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在 SIMOTION D 中，SIMOTION 的功能直接集成于 SINAMICS S120 驅(qū)動系統(tǒng)的閉環(huán)控制模塊中。因此，整個系統(tǒng)（包括開環(huán)控制和驅(qū)動）都極其緊湊且響應快速。

　　SIMOTION D 提供兩種型號：

　　SIMOTION D410-2 單軸系統(tǒng)，也可選配多軸（模塊型）

　　SIMOTION D4x5-2 多軸系統(tǒng)，四種性能型號*多提供 128 軸（書本型）

　　這種性能細分確保程度的可擴展性和靈活性。應用領域從單軸機器到高性能的多軸機器。為了實現(xiàn)可視化和操作，SIMATIC HMI 設備可通過 PROFIBUS、以太網(wǎng)或 PROFINET 進行連接，具體取決于SIMOTION D 的型號。通過 PROFINET 或 PROFIBUS 來連接分布式 I/O。

　　SIMOTION C – 模塊化和靈活性

　　SIMOTION C 是一款采用 SIMATIC S7-300 設計的運動控制器。

　　其提供兩種型號，接口不同，但運動控制功能或性能都相同。除了已經(jīng)集成的 I/O 外，兩種控制器還可通過 SIMATIC S7-300 系列的 I/O 模塊加以擴展。

引言

　　排水泵站（下簡稱泵站）作為市政建設和管理工程的主要設施，擔負著城市排水防澇的重要任務。從目前國內(nèi)大部分的泵站控制和管理來看還是處于相當 落后的狀況，與國外相比具有很大的差異。在電氣控制上，自動化監(jiān)控程度低，大部分的泵站僅有單級的常規(guī)控制。在管理水平上，大部分泵站的管理記錄和統(tǒng)計都是手工操作。泵站控制和管理沒有形成區(qū)域化的網(wǎng)絡。隨著國民經(jīng)濟的飛速發(fā)展，對市政建設和管理提出了更高的要求。所以必需對現(xiàn)有泵站控制和管理進行改造和完善。向國外無人化泵站監(jiān)控管理發(fā)展，以達到減員增效和提高管理水平的目的。該項目是以上海市浦東新區(qū)塘橋泵站為實施對象，進行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。

2.泵站工況概述

　　塘橋泵站位于上海市浦東新區(qū)塘橋路黃浦江邊，該泵站主要用于附近地區(qū)的污水排放處理和防汛抗?jié)?。服務面積240公頃，總排水量為13.8米3/秒。

　　2.1設備分布

　　同大部分的泵站一樣，其設備分布平面圖如下（圖1）所示。

　?、龠M出水閘門：用來防止黃浦江江水倒灌和泵站維修。

　?、诩兀旱叵鹿艿赖奈鬯畢R集在此集水池，集水池被不銹鋼格柵分成內(nèi)外區(qū)，污水由內(nèi)區(qū)流經(jīng)格柵除污后，到外區(qū)排入黃浦江中。集水池內(nèi)外區(qū)邊安裝有超聲波液位儀用來檢測內(nèi)外區(qū)水位和水位差。

　?、鄢蹤C：泵站裝有鋼絲繩牽引式格柵除污機2臺，除污機用于把附于格柵上的垃圾和污物從集水池中提出來處理。

　?、茏儔浩鞣浚簽楸ＷC泵站的可靠工作，泵站建有兩座800KVA電力變壓器。電力變壓器安裝有溫度監(jiān)控器監(jiān)測三相溫度，當溫度超限能自動啟動風機降溫和報警。

　?、菟梅浚禾翗虮谜景惭b了六臺180 kW的軸流水泵；在存水房裝有水位檢測器。

　?、蘅刂乒穹浚悍績?nèi)裝有進線柜2臺（柜1，13）；功率因素補償柜4臺（柜2，3，11，12）；泵開關柜（柜4-6，8-10）和聯(lián)接柜1臺（柜7）。

2.2控制要求

　　以塘橋泵站為設施對象，進行整個泵站的自動化監(jiān)控和管理的改造。

　?、俑脑毂谜镜乃每刂崎_關柜，使之具有就地和遠程控制的功能。

　?、诟脑毂谜镜墓β室蛩匮a償柜，能實現(xiàn)就地自動補償和遠程電網(wǎng)監(jiān)控。

　?、鄹脑毂谜镜淖儔浩鞣繉τ谧儔浩鰽，B，C三相溫度進行遠程顯示，高溫報警等功能；

　?、芙⒈谜镜目刂剖?，對泵站實施三級控制，在控制室內(nèi)設置自動化監(jiān)控操作臺和信號處理柜。

　?、莶捎肧IEMENS的S7-300系列PLC，對整個泵站實現(xiàn)自動化監(jiān)控 ，水泵將根據(jù)泵的狀態(tài) ，水位，雨量，電網(wǎng)狀況，閘門位置等工況自動投切。

