6SL3060-4AH00-0AA0連接電纜

原有系統構成：
　　（1）本地中心站,采集水廠的設備狀態,采用西門子S5-115U.
　　（2）取水和1號加壓泵站，采用西門子S5-115U
　　（3）2號加壓泵站控制系統，采用西門子S5-115U
　　（4）在市內的東南西北和最高處和處安裝了測量水管壓力站，采用西門子S5-100U。用抄表的人工方式來記錄設備狀態　　

用戶需求：

隨著時代的進步，和對工藝的進一步的要求，要實時對各個站的管道壓力、流量及各個的閥門開關的狀態進行監視和控制，從而降低了故障率和提高了對此系統的反應時間，更好保證城市供水。并把各個站的所有設備的數據送到中心監控站里，進行監控，和電子統計。　　

實現方案：

在水處理廠中心站與各個泵站和測壓站之間，由于距離較遠達幾十公里，我們決定采用無線電通訊方式，并且因為大山的阻礙，在取水1號加壓泵站，2號加壓泵站控到中心站之間，設立了中繼站進行轉發。而水處理廠中心站與6個市內的測壓站之間由于距離較近直接通過無線電通訊。
　　 這個項目的主要問題是無線電通訊的任務，如何在已有的S5系列的設備上，加上無線電通訊呢。根據現有的實際情況，在不動原有西門子S5-115U的基礎上，決定在此基礎上加入西門子的Sinaut產品的ST1系列模塊來實行無線電通訊。Sinaut ST1是基于SIMATIC S5的程序控制的系統，由硬件模塊和軟件軟件模塊組成。適用各種自動化的任務，完整的無線電通訊方式，允許數據傳輸到或近或遠的地方。數據能夠通過專線，或者各種PTT網絡（GSM,ISDN,撥號Modem,無線電通訊等）等方式傳送。
　　 Sinaut ST1硬件包括，TIM模塊(遙控接口模塊，即S5-PLC通訊功能模塊)，modem（ 用于數字量和模擬量相互轉換）,無線電臺（無線電發射裝置）。軟件是Sinaut TD1軟件包。這樣我們在STEP5的基礎上，用TD1這個擴展軟件包進行對硬件TIM板編程。把水處理廠中心站作為主站，其他站作為從站。以直接輪巡的方式逐個采集各個從站的信息，并且這樣的方式只有當從站發生數據發生變化時，才進行數據的傳遞，大大的加快了數據的更新速度和硬件設備的使用壽命。

　　系統圖如下：　　

上位機顯示:

我們采用監控組態軟件，從中心站的PLC中采集數據，實時的反映整個系統（本地站，無線電遠程站）的狀態。主要顯示部分包括：水廠控制工藝圖、運行狀態表、報警和歷史數據的查詢，統計報表、趨勢圖。控制工藝圖反映水廠的各個泵站的運行狀態，并且以動態的圖形、數據和實時的現場保持一致，運行狀態表中反映主要設備的開關狀態、現場儀表的參數、累計值（流量，水位，濁度，溫度,PH,壓力等）。報表，每天打印一份主要設備的狀態的日報。除了在顯示器上顯示外，并且把主要數據顯示在電子顯示屏上。此系統投運以來一直正常工作，達到了預期的實施效果

6SL3060-4AH00-0AA0連接電纜

一、簡介

   ZR200型旋挖鉆機是湖南省長沙市長沙中聯重工科技發展股份有限公司（簡稱中聯重科）自主研制開發的一種建筑基礎工程中成孔作業的施工機械。中聯重科是我國工程機械制造業的，主要從事建筑工程、能源工程、交通工程等國家重點基礎設施建設工程所需重大技術裝備的研發制造。

   中聯重科ZR200型旋挖鉆機是一種大口徑樁基工程的高效成孔設備，采用卡特彼勒專用可拓展履帶底盤、自行起落折疊桅桿、可伸縮鉆桿和液壓先導控制。具有自動檢測孔深、垂直度自動調整、回轉自動定位、彩色液晶觸摸屏直接監控顯示工作狀態參數和防誤操作的邏輯功能控制，是大口徑樁基礎工程的的成孔設備。據統計，在相同的地層中，旋挖鉆機的成孔速度是傳統轉盤鉆機的5～10倍。在國外發達國家旋挖鉆機早已作為灌注樁的主要施工機種。近幾年旋挖鉆機在國內已廣泛應用于鐵路、公路橋梁、市政建設、高層建筑等地基礎鉆孔灌注樁工程。右圖為中聯重科ZR200型旋挖鉆機照片。

