基于Profibus的高水头水利机械试验台控制系统的设计

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CR(Communication Relation),建立对象字典OD(Object Dictionary)。WinCC为SIEMENS公司生产,它只支持与该公司S5/S7 PLC直接连接,与其他PLC只能通过Windows提供的DDE技术实现通信。Softing公司提供了DDE Server软件,实现了与WinCC的Profibus通信。

1.3 PLC

PLC选用NAiS公司的FP10SH。

2 控制系统功能

控制系统除了控制两台水泵电机、两台测功机以外,还需要控制28个电动阀、4台砝码电机、8台油泵电机、3台真空泵电机、4台排油泵电机、2台润滑电磁阀,通过阀门的开关控制水的流向与流量来满足用户的试验要求。

2.1 定水头

调节水泵转速使其稳定在某一数值,此时水头一定;调整测功机转速为某一数值,工况稳定2～4分钟后,采集有关数据。试验过程中,要求保持水头不变。在水泵电机安放码盘采集电机转速,使DCS500构成闭环控制。水泵转速由IPC键盘输入。

2.2 定转速

调节测功机转速,使其稳定在某一数值,此时测功机转速一定;调整水泵转速为某一数值(即调整水头),工况稳定2～4分钟后,采集有关数据。DCS500对测功机转速构成闭环,稳定测功机转速。

2.3 飞逸试验

调节测功机转速为某一数值,保持测功机转速不变调节水泵转速,使测功机输出力矩近似为零(该工况下,测功机时作发电运行,时作电动运行),采集有关数据。试验过程中要求水泵电机转速不变,由DCS500调节。

2.4 流量校准

系统设有两个流量校正罐,用于标定系统中的流量计。校准前先确定所标流量值,然后启动水泵电机,并不断调节水泵电机的转速,此时注意观察流量值,当流量值达到所需要的数值时,使水泵电机稳定在当前的转速(此时水在标定管路中循环)。设定好折向器切换时间,待工况稳定后,接通电磁阀,计时开始,同时把管路中的水切换到校正罐中。计时时间到,电磁阀断开,此时水又切换到标定管路中,下调水泵电机转速,稳定在某一转速,读取有关数据。然后把水排掉,再标定下一点。

2.5 手动/自动无扰切换

为使系统检修和调试方便,系统设计了专用手动键盘,操作人员通过键盘可以单独控制某个阀门的动作,不受互锁的约束。系统采用NAiS Remote I/O模块,可以使键盘在异地操作。手动/自动切换时,阀门状态保持不变。

系统采用PLC作为主控制器,简化了系统,保证了系统的高可靠性和易维护性;Profibus实现完全的数据传输,避免了电磁干扰,使系统达到了设计的精度要求;实现了不同设备之间的数据共享;Profibus的灵活性为系统的扩展提供了方便条件。以工业现场总线为核心的系统设计方案将成为工业界应用的主流。

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