PLC控制柜解析

1、PLC控制柜一. 設計描述為保證污水處理廠污水處理過程的安全性、可靠性和生產(chǎn)的連續(xù)性，提 高污水處理廠的自動化水平，控制系統(tǒng)采用目前國內外污水處理廠廣泛應用并 取得良好效果的基于可編程序控制器（PLC）的集散型控制系統(tǒng)，并以各種儀 表及計算機監(jiān)控系統(tǒng)組成監(jiān)控和數(shù)據(jù)采集（SCADA）系統(tǒng)。集散型控制系統(tǒng)的 特點是將管理層和控制層分開。管理層主要是對全廠整個生產(chǎn)過程進行監(jiān)視； 控制層主要是通過現(xiàn)場PLC完成各自轄域內的自動控制。SCADA系統(tǒng)可理解 為通過現(xiàn)場檢測儀表和網(wǎng)絡設備完成對主要工藝流程的監(jiān)控和對生產(chǎn)過程的工 藝參數(shù)進行數(shù)據(jù)采集。污水處理流程中的各檢測儀表均為在線式儀表，變送器均帶有數(shù)字顯

2、示裝 置并向可編程序控制器（PLC）傳送標準模擬、數(shù)字信號。每個 AI/AO要求加 信號隔離器，加防雷器，DI/DO要求加繼電器隔離。PLC位于變配電所內，控制范圍為粗格柵、進水泵房、細格柵和氧化溝、 二沉池、反應沉淀池、污泥泵站、提升泵站等。輸入輸出點如下：PLC1: DI=440 DO=80AI=140 AO=20變電站具有獨立的電站微機管理系統(tǒng)，電站微機管理系統(tǒng)通過PLC1內的以太網(wǎng)交換機實現(xiàn)與管理層的網(wǎng)絡通信。電站微機管理系統(tǒng)須提供滿足開放的 以太網(wǎng)通信協(xié)議的網(wǎng)絡交換功能及硬件設備，網(wǎng)絡通信速率不小于10Mbps,通信介質采用雙絞線。自控系統(tǒng)負責電站微機管理系統(tǒng)在中控室相關圖形界面顯

3、示的設置。PLC分控站設備硬件1PLC機柜包括：CPU 模塊;電源模塊;網(wǎng)絡通訊 模塊;4 20mA輸入模塊； 420mA輸出模塊;開關 量輸入模塊；開關量輸出 模塊;機架、連接器；端子、 隔離器、避雷器等及全部 配件，提供儀表電源DI=440 DO=80AI=140AO=201套PLC觸摸屏（操作終端）15"或以上液晶含驅動 操作程序（具體見技術 要求）1套UPS3000VA/1h在線隔離式1臺通訊模塊1套以太網(wǎng)交換機模塊式，2個光纖口，4 個 RJ45 口1套三.設備性能要求（1）可編程序邏輯控制器（PLC）對可編程序邏輯控制器（PLC）有如下要求：采用國內外知名公司的最新產(chǎn)品，

4、可編程序控制器 （PLC）應選用模塊化的 分布式控制系統(tǒng)，且支持符合國際標準的開放現(xiàn)場總線協(xié)議。應考慮選擇貨源 充足中文資料豐富、備品備件方便，技術服務方便、國內有維修處的生產(chǎn)商的 產(chǎn)品。PLC的選型應充分考慮其可靠性、先進性、可擴充性，應能滿足中高控 制性能的要求，能承受工業(yè)環(huán)境的嚴格要求。平均故障間隔時間（ MTBF）為 15年。PLC的輸入輸出控制點應有20%的余量，并予留30%空槽。輸入輸出 模塊均需具備隔離性能。全部模塊必須可帶電插拔（RIUP）a） CPU 雙機熱備的冗余配置，即支持電源冗余、 CPU冗余、以太網(wǎng)冗余、總 線冗余，熱備無擾切換時間0 50mso同時應提供冗余的擴展I

5、/O通訊網(wǎng)絡。任 何部件的故障或者異常關斷都應能夠自動切換到備用系統(tǒng)。 PLC內部采用32位的高性能工業(yè)級微處理器，主頻533MHz,支持實 時的多任務操作系統(tǒng)；程序存儲器16MB,數(shù)據(jù)存儲器64MB,掉電保持區(qū) >1MB;內存分布為程序區(qū)和用戶數(shù)據(jù)區(qū)，采用完全的自動內存分配機制，開 發(fā)人員無需人工分配系統(tǒng)內存，縮短開發(fā)時間并保證程序的可維護性； 數(shù)字量I/O點數(shù)50000點；模擬量I/O >3000點； 布爾指令執(zhí)行時間0 0.013ms/1k; 定時器/計數(shù)器：不限點具有RUN運行模式、PROGRAM編程模式、REMOTE遠程模式鑰匙開關, 便于用戶使用方便。CPU自帶鋰電池，