   ZR200型旋挖鉆機的控制系統采用西門子S7-200系列plc的CPU224主模塊、EM223擴展模塊及EM222擴展模塊各一個，實現對旋挖鉆機液壓系

   統電磁閥的自動控制、外部傳感信號檢測及與液晶觸摸屏通訊實現人機界面等功能。

   二、控制系統方案設計

   旋挖鉆機結構復雜、外部傳感裝置分布較多、各機構動作邏輯性強，且作業時工況惡劣、機身振動強烈，需要設計采用質量可靠、功能豐富的控制部件以完成其控制功能。同時操作人員也需要通過清晰、直觀的人機界面對設備進行全面的掌握與控制。

   通過選型對比，設計方案上采用西門子S7-200系列PLC作為控制系統的核心實現對旋挖鉆機的全面控制、日本PROFACE品牌GP系列液晶觸摸屏作為人機界面對話設備，與外部傳感裝置、液壓執行機構組成機電液一體化系統。下圖為控制系統結構框圖：

   觸摸屏作為人機界面對話設備，主要進行鉆進深度、回轉角度的顯示、深度設置、時間校對、及實現有關功能切換、按鈕、指示、系統調試等功能。共設有：主作業畫面、參數設置畫面、報警記錄畫面、系統調試畫面。其中主作業畫面是操作人員工作時的主要對話界面。下圖為主作業畫面圖：

   三、控制系統主要功能

   西門子S7-200系列PLC是西門子公司為用戶解決中小型自動化控制的主力產品。它具有運算速度快、功能齊全、性能可靠、可靈活組合等特點，在全球的中小型自動化控制領域應用非常廣泛。以下重點介紹S7-200系列PLC在旋挖鉆機上的應用。

   1、雙向高速計數信號檢測

   S7-214CPU模塊具有多路高速計數輸入檢測端口，可靈活設計實現多路單向、雙向計數信號的檢測。在旋挖鉆機上應用其雙向高速計數功能實現了上車回轉角度檢測、鉆頭鉆孔深度檢測。

   旋挖鉆機上車部分為液壓驅動的獨立旋轉機構。在設計中采用旋轉編碼器檢測其轉動角度，通過對編碼器A、B兩路脈沖信號的檢測，PLC的雙向高速計數輸入端可準確計算出旋挖鉆機上車的相對角度（0-360O）變化值。

   同時PLC的復位信號輸入端檢測編碼器的C相信號，在上車每次回轉至編碼器的一固定位置時將高速計數器內變量清零，可消除各種原因造成的計數誤差，保證計數的準確性。

   鉆頭鉆孔深度檢測的原理與上車回轉角度檢測基本相同，但復位信號采用按鈕輸入，由操作人員根據情況校準鉆頭深度零位值。在檢測運算中計數值為鉆頭深度變化值。

   2、左右控制手柄多路按鈕信號的檢測

   旋挖鉆機的控制主要通過駕駛座椅左右兩個控制手柄的多個按鈕控制實現，通過對PLC的指令編程，可轉換實現按鈕信號的上升沿、下降沿、延時控制等多種邏輯功能。

   3、外部傳感信號的檢測

   西門子S7-200系列PLC輸入信號檢測采用光耦隔離電流信號檢測，可隔離輸入信號線上因各種原因引起的非正常電氣信號，電流信號檢測方式可有效防止外部強干擾對正常信號的檢測。同時各輸入端輸入信號的濾波時間可根據需要分別設置。

   旋挖鉆機各機構動作頻繁、控制復雜，在使用中容易因誤操作造成設備損壞。在設計中對各機構關鍵部位均安裝了外部傳感裝置檢測其狀態，當出現緊急情況時PLC將通過外部傳感裝置信號控制相應機構立即保護動作，保護人身和設備安全。

   4、實現對液壓執行機構的控制

   西門子S7-200系列PLC的繼電輸出模塊可直接控制液壓系統的直流電磁線圈，只需在電磁線圈兩端并接外部抑制二極管，可較好的保護并延長內部繼電器觸點的使用壽命。

5、與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊實現方便、直觀的人機界面對話顯示。

利用214CPU模塊上的485通訊接口與PROFACE的GP系列液晶觸摸屏通訊，將PLC檢測計算的旋挖鉆機各參數直觀的顯示在觸摸屏上，同時可直接通過觸摸屏實現對液壓系統的控制和調試。

   plc在中聯重科ZR200型旋挖鉆機的應用中，能很好的實現所需的各種功能，以下為總結的設計體會。

   直流供電型PLC可正常工作在DC20.4V-28.8V的標稱值內，實際應用中可滿足旋挖鉆機DC24V的供電環境下，并能承受點火及作業過程中的各種干擾，非常適合工程機械的柴油發動機24V電源環境；豐富的高速計數端口適合與各種傳感裝置匹配進行信號檢測；CPU模塊內部集成的PPI通訊接口可實現多種方式的數據通訊，與多種觸摸屏端口方便的實現通訊傳輸