　?、尥ㄟ^對水位差的檢測，提示或自動投切除污機。

　　⑦采用高性能的10英寸真彩LCD觸摸式顯示屏，對整個泵站進行動態(tài)監(jiān)控管理，故障報警，工況記錄和報表打印。

　?、囝A留通信接口，可通過電話線路或DDN網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)進行區(qū)域監(jiān)控和數(shù)據(jù)傳送。

　　3.硬件系統(tǒng)構(gòu)成

　　根據(jù)以上要求，我們開發(fā)研制了下述這套塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)。系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)見圖2。 主要 的配置如下。

　　3．1 PLC配置

　　泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的PLC采用SIEMENS的S7-300系列。根據(jù)系統(tǒng)要求 ，PLC總體配置如下：

　?、?處理模塊（CPU）：選用CPU314，內(nèi)存RAM擴展到64K。

　?、跀?shù)字量輸入模塊（DI）：選用SM321,共8塊（16點/塊）。處理128點輸入信號。

　?、蹟?shù)字量輸出模塊（DO）：選用SM322,4塊為16點/塊，4塊為8點/塊。處理96點輸出信號。

　?、苣M量輸入模塊（AI）：選用SM331,共3塊（8點/塊）。處理24點輸入信號。

　?、萃ㄐ拍K：選用CP340,共2塊，1塊為RS232接口，1塊為RS485接口。

　　PLC采用了四個框架，在RTU信號柜內(nèi)有三個，其中一個為備用擴展框架；另一個在操作臺內(nèi)，通過IM361擴展連接，這樣簡化了接線，大大地提高可靠性。

　　3．2觸摸屏配置

　　觸摸屏采用了日本DIGTAL公司的570 HMI（當時SIEMENS還沒有此類HMI）來 實 現(xiàn)上述要求。HMI是以RS232接口與PLC的CP340連接，采用SIEMENS的3964R的協(xié)議完成 通信。

　　3．3電網(wǎng)監(jiān)控配置

　　電網(wǎng)監(jiān)控采用法國SOCOMEC公司的DIRIS M型的電量監(jiān)控器，可檢測三相四線制的相電壓，線電壓，相電流，零線電流，有功無功功率，功率因素，頻率及相應的大值。監(jiān)控器以RS485接口采用MODBUS協(xié)議與PLC的CP340連接，傳送電網(wǎng)監(jiān)控數(shù)據(jù)。因為泵站是采用雙路電網(wǎng)進線，故應用了兩套電量監(jiān)控器，分別安裝兩側(cè)進線柜上。

　　其他的裝置的信號都是通過數(shù)字量或模擬量點出點入與PLC連接。

　　4．軟件監(jiān)控實現(xiàn)

　　塘橋泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)的軟件主要有兩部分：PLC監(jiān)控軟件和觸摸屏圖控軟件。 PLC監(jiān)控 軟件由幾大模塊組成。

　　4．1系統(tǒng)檢測和故障處理模塊

　　系統(tǒng)檢測處理所有的輸入信號，根據(jù)具體情況將作出不同響應。處理的信號有：六臺泵電機的溫度和振動；進出水閘門狀態(tài)；存水房液位；防火防盜安全；兩臺電源變壓器溫度；雨量；四臺功率因素補償柜工況；電網(wǎng)工況（電壓欠壓和過壓監(jiān)控；三相電流過載監(jiān)控；缺相監(jiān)控；三相不平衡監(jiān)控；功率過載監(jiān)控；功率因素監(jiān)控；電量累計）；污水池水位等。

　　系統(tǒng)故障分類為三級:一級故障定義為。當發(fā)生此類故障，將禁止所有控制輸出。聲光報警，記錄打印，在顯示屏上顯示故障類型和解決方法。只有在排除故障，按人工復位鍵后系統(tǒng)恢復正常工作。二級故障定義為次級。當發(fā)生此類故障時將禁止故障點的控制輸出，系統(tǒng)作自動調(diào)正繼續(xù)當前操作。故障報警和恢復同一級故障。三級故障定義位。當發(fā)生此類故障時，僅聲光預警，不中斷當前操作。根據(jù)系統(tǒng)中產(chǎn)生的各種故障實施相關的故障聲光報警和記錄。此刻觸摸式顯示屏進入故障報警畫面，顯示故障內(nèi)容，性質(zhì)，地點，時刻和解決方案，并打印。

　　4．2除污機和排水泵的運行處理

　　泵站有兩臺除污機,系統(tǒng)對除污機的工況進行監(jiān)控。故障信號置位，置二級故障報警，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理。根據(jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關指示燈。機同時在觸摸式顯示屏上顯示。當除污機柜上的選擇開關選擇遠控，操作臺在泵自動運行前，*行排污操作。采用水位差檢測，則根據(jù)水位差標志實施自動排污。在自動排污時，先在現(xiàn)場聲光預警，再運行裝置。

