惠州市中信充水式橡胶坝自控系统的设计方案.doc

惠州市中信充水式橡胶坝自控系统 概述： 中信汤泉充水式橡胶坝建于惠州市小金汤泉九龙潭下游，由于建于高架桥下方，橡胶坝的上下游水位由人工目测进行，以后在进行橡胶坝的升降操作。造成了操作工作量大，测量不准确， 橡胶坝升降的效率不高。本文现对橡胶坝自控系统方案设计如下： 一、自控系统的构建 ???惠州市中信充水式橡胶坝的自控系统是由现场仪表和执行机构、信号采集控制和人机界面（监控）设备三部分组成。自控系统的构建主要是指三部分系统形式和设备的选择。本执行机构主要是根据工艺的要求由工艺专业确定，预留自控系统的接口，仪表的选择将在后面的部分进行描述。信号采集控制部分主要包括基本控制系统的选择以及系统确定后控制设备和必须通讯网络的选择。人机界面主要是指现场值班室监视设备的选择。 1、 基本系统的选择 ??? 目前用于充水式橡胶坝自控系统的基本形式主要有三种DCS系统、现场总线系统和基于PLC控制的系统。从规模来看三种系统所适用的规模是不同。DCS系统和现场总线系统一般适用于控制点比较多而且厂区规模比较大的系统，基于PLC的控制则用于小型而且控制点比较集中的控制系统。基于PLC的控制系统属于高度集成的控制系统，其人机界面和信号采集控制可能都处于同一个机器内，本工程区域比较小，控制点较少，因此采用基于PLC的控制系统。 ???本工程的控制点在20点左右，模拟量只占20％左右，属于规模比较小的类型，而且这些控制点基本集中在充水式橡胶坝安装区域，因此本工程采用PLC作为基本控制系统。 2、设备配置的选择 对于本工程来说只是提供了一个从现场到监控层的信息通道，但信号的采集和执行命令的下达仍然需要由控制器和现场的IO模块来完成。控制集中，在软件编程和调试方面具有很大的优势。这种方式对工程的现场安装布线施工影响比较少。本工程控制点的规模施工调试工期比较短，选用了性价比比较高的这种方式作为主控的组成方式即由西门子S7 200系列IO模块组成，主控CPU选用S7 214系列。 3、人机界面设备的选择 ??人机界面设备是直接与操作管理人员进行交流的监控视备，一般由两部分组成，即现场控制设备和现场监视设备。现场监视设备可以是PLC机或是触摸屏，监视设备应在兼顾投资的情况下，保证操作管理人员可以对整个充水式橡胶坝全面直观的监视与控制。??? 现场监视设备一般在比较重要的单元或控制事务比较大的从站中设置，以便操作人员及时对现场情况进行处理。本工程的规模比较少，从操作距离来看并不大，因此可在不设现场监视系统的情况下保证现场与中控室的联络畅通。 二、自控系统的仪表选择 ??? 仪表系统遵循“工艺必需、计量达标、实用有效、免维护”的原则进行设计，仪表配置如下：1；上游水位配置超声波水位差测量仪表1套；（采用太阳能电池组供电，并安装防雷设备 ）2；坝前水位配置超声波水位差测量仪表1套； 3；坝后水位配置超声波水位差测量仪表1套； 4；水泵机房配置水泵进出水管执行机构和压力测量仪表6套； 5；坝体标高配置激光测距测量仪表1套； 6；水泵现场控制柜配置西门子S7 200PLC 1套； 自控拓补图 三、自控系统的功能设计??? 自动控制系统除了保证充水式橡胶坝的正常运转外，还有可以提高充水式橡胶坝的整体优化水平等，本工程的功能设计主要归纳如下；1、单体设备控制??? 对单体设备来说其控制分为二个层次，其优先顺序为现场手动控制、PLC自动控制，这样现场发现设备故障时可以最快的速度切断故障设备的运行，最大程度地降低设备的损坏程度。在整个系统中，单体设备的损坏时保证系统其它无关联设备的正常运转。2、现场手动控制 注水；按启动水泵按钮，开始对水坝注水作业。依据四个监视点传送的实时数据，按停止水泵按钮，停止注水作业。 排水；按启动排水阀按钮，开始对水坝的水排放作业。依据四个监视点传送的实时数据，按停止排水阀按钮，停止排水作业。 3、PLC自动控制 注水；依据管理人员的设定值与四个监视点传送的实时数据进行比较，实时数据低于设定值启动水泵，开始对水坝注水作业。实时数据等于设定值，停止注水作业。 排水；依据管理人员的设定值与四个监视点传送的实时数据进行比较，实时数据低于设定值启动排水阀，开始对水坝排水作业。实时数据等于设定值，停止排水作业。 以上操作过程全由PLC自动控制，无需人工干预操作。 四、自控特点： 1、低投资：投资少???在自控系统的总线技术选取上、现场I/O控制设备和监控设备的选取上，均采用了性价比较高的产品。如PLC采用西门子S7-200系列等。2、低费用：运行费用低???依托自动控制系统，充水排水实现液位、流量控制，克服了人工切换启停水泵，坝体标高，坝前坝后水位难以控制现状。3、管理操作简便??? 本自控工程在上位软件二次开发