真空泄污系统自控系统说明书.docx

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真空泄污系统自控系统说明书

真空泄污系统自动控制系统

简要说明

北京克莱克森科技有限公司

一、真空泄污系统及自动控制系统简介

1、真空系统简介

铁路站场真空地面卸污系统装置是与旅客列车集便器配套使用的专用设备,用于迅速卸放车上污物箱的污水。

主要技术原理是应用真空抽吸的原理在卸污线上建设固定的真空中心,真空中心使系统产生真空形成负压。

沿卸污线在对应于列车污物箱的位置设置一定密度的吸污管,这些吸污管通过一条干管与真空中心相连,污物的抽吸与输送是通过外界与吸污管道系统内的压力差实现的。

真空卸污系统主要由真空中心、卸污管道和接收单元箱体构成,如图1所示。

图1　真空卸污系统

卸污管道用来连接列车污物箱与真空中心，包括卸污干管和卸污支管，污物沿着卸污管道由列车污物箱进入真空中心。

卸污干管一般沿着整备线埋在地下，支管是从干管上分出来与列车污物箱连接的部分，包括Y型连接、阀门、耐真空软管、与污物箱的连接装置等。

快速接头能同列车厕所污物箱卸污口相配。

系统真空的产生、污物的暂时贮存及排出在真空中心实现，真空中心用真空泵形成真空。

当污水吸入后暂时贮存在1个罐里,当污水在罐内达到设计液位时用污水泵将水排走。

真空中心需要根据卸污量和卸污工作密度的大小合理配置各泵和罐的数量。

原理见图2。

图2　真空泵真空中心

真空中心能够连续运转不间断吸排作业，系统实现全自动控制，无需要专人值守。

在自动控制方式下，系统根据检测到的压力信号，对真空泵进行启动和停止控制。

当真空罐内负压达时，真空泵自动停机，真空罐内负压使用下降到时，真空泵自动起动。

控制泵自动开启和关闭的压力上下限可按实际使用的要求进行调整。

当负压值高于上上限或低于下下限时，报警装置启动，设备自动停机保护。

真空卸污系统由PLC集中控制运行。

自控设备对整个卸污系统进行状态自动检测、显示,并且有故障报警功能。

真空泵根据真空罐真空值自动控制，排污泵根据真空罐污水液位值自动控制，超限或故障都会有自动停机并报警，可以实现无人值守。

2、真空泄污系统控制的要求：

a）真空收集罐适应在负压下运行，且应满足GB／T3280--1992和GB150一1998等要求。

真空收集罐体设有流入与流出管，流入管设在急停液位以上，流入与流出管应利于污物流入并防止固体物质沉积罐体中。

每个罐上应设有检查孔和清洗孔，可以定期检查罐体。

罐体内设有液位控制系统，能在真空环境下工作，便于调整和更换。

b）液位控制器应对真空收集罐里的正常停止液位、启动液位、急停液位进行控制。

c）报警信号能在真空收集罐中液位达到或超过高液位，主要设备产生故障、真空机组运转超时、停电时进行高液位报警、紧急报警。

d）排污设备压力应保证系统排污要求，排污泵在负压下运行，不产生气蚀。

e）止回阀安装在与真空收集罐和排污泵相连的每条排污管线上，防止污水回流。

f）除臭装置能对真空泵与喷射机组设备在抽吸过程逸放的废气进行生物滤池与活性碳吸附除臭，并达到规定的恶臭污染物排放标准。

其系统控制工艺流程如下图所示：

二、真空泄污系统自动控制系统组成

系统组成

根据真空泄污系统工艺要求，控制系统可实现手动与自动自由切换，由真空罐、真空泵、搅拌机、排污泵、电动刀闸阀、电接点真空压力表、磁翻板液位计、干簧管液位计等组成连接成系统。

系统结构如下图所示：

自动控制柜

2.2.1硬件组成

用户在中控室安装一体化工业计算机，实现真空泄污系统的远程监视和控制。

自动控制柜主要由西门子S7-200PLC、西门子EM231模拟量扩展模块、西门子EM221数字量扩展模块、昆仑通态触摸屏TCP1061Ti、SMT18T电参数数显采集模块、施耐德空气开关、隔离变压器、浪涌保护器、施耐德继电器、施耐德直流电源、信号隔离变送器等。

2.2.2软件组成

用户软件：

真空泄污控制系统PLC用户软件使用的step7-Micro/WIN编程软件，程序采用梯形图语言编写；人机界面软件采用昆仑通态触摸屏MCGS嵌入版组态，并实时显示三相电压电流，监控真空泵组运行状态、排污泵组运行状态和实现控制泵组启停等功能。

控制系统：

通过数字量接口DI采集各个泵的运行状态并根据CPU内部程序指令实时控制DO输出，调整泵的运行；通过西门子EM231模拟量扩展模块采集真空罐内压力信号、真空罐内液位信号；通过SMT18T电参数数显采集模块采集当前设备电压电流值。

2.2.2.3人机交互界面：

界面有运行画面、参数设定画面、实时数据画面、报警画面、屏保画面5幅画面组成；通过通信电缆采集电流电压、各泵的运行状态及控制、真空罐液位、真空罐压力信息并实时显示在画面中。