6、對用戶程序和數(shù)據(jù)進行保存。PLC必須能夠提供包括梯形圖（LD）、指令表（IT）、功能圖塊（FDB）、結構化文本（ST）、順序功能流程圖（SFC）、連續(xù)功能圖（CFC）在內的符合IEC1131-3標準的靈活的編程語言支持，數(shù)據(jù)格式應符合 IEC1131 標準。用戶程序、I/O內存或系統(tǒng)參數(shù)能夠以文件形式存放于數(shù)據(jù)存儲卡或CPU內存中。I/O擴展通訊網(wǎng)絡：所有擴展I/O站與處理器之間應采用符合IEC61158國 際標準的冗余現(xiàn)場總線連接。主站和擴展I/O站的背板應采用同系列規(guī)格的底板，所有的I/O模塊須 采用和CPU對應同一系列的模塊。所有的I/O模塊的配置及編制通過軟件實現(xiàn)，無跳線及 DIP開關

7、；所有輸出模塊支持在系統(tǒng)故障時輸出預置功能；完整的自診斷功能，可以在運行中自動診斷出系統(tǒng)的任何一個部件的故 障，并且在監(jiān)控軟件中及時、準確地反映出故障狀態(tài)、故障時間、故障地點及 相關信息。在系統(tǒng)或工藝設備發(fā)生故障后，I/O狀態(tài)應返回到工藝要求預設置的 安全狀態(tài)上。支持目前主流通訊協(xié)議，如 TCP/IP、PROF舊US-DP、MODBUS、自由口協(xié)議。PLC處理器符合工業(yè)環(huán)境中使用標準；在背板電源和用戶端電源不斷開的 情況下CPU、I/O模塊、通訊模塊及可拆卸端子排等必須能夠支持帶電插撥。PLC機架應為金屬式框架，并具備模塊機械鎖定裝置，模塊的安裝、拆卸 無需螺絲刀的任何的特殊工具，PLC系統(tǒng)，

8、包括背板、各種插槽式模塊都應符 合完全的無風扇設計要求。b）電源模塊電源：220VAC±10%。工作電壓：85265VAC;頻率范圍：4763Hz工作溫度：060C ；保存溫度：085C；相對濕度：595%;電源模塊提供浪涌保護和隔離保護功能；c） I/O模塊指標： 數(shù)字輸入模塊（DI）:輸入點數(shù)：16點輸入電壓：24VDC 支持帶電插撥；各模塊具有光電隔離功能，每個輸入點都具有狀態(tài)指示隔離：系統(tǒng)與現(xiàn)場間500VAC/1min 數(shù)字輸出模塊（DO）:輸出點數(shù)：16點輸出類型：24VDC,另配中間繼電器進行隔離，觸點容量 220VAC , 5A 支持帶電插撥；具有回讀功能；各模塊具有光

9、電隔離功能，每個輸出點都具有狀態(tài)指示隔離：系統(tǒng)與現(xiàn)場間500VAC/1min模擬輸入模塊(AI):輸入點數(shù)：8點輸入范圍：4-20mA 分辨率：16位 支持帶電插撥；隔離：系統(tǒng)與現(xiàn)場間500VAC/1min模擬輸出模塊(AO):輸出點數(shù)：4點輸出范圍：4-20mA分辨率： 12位或以上具有回讀功能；隔離：系統(tǒng)與現(xiàn)場間500VAC/1min；通道間500VAC/1min；輸出建立時間： 2ms精度： 0.3%商量程 支持帶電插撥；(2)隔離裝置根據(jù)開關量信號輸入輸出點配置繼電器以隔離 PLC與被測控的設備。根據(jù)模擬量信號輸入、輸出點配置隔離器以隔離 PLC與被測控的設備.連接所有信號電纜的端子排

10、并使信號正常工作。承包商應提供完整的信號連接表，它應清楚地表明各種信號名稱和端子排 上的位置。承包商應將信號組合如下：數(shù)字輸入、數(shù)字輸出、模擬輸入、模擬輸出數(shù)字組和模擬組應適當分開，使相互交叉耦合達到可以忽視的程度。(3)系統(tǒng)防雷單元系統(tǒng)中凡是經(jīng)過電纜由室外進入室內的信號線（采用光纜的除外）、PLC 的電源線，由室內饋出到室外儀表的電源線、信號線等均需安裝防雷器、浪涌 吸收裝置。防雷器應選用質量可靠、市場占有率高的國際知名品牌產(chǎn)品。1）信號線防雷器的主要技術性能指標在防雷器安裝后，對原有線路無影響，且安裝使用方便。可多次反復使用，雷擊后可恢復功能。殘壓：0 2.5倍工作電壓（測試電壓為6KV/