　　泵啟動柜有六臺與操作臺相聯(lián)進行控制。

　?、佼敼收闲盘栔梦唬枚壒收蠄缶?，由<系統(tǒng)故障處理>模塊處理。

　?、诟鶕?jù)信號狀態(tài)點亮或熄滅有關指示燈。 

　?、郛敱瞄_關柜上的選擇開關選擇遠控，在操作臺上可實施四種泵運行方式：手動方式；自動方式；預抽空方式；檢修方式。

　?、茉诓僮髋_上對每臺泵設置有各自的狀態(tài)指示燈；手動操作按紐和選擇開關。

　?、輪闻_泵的選擇開關有四檔：停止；檢修；手動和自動。當設置手動檔時可實施手動或預抽空操作。在自動檔時則允許該泵進入系統(tǒng)自動運行組態(tài)。

　?、拊谙到y(tǒng)操作上設置有三檔的選擇開關：停止；自動和預抽空。<停止>禁止所有泵的運行；<自動>允許單臺泵選擇開關設置在自動檔的泵進入自動運行組態(tài)。<預抽空>允許單臺泵選擇開關設置在手動檔的泵預抽空運行。

　?、弑玫膯雍屯Ｖ挂訒r依次投入和退出。

　　⑧泵的基本聯(lián)鎖條件：A.一級故障，電源故障禁止所有泵運行；B.泵電機故障，泵啟動柜故障禁止對應泵運行；C.泵的不同運行要附合上述泵啟動柜，操作臺之間的正確設置；D.水位聯(lián)鎖。

　?、岙敐M足上述不同聯(lián)鎖條件，泵可進入手動，檢修,預抽空或自動運行。

　?、庠诒米詣舆\行時,要根據(jù)水位點和水位區(qū)來確定需運行的泵數(shù)；判斷能投入自動組態(tài)的泵是否滿足上述要求，如不滿足，則故障報警；如可組態(tài)的泵多于所需投入運行的泵，則依據(jù)這些泵運行時間累計數(shù)小的泵投入運行。隨著水位降低，逐步退出當前運行時間長的泵。

　　SIMOTION C240 是采用模擬量設定值接口和步進驅(qū)動器的應用的理想解決方案。它具有四個內(nèi)置驅(qū)動器和編碼器接口，非常適合機器改裝項目。

　　SIMOTION C240 PN 可用于基于 PROFINET 的機器自動化項目。這種控制器具有三個 PROFINET 端口，除支持 TCP/IP 和 RT 通信外，還支持具有 IRT 功能的 PROFINET。它能夠操作采用 PROFIdrive 行規(guī)的 PROFINET 驅(qū)動器以及 PROFINET I/O（如高速 SIMATIC ET 200SP）。

　　兩種型號都另外配備兩個 PROFIBUS 接口，通過這兩個接口可以連接支持 PROFIdrive 行規(guī)和標準 I/O 的驅(qū)動。除此以外，兩個控制器還具有工業(yè)以太網(wǎng)接口，從而提供更多的通信選項。

　　SIMOTION P – 對其他任務開放

　　SIMOTION P 是一款基于 PC 的運動控制系統(tǒng)，具有兩種型號：

　　SIMOTION P320-4 E（嵌入式）

　　處理器：高性能 Intel i3 處理器

　　存儲器：內(nèi)部 CFast/外部可訪問 CFast

　　操作系統(tǒng)：Windows Embedded Standard 7

　　SIMOTION P320-4 S（標準型）

　　處理器：高性能型 Intel i7 處理器

　　存儲器：內(nèi)置固態(tài)硬盤 (SSD)/外部可訪問 CFast

　　操作系統(tǒng)：Windows 7 Ultimate

　　由于 PC 中不含旋轉(zhuǎn)部件，SIMOTION P320-4 系統(tǒng)適用于惡劣環(huán)境中的應用。兩個 PC 都配有針對 SIMOTION 的常見實時擴展系統(tǒng)。這就意味著，除了 SIMOTION 機器應用程序以外，還可能隨時運行其他 PC 應用程序，例如 SIMOTION 工程系統(tǒng)、操作員應用程序、過程數(shù)據(jù)評估例程或標準的 PC 應用程序。

　　借助其的處理器性能，SIMOTION P350-4 特別適合對性能要求較高的應用（如具有高動態(tài)配置和壓力控制回路的液壓應用）。

　　SIMOTION P320-4 特別適合惡劣的操作環(huán)境。由于其尺寸小，因此對于許多可用空間有限并且需要設計非常堅固的應用均是選擇。

　　SIMOTION P320-4 可通過各種不同的 SIMOTION 工業(yè)平板顯示器來操作 (IFP)。提供了不同的屏幕大小，既可以使用鍵盤和鼠標，也可以使用觸摸屏進行操作。

　　這兩個型號都標配有一個現(xiàn)場總線接口，其形式為集成式 PROFINET 接口（3 個端口）。IsoPROFIBUS board 板可安裝在擴展插槽內(nèi)以實現(xiàn) PROFIBUS 應用。IsoPROFIBUS 板具有兩個附加 PROFIBUS 接口。

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