(tài)軟件》是PC機(jī)上開發(fā)智能型人機(jī)接口(MMI)軟件系統(tǒng),它以Windows 98/2000/NT/XP 中文平臺作為其操作系統(tǒng),全中文界面,并充分利用了Windows各種便利功能。
《世紀(jì)星組態(tài)軟件》由開發(fā)系統(tǒng)和運(yùn)行系統(tǒng)組成。開發(fā)系統(tǒng)是《世紀(jì)星組態(tài)軟件》集成開發(fā)環(huán)境,軟件開發(fā)者這個環(huán)境中完成界面設(shè)計、數(shù)據(jù)庫定義、動畫連接、硬件設(shè)備安裝、網(wǎng)絡(luò)配置、系統(tǒng)配置等。該系統(tǒng)具有先進(jìn)完善圖形生成功能;數(shù)據(jù)庫中有多種數(shù)據(jù)類型,能合理抽象控制對象,能非常簡單、方便對數(shù)據(jù)報警、趨勢曲線、歷史數(shù)據(jù)記錄、安全防范等進(jìn)行操作;開發(fā)者利用其豐富圖形控件和自定義圖庫功能,可以大大減少設(shè)計界面時間;簡單而實(shí)用編程命令語言,開發(fā)者不需要編程經(jīng)驗(yàn)就可以設(shè)計完成實(shí)際工程;方便硬件設(shè)備安裝向?qū)Ш腿嬷С謬鴥?nèi)國際工控底層設(shè)備,徹底實(shí)現(xiàn)工控現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集和監(jiān)控功能。
運(yùn)行系統(tǒng)是《世紀(jì)星組態(tài)軟件》系統(tǒng)實(shí)時運(yùn)行環(huán)境,用于顯示開發(fā)系統(tǒng)中建立動畫圖形畫面,并負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)庫與硬件設(shè)備數(shù)據(jù)交換。運(yùn)行系統(tǒng)能實(shí)時而形象反映現(xiàn)場所有參數(shù)和實(shí)際情況;實(shí)時數(shù)據(jù)庫管理從工業(yè)控制對象采集各種數(shù)據(jù);可把數(shù)據(jù)變化用動畫方式形象表示出來,同時完成實(shí)時和歷史報警、歷史數(shù)據(jù)記錄、實(shí)時和歷史趨勢曲線等監(jiān)控功能;可生成歷史數(shù)據(jù)文件,用于追憶歷史事件;靈活方便組態(tài)式報表,可充分滿足用戶各種報表需要。
工藝過程
1、主畫面
2、PID 調(diào)節(jié)
3、打印報表
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監(jiān)控
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數(shù)據(jù)采集
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變頻
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