蒸汽管网监控自动化解决方案PLC

1、一、 用户站自动化系统：1、系统功能² 能精确测量用户侧的管内压力、温度和流量，并能将各测量值传送给位于供热首站的监控系统。² 能通过手动和自动的方式控制管道进气的控制阀门的开度，并能将阀门开度及相关状态信号显示在监控系统中。² 能实现系统的自动调节，使被控量保持在设定值。2、系统组成系统以西门子公司力推的S7-1200PLC为控制核心，安装与之配套的KTP600精简型触摸屏，可显示各参数值并进行可视化操作。系统现场层均采用智能化程度高的国外进口阀门和仪表，支持PROFIBUS-DP/PA、HART等常见总线协议的通信方式，也可以通过PLC模拟量模块将4-20mA

2、或者0-10V的模拟信号进行输入或者输出，能精确采集压力、温度、流量、阀门开度等数据，并能对阀门开度进行自动或者手动控制。本系统与位于供热首站的监控系统通过GPRS的方式进行无线通信，既能满足远距离通信的要求与实时性，又节省了线路铺设的成本。A、现场总线通信方式系统组成B、模拟量信号传输方式系统组成2.1、系统被控元件选型该系统主要元器件包括控制管道流量的调节阀、测量蒸汽温度的温度变送器、测量管内压力的压力变送器，以及测量蒸汽流量的流量计。本系统选用国外进口的元器件，功能强、测量精确、质量好、可靠性高。具体选型见下表。名称选型品牌数量备注电动液压阀SKD60执行器+VVF61法兰二通阀siem

3、ens1套蒸汽最高温度220度，最大承重4000KP压力变送器SITRANS P DSIIIsiemens1套带故障诊断的数字变送器，支持HART、PROFIBUS-PA协议温度变送器SITRANS T3K PAsiemens1套与传感器连接，自动把信号转为数字量，支持PROFIBUS-PA协议质量流量计SITRANS F C（MASS6000变送器+MASS2100传感器）siemens1套多参数测量设备，自带存储单元，先进的诊断功能，可选PROFIBUS-DP/PA、MODBUS、HART等通讯模块2.2、系统控制元件选型控制系统是实现自动化与智能化的关键部门，本系统的控制器件主要选取西门

4、子S7-1200PLC及其配套扩展模块。CPU选型为1214C，具有14个数字量输入点、10个数字量输出点和两路模拟量输入，并能在右侧扩展最多8个信号模块；自带以太网口1个，并能在左侧扩展3个通信模块。通过CM1241 RS485/422通信模块和KTP600触摸屏组成显示单元。MD720-3模块做为西门子专业GPRS调制解调器，与CM1241 RS232通信模块搭配实现监控系统与PLC间的无线通信，注意在连接之前要将已经开通GPRS业务的SIM卡插入MD720-3。通过HART协议与PLC通信的智能仪表，首先需要经过ET200M分布式I/O模块上面选配的SM331HART信号模块，把信号进行

5、转换，再经过PROFIBUS-DP协议把信息传送给PLC。而采用PROFIBUS-PA协议通信的智能仪表，则需加装DP/PA耦合器，电缆超过2米距离的，需要加装总线终端器。通过模拟量输入输出的信号则通过CPU自带的2路模拟量输入接口和扩展的SM1234AI/AO信号模块进行信号传输。具体选型详见下表。名称型号品牌数量S7-1200PLCCPU 1214C西门子1模拟量模块SM1234AI/AO西门子1通信模块CM1241 RS485/422西门子1触摸屏KTP 600西门子1通信模块CM1241 RS232西门子1GPRS调制解调器MD720-3西门子1天线ANT 794-4MR西门子1SIM

6、卡中国移动1通信模块CM1241 RS485/422西门子1ET200M分布式I/O模块IM153-2和SM331HART西门子1DP/PA耦合器FDC 157-0西门子12.3、现场条件Ø 现场电源: 需提供一路380V ACØ 运行坏境温度: 0 - 55 水平安装 0 - 45 垂直安装Ø 储存/运输温度: -40 - 70Ø 环境湿度: 95%，不结露Ø 大气压: 1080 - 795hPa（相当于海拔-1000 2000米）Ø 粉尘: 不导电、无腐蚀性，6.5mg/dm3Ø 污染物浓度: SO20.5ppm；H2S

7、0.1ppmØ 机械冲击（EN60068-2-27）: 15G，11ms脉冲，3个轴6向上6次冲击3、控制方法3.1、控制流程 本自动化系统主要包含以下几个部分：现场数据的采集；执行机构的控制；对上位监控系统的通信。现场数据采集主要是蒸汽的流量、温度、管网压力等系统状态的采集。执行机构的控制主要是指管网流量的调节阀开度的控制，包括自动控制和手动控制两种方式，涉及到阀门实际开度反馈、阀门开度控制量输入及设定、阀门状态、阀门功能。对上位监控系统的通信主要是系统状态量、控制量等数据的上下传输。主要的控制结构和控制流程见下图。3.2、变量统计本系统中PLC涉及到蒸汽流量、温度、压力、阀门开度

8、等模拟量输入和输出，以及自动/手动选择、阀门状态等数字量。具体变量统计见下表。名称数据类型地址注释蒸汽流量REALVD100流量计测量值蒸汽温度REALVD104温度变送器测量值管内压力REALVD108压力变送器测量值阀门实际开度WORDIW01阀门反馈值阀门控制量输出WORDQW03阀门调节值PLC输出阀门功能键BOOLM20.0SKD60执行器的优先键手动/自动选择BOOLM20.1HMI设定阀门开度REALVD112手动控制PID设定温度REALVD116自动控制HMI设定温度REALVD120自动控制阀门状态BOOLM20.21-开/0-关故障报警字WORDMW22对应16种故障报警

