一、系統概述

根據某總部基地雨水泵站的規模及工藝要求，結合多年來南京康卓環境科技有限公司在水處理行業及多個泵站建設的成熟技術和豐富經驗，我們設計使用HMI+PLC系統為本次項目的自動化系統構成，再通過和其他各種外設的連接，從而實現對整體排水工藝的全過程自動化控制系統，并按照預定的程序對現場設備實現全方位的控制以及信號的采集和傳輸。

圖示2.1 控制原理示意圖

如上圖所示，在現場控制層，現場各設備信號輸入PLC的開關量輸入模塊（DI模塊），PLC的CPU通過邏輯運算和數據轉換成為控制信號，由開關量輸出模塊（DO模塊）輸出信號，控制各泵動作。另外通過超聲波液位計對系統的水位進行測量，并將所測的數據傳輸至PLC的模擬量輸入模塊（AI模塊），PLC根據從觸摸屏上設定的各項參數（各液位的高度）實現對系統的全自動控制。由上圖可知，在現場控制層的所有信號的采集和傳輸全部通過PLC控制柜來實現。

二、系統控制邏輯功能

系統的仿真圖（顯示在PLC控制柜的觸摸屏上）如上圖所示。主要控制設備為四臺水泵，編號如上圖依次編號。一臺超聲波液位計，用于測量實時液位作為自動控制信號。畫面顯示當前液位的測量值，設定的六個液位的設定值，及是否到達該液位（“液位指示”下方的指示燈）。同時可選擇顯示各水泵運行的時間累積。

控制方式，本系統控制方式分為：就地控制、集中手動控制、集中自動控制。

1、 就地控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在就地狀態，各泵的啟?；ゲ魂P聯，啟停操作在各泵對應的控制柜上點動按鈕操作。此模式下PLC柜上的觸摸屏僅顯示狀態，不參與控制，對應的控制按鈕無效。

2、 集中手動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態，各泵的啟?；ゲ魂P聯，啟停操作在PLC柜上的觸摸屏上點動相應按鈕執行。同時觸摸屏上顯示各泵的工作狀態。

3、 集中自動控制：此控制模式下，各泵控制柜的模式開關在遠方狀態，各泵的啟停不受人為控制，泵的狀態由PLC內設定的程序及參數自行控制。觸摸屏上顯示各泵的工作狀態。

4、 系統自動模式詳細分解：首先確定系統處于集中自動控制模式下。確認6個液位的設置參數符合實際要求（液位設定在“參數設定”頁面設定，該頁面不再附圖）。系統根據實際測量的液位自動運行，運行模式如下：

1）、液位一液位最低，為保護水泵（缺水保護），當水位由高水位回落至此水位以下時，系統自動停泵。

2）、液位二高于液位一，為啟動一臺泵的信號。

3）、液位三高于液位二，液位由液位二升至液位三，系統自動啟動第二臺泵。

4）、液位四高于液位三，液位由液位三升至液位四，系統自動啟動第三臺泵。

5）、液位五高于液位四，液位由液位四升至液位五，系統自動啟動第四臺泵。

6）、液位六為最高液位，液位由液位五升至液位六，系統發出聲光報警信號。提醒用戶液位超高（警戒水位報警）。

7）第一、二、三、四臺泵并非對應1#、2#、3#、4#泵。系統根據啟動的次數自動輪換起泵，第一次起泵第一、二、三、四臺泵對應泵為1#、2#、3#、4#泵。第二次起泵第一、二、三、四臺泵對應泵為2#、3#、4#、1#泵。第三次起泵第一、二、三、四臺泵對應泵為3#、4#、1#、2#泵。第四次起泵第一、二、三、四臺泵對應泵為4#、1#、2#、3#泵。當其中的一臺泵發生故障時，立即切換下一臺泵自動投入運行。

8）、液位是否到達的狀態由液位指示燈顯示，藍色表示未到達，紅色表示到達。液位的設定值由每液位指示燈右側的數值顯示器顯示。

9）、無論控制模式處于何種模式，各泵的運行都進行累計計時，計時時間顯示在如圖所示的控制柜右側。

三、系統選型

在整個監控系統的“心臟”——工業可編程控制器PLC的選型方面，我們經過反復、多次地比較發現，西門子公司的S7-200系列PLC正是我們所追求的高性價比的PLC產品：

性能可靠：性能上完全滿足和超越設計要求；

使用成熟：在供排水行業，電力、污水處理等行業應用；

性價比高：與其他公司PLC相比；具有品牌和質量優勢；價格適中；

網絡功能強大：這也是品牌的特點和優勢；

升級方便：從技術上可以隨時升級和代。

四、系統功能

本控制系統具有保護、控制、測量、信號采集及故障記錄等功能，這些保護按常規配置，控制有手動和自動控制功能，具有聯鎖裝置。測量包括電氣測量和非電氣測量。信號采集主要是保護裝置的動作信號、設備故障信號及其它接點信號。

控制系統采用可編程序控制器PLC進行數據采集和系統控制?？刂葡到y應對整個系統進行集中監視、管理、自動順序控制，并可實現遠方手動即軟手動操作。

控制方式使用一臺觸摸顯示器操作站作為操作平臺。通過觸摸顯示器畫面整個泵站進行監視和控制，淘汰了傳統的儀表盤臺和按鈕控制。所有運行參數、報警信號均應能打印記錄。

系統采用自動程序控制、就地操作相結合的控制方式。圖控軟件能顯示整個泵站的工藝流程及測量參數、控制方式、順序運行狀態、控制對象狀態等，并能對參數進行成組顯示、趨勢曲線顯示和棒圖顯示。當參數越限報警、控制對象故障或狀態變化時，能以不同顏色進行顯示。

系統中硬件方面的所有模件是插接式的，便于更換。系統中任一模件的故障，不影響其他模件的運行。系統具有自診斷功能，診斷至I/O模件級。在程控系統故障時，能及時給出LED自診斷故障顯示和音響報警。

軟件方面，其操作界面簡單明了，仿真效果好，所有電機成顏色、動態顯示其狀態，管路有水流效果，液面有升降效果。操作人員能夠及時查詢一次設備狀態，并可以人工打印、存儲數據。能夠顯示事件信息，事件列表，并提供了各種查詢手段，還可以進行人工置數操作，報警確認操作，可以顯示在線曲線和歷史曲線，顯示歷史報表，并且能夠打印