11、3KA）工作溫度：-40 C -+70 C,響應時間： 1 ns每線對地泄流： 10KA2）電源線防雷器的主要技術性能指標正常工作電壓符合我國電網(wǎng)要求工作溫度：-40C+70C可多次反復使用，雷擊后可恢復功能。響應時間： 25 ns每線對地泄流： 64KA,殘壓0 1000V。全保護功能：具有L-N、L-G、N-G保護功能，具有工作狀態(tài)顯示功能。（4）分控站不間斷電源（UPS）及子站電源切換裝置UPS是提供現(xiàn)場PLC和現(xiàn)場儀表的電源。UPS是靜態(tài)整流器/逆變器型，并有儲能電池，要求輸出為正弦波，并應 對指定的設備提供不間斷電源。它應安排成在主電源不符合規(guī)定要求時，避免 設備的破壞或擾動。在正常

12、狀態(tài)，電源應通過整流器 流電器向儲能電池供電并向逆變器供電。 通常由電源經(jīng)過逆變器向荷載供電。在主電源有故障時，應由電池通過逆變器 向荷載供電。當電源恢復正常，荷載供電應恢復到正常，電池應自動充電。在任何情況 下，向荷載供電應保持不斷。 對UPS輸入的要求如下：電壓220VAC單相頻率50HZ輸入功率因數(shù)一一0.97輸入諧波反饋=<5%抗浪涌保護能力一一符合EN50091-2 EN50082-2 對UPS輸出的要求如下：電壓220VAC±3%頻率 50HZ±0.2%正弦波失真率<3%UPS荷載一一按承包商的設計容量再加 20%電池容量3KVA 1小時。在控制子站

13、PLC2-1、PLC2-2機柜內設置電源自動轉換開關，由電氣配電 系統(tǒng)提供兩路電源，實現(xiàn)欠壓、斷相時的自動轉換，保證子站配電系統(tǒng)的可靠 性。要求該自動轉換開關具有以下功能：具有電氣和機械雙重聯(lián)鎖裝置，確保電源可靠工作。具有欠壓、斷相、防止二次重合閘等保護功能。開關轉換采用電機驅動，切換可靠平穩(wěn)，無沖擊、抗干擾。執(zhí)行斷路器要求選用國際知名品牌產(chǎn)品。(5) PLC機柜A、概述(a)除非用戶同意，所有的機柜都要有統(tǒng)一的外形尺寸，以便于安裝， 另外，每個屏要有20%的空間，以便遠期修改和增加元件，機柜的結構和所有 內部連線要符合IEC標準的具體要求。(b)所有機柜要有完整的裝配，在制造廠內要安裝好儀器

14、并接線。(c)所有電氣工作，要根據(jù)電氣章節(jié)的應用要求。(d)環(huán)境要求：各機柜均放置在室內。B、溫度控制為了保持機柜內溫度低于各元件允許的最高溫度，要提供強制的通風。(a)風扇為220V, 50Hz電源來自機柜內電源，風扇要有防護手指免受 傷害措施。(b)風扇要有可清洗的濾網(wǎng)，噪聲要滿足標準要求。(c)機柜要提供通氣孔和強制通風，以防止內部安裝的設備使得溫度過 高，除了靠墻安裝的屏，一般的機柜的通氣孔要放在機柜的背面，頂部和底部， 通氣孔被壓制成金屬片結構，對靠墻安裝的設備，通風孔要放在其兩側，當機 柜內部產(chǎn)生的熱量不能由風扇來調節(jié)時，要提供致冷系統(tǒng)。C、機柜的結構(a)用2mm厚的鋼板裝配柜體

15、，每一個門要用單獨一片鋼板制做，當鋼 板焊接時，要求焊縫接合片應是平實光滑的，屏的開孔要剪切，沖孔或鉆孔， 孔的周邊要求平整。(b)用角鋼做角鋼框架，一般的用 2的角鋼構成機柜的框架，整個框架 強度要允許柜體整體提升而不要擠壓和變形，除非特殊說明，要提供吊環(huán)，為 裝配和安裝期間起吊提供方便，當機柜一個接一個安裝時，它們的前面板要有 可靠的螺栓連接，柜體要有墊片保證水平。(c)每個機柜都要提供足夠的尺寸，全部儀表和控制門，門要逆時針打 開，門緣在頂部和底部要有轉軸，以便于平滑開啟，門的鎖緊程度應保證在門 關上時，能將門墊片壓入10%,在門的背部要做加固，用梯形鋼或角鋼，以免 儀表等控制設備對門造