9、4、系统特点² 现场测量设备及执行器均采用先进的进口元件，可靠性高，采集数据精确；² 可采取现场总线通信方式或者传统模拟量输入输出方式进行数据传输，根据现场情况和用户需求灵活选择；² 系统与监控系统通过GPRS的方式进行无线通信，既能满足远距离通信的要求与实时性，又节省了线路铺设的成本；² 采用模块化的软硬件结构，具有很强的扩展性。二、 供热首站自动化系统：1、系统功能² 能精确测量用户侧的管内压力、温度和流量，并能将各测量值传送给位于供热首站的监控系统。² 能通过手动和自动的方式控制管道进气的控制阀门的开度，并能将阀门开度及相关状态

10、信号显示在监控系统中。² 能实现系统的自动调节，使被控量保持在设定值。2、系统组成 系统以西门子公司力推的S7-1200PLC为控制核心，安装与之配套的KTP600精简型触摸屏，可显示各参数值并进行可视化操作。系统现场层均采用智能化程度高的国外进口阀门和仪表，支持PROFIBUS-DP/PA、HART等常见总线协议的通信方式，也可以通过PLC模拟量模块将4-20mA或者0-10V的模拟信号进行输入或者输出，能精确采集压力、温度、流量、阀门开度等数据，并能对阀门开度进行自动或者手动控制。本系统与位于供热首站的监控系统用网线连接，通过TCP/IP协议或者PROFINET协议进行通信。A、

11、现场总线通信方式系统组成B、模拟量信号传输方式系统组成2.1、系统被控元件选型该系统主要元器件包括控制管道流量的调节阀、测量蒸汽温度的温度变送器、测量管内压力的压力变送器，以及测量蒸汽流量的流量计。本系统选用国外进口的元器件，功能强、测量精确、质量好、可靠性高。具体选型见下表。名称选型品牌数量备注电动液压阀SKD60执行器+VVF61法兰二通阀siemens1套蒸汽最高温度220度，最大承重4000KP压力变送器SITRANS P DSIIIsiemens1套带故障诊断的数字变送器，支持HART、PROFIBUS-PA协议温度变送器SITRANS T3K PAsiemens1套与传感器连接，自

12、动把信号转为数字量，支持PROFIBUS-PA协议质量流量计SITRANS F C（MASS6000变送器+MASS2100传感器）siemens1套多参数测量设备，自带存储单元，先进的诊断功能，可选PROFIBUS-DP/PA、MODBUS、HART等通讯模块2.2、系统控制元件选型控制系统是实现自动化与智能化的关键部门，本系统的控制器件主要选取西门子S7-1200PLC及其配套扩展模块。CPU选型为1214C，具有14个数字量输入点、10个数字量输出点和两路模拟量输入，并能在右侧扩展最多8个信号模块；自带以太网口1个，并能在左侧扩展3个通信模块。通过CM1241 RS485/422通信模块

13、和KTP600触摸屏组成显示单元。通过HART协议与PLC通信的智能仪表，首先需要经过ET200M分布式I/O模块上面选配的SM331HART信号模块，把信号进行转换，再经过PROFIBUS-DP协议把信息传送给PLC。而采用PROFIBUS-PA协议通信的智能仪表，则需加装DP/PA耦合器，电缆超过2米距离的，需要加装总线终端器。具体选型详见下表。名称型号品牌数量S7-1200PLCCPU 1214C西门子1模拟量模块SM1234AI/AO西门子1通信模块CM1241 RS485/422西门子1触摸屏KTP 600西门子1通信模块CM1241 RS485/422西门子1ET200M分布式I/

14、O模块IM153-2和SM331HART西门子1DP/PA耦合器FDC 157-0西门子12.3、现场条件Ø 现场电源: 需提供一路380V ACØ 运行坏境温度: 0 - 55 水平安装 0 - 45 垂直安装Ø 储存/运输温度: -40 - 70Ø 环境湿度: 95%，不结露Ø 大气压: 1080 - 795hPa（相当于海拔-1000 2000米）Ø 粉尘: 不导电、无腐蚀性，6.5mg/dm3Ø 污染物浓度: SO20.5ppm；H2S0.1ppmØ 机械冲击（EN60068-2-27）: 15G，11ms

15、脉冲，3个轴6向上6次冲击3、控制方法3.1、控制流程 本自动化系统主要包含以下几个部分：现场数据的采集；执行机构的控制；对上位监控系统的通信。现场数据采集主要是蒸汽的流量、温度、管网压力等系统状态的采集。执行机构的控制主要是指管网流量的调节阀开度的控制，包括自动控制和手动控制两种方式，涉及到阀门实际开度反馈、阀门开度控制量输入及设定、阀门状态、阀门功能。对上位监控系统的通信主要是系统状态量、控制量等数据的上下传输。主要的控制结构和控制流程见右图。3.2、变量统计本系统中PLC涉及到蒸汽流量、温度、压力、阀门开度等模拟量输入和输出，以及自动/手动选择、阀门状态等数字量。具体变量统计见下表。名称数据类型地址注释蒸汽流量REALVD100流量计测量值蒸汽温度REALVD104温度变送器测量值管内压力REALVD108压力变送器测量值阀门实际开度WORDIW01阀门反馈值阀门控制量输出WORDQW03阀门调节值PLC输出阀门功能键BOOLM20.0SKD60执行器的优先键手动/自