16、成擠壓或偏移，門要用不小于 1/4不銹鋼插銷懸吊在連 續(xù)的絞鏈上。(d)在內部提供安裝板，用于所有儀器，控制部分和端子板安裝。D、機柜噴漆(a)最終的外殼要用聚氨脂漆或環(huán)氧樹脂漆噴涂，機柜的內部、外部顏 色在協(xié)商會上確定。(b)所有鋼制柜體，都要經(jīng)過內部和外部的表面予處理、涂底漆和噴漆。 要噴砂并去除小銹皮、銹斑、油脂和油污、充實所有未填滿處，并使噴砂平整。用環(huán)氧樹脂金屬底漆刷柜的內部和外部，用 2種成分的環(huán)氧樹脂刷二層罩面，在罩面之間砂要平整。在安裝后還要修補柜體漆面。E、銘牌(a)對機柜前面板安裝的設備要提供薄片狀的白色或彩色酚醛樹脂標牌， 上面刻有黑色字母，標牌要用2個自攻螺絲安裝在機柜

17、上。(b)機械模壓，背面粘合的標牌要標記出儀表、端子板、繼電器、熔斷 器端子點和內部斷路器的標志號。F、機柜電氣(a)內部線路(i )電源線和控制線應是銅線。(ii)電線要有線槽支持，線槽填充度不能超過 60%。(iii)要提供帶有接地線的220V AC電源插座，每個需要220V電源的設 備，要提供帶有地線的接頭，用于連線，機柜內不能有暴露在外的端子相接觸，電源線和AC控制線要在一個封閉的線槽內，和低壓的信號回路隔離開來。(iv)端子板：要滿足下列要求提供充足的端子，滿足目前和20%的余量，要將機柜內備件和端子板連 好線。提供螺栓壓緊：耐壓要求不小于 500V。在端子板底部要有一個標記并且還應

18、有一個貫穿整個端子板標記條，上面用不同號碼標記每個端子，號碼應打印的。按照所需的尺寸和型號的線選擇端子板，端子板要有標志，用打印的標志號標出可使用的系統(tǒng)。(v )現(xiàn)場連接的端子板將作為現(xiàn)場機柜的一部分。(vi)為了安全起見，每個回路應有斷路器或熔斷器保護；220VAC的回路應裝斷路器，能承受250V, 2500A的短路容量，24V DC回路應為快速響應 的玻璃管式熔斷器，對于420mA回路為1A,用于單獨儀表供電為3A0斷路 器和熔斷器應選用國際知名品牌產(chǎn)品。(Vii)提供2條接地銅排，一條用于信號和屏蔽接地，一條用于設備和控 制屏接地，信號接地母排安裝在獨立的支座上。(b)機柜內電源分配(i

19、)每個機柜要提供所需的220V AC , 50Hz的電源，每個機柜要保證 饋電線路的進出。(ii)機柜內提供一個主回路斷路器和每個單獨回路的斷路器。主回路應 和各支路的規(guī)格要配合好，以確保支路的故障僅僅能將支路斷路器跳閘，而不 影響主回路控制器，機柜內的電源回路布置要做到門打開后，能夠清楚地看到 全部斷路器的進出線。(iii)按照控制和儀表所需，提供 220V的配電斷路器，配電線路要有回 路號標志。(iv ) 220V配電線路應為帶接地的單相三極回路。(v)對于有熔斷器保護的回路要求；每一個熔斷器下不能超過20個設備。當多單元并列運行時，不要接在一個回路上，以防止一個支路故障影響 整個系統(tǒng)運行

20、。不能超過允許的載流量。機柜的照明和維護用照明要由一個獨立電源支路提供。(c)信號線在機柜內信號線和控制電纜要分開，如果必要，二者要垂直交叉。信號電 纜要用銅絲編織屏蔽層或100%一一聚脂屏蔽層，等級為60C,信號電纜的 額定電壓值為300V。(d)機柜內的信號分配(i)機柜外的420mA信號將是隔離的。(ii)儀表回路的接線要在機柜內和端子相接，在相同回路的儀表要通過 柜內足夠的端子轉接，不允許儀表間的相互連線。(e)直流供電器(i )功能將220V、50Hz的輸入轉換成相適應的DC出電源。(ii)性能輸出電壓：24± 0.5V, DC輸出電流容量：2A DC 40C負載和線性調節(jié)：土 0.1%輸出波形：1.5mV均方根(出)特點短路保護：自動短路保護過電壓保護：內部安裝過電壓保護器，強制輸出低額定值。浮地輸出：允許正負端接地或浮地。輸出隔離：輸出與輸入，輸出與地隔離為 300V。(iv)連線端子式(v )包裝全部封裝在一起，安裝在屏的側壁底部。(Vi)電源220V, AC ±10%, 50Hz。(f)繼電器繼電器應采用國際一流品牌繼電器分為輸入繼電器和輸出繼電器。繼電器具有良好的耐蝕性接點。繼電器具