现场仪表及传感器

磁翻板液位计、液位变送器、干簧管液位计、电参数采集模块、电流互感器、电接点真空压力表及真空压力变送器。

三、控制系统操作

开机操作

先合上控制柜总电源断路器QF1，再合上柜内其余断路器。

十秒左右，触摸屏将进入屏保画面，点击“进入系统”按钮，真空卸污系统运行画面。

屏保画面如下图：

屏保画面

画面介绍

运行画面

当系统开机后，触摸屏自动进入“屏保画面”，点击“进入系统”按钮进入“运行画面”，如下图。

在运行画面中，可以看到系统当前的运行状态：

真空罐内的压力值及液位值，真空罐负压值为“0”，真空罐液位值为“0”。

真空泵组、排污泵组、除臭回流泵及电动刀闸阀的运行状态。

参数设置画面

点击运行画面中的“参数设置”按钮，进入“参数设置”画面，如下图。

在参数设置画面中，用户可以进行真空罐负压上限值、下限值设定，真空罐液位上限值、下限值设定。

真空泄污控制系统会根据真空罐负压设定上限值、下限值控制真空泵组启动与停止，根据真空罐液位设定上限值、下限值控制排污泵组启动与停止。

注意：

用户如想修改设置参数，请先点击“用户登录”按钮，登陆后方可修改。

输入的上限值要大于下限值，但是上下限都要在设定范围内。

为防止其他人私自更改参数，导致运行故障甚至设备损坏，请负责人修改完参数后，点击“用户退出”按钮，退出登录。

实时数据画面

点击运行画面中的“实时数据”按钮，进入“实时数据”画面，如下图。

在实时数据画面中，用户可以看到当前整个真空泄污控制系统的运行状态及数据。

报警画面

点击运行画面中的“报警画面”按钮，进入“报警画面”，如下图。

在报警画面中，用户可以进行历史趋势查询和报警事件记录查询，用户可以通过历史趋势查询控件查询过去真空罐内的压力和液位，通过报警事件记录控件查询过去运行的过程中真空泄污系统的报警事件，报警画面实现真空泄污控制系统历史可查。

操作方法

手动控制

将真空柜与排污柜的手/自动转换开关旋转至手动控制位，这时实时数据画面中“手/自动方式”将显示操作方式为“手动”，此时可以通过控制柜面上手动旋钮对现场泵组及电动阀门进行手动启停控制。

自动控制

将真空柜的手/自动转换开关旋转至自动控制位，这时实时数据画面中“手/自动方式”将显示操作方式为“自动”。

此时系统通过触摸屏与PLC来控制真空泵与除臭泵。

例如在“参数设置”画面中选择“1#系统”，系统会首先启动1#真空泵。

系统会根据触摸屏上设置的真空罐压力的上下限来自动控制真空泵与除臭泵的启停。

当压力小于下限值时真空泵停止运行，压力大于下限时真空泵启动，从而实现无人值守。

将排污柜的手/自动转换开关旋转至自动控制位，这时实时数据画面中“手/自动方式”将显示操作方式为“自动”。

此时系统通过触摸屏与PLC来控制排污泵、搅拌机。

系统会根据触摸屏上设置的真空罐液位的上下限控制排污泵与搅拌机的启停。

当液位小于下限值时排污泵、搅拌机停止运行。

压力大于下限值时排污泵、搅拌机启动，从而实现无人值守。

系统关机

先将所有设备打到停止位，再断开泵阀控制柜内的总断路器QF1。

四、故障处理及维护

PLC故障处理及维护

CPU模块上SF灯亮，表示PLC系统有故障。

可能出现的原因有软件、硬件、通讯、I/O模块等故障。

详见下表（附表硬件故障诊断指导）:

问题

可能原因

解决方法

输出不工作

1.被控制设备产生的浪涌损坏了输出

2.程序错误

3.接线松动或不正确

4.输出过载

5.输出被强制

1.当接到感性负载时，（例如电机或继器），需要使用一个抑制电路，参考S7-200可编程控制器系统手册第3章。

2.修改程序。

3.检查接线，如果不正确，要改正。

4.检查输出的负载功率。

5.检查CPU是否有被强制的I/O。

S7--200上SF（系统故障）灯亮（红）

下面给出了可能的原因：

1.用户程序错误

--0003看门狗错误

--0011间接寻址

--0012非法的浮点数

--0014范围错误

2.电气干扰（0001到0009）

3.元件损坏（000A到0010）

读出致命错误代码号后，其错误类型可参考S7-200可编程控制器系统手册附录C。

1.对于编程错误，检查FOR，NEXT，JMP，LBL和比较指令的用法。

2.对于电气干扰：

--参考S7-200可编程控制器系统手册第3章的接线指南。

控制面板良好接地和高电压与低电压不并行引线是很重要的。

--把24VDC传感器电源的M端子接到地。

LED灯全部不亮

1.保险丝烧断

2.24V供电线接反

3.不正确的供电电压

把电源分析器连接到系统，检查过电压尖峰的幅值和持续时间。

根据检查结果，给系统加一个合适的抑制设备。

有关现场接线的安装信息，请参考S7-200可编程控制器系统手册第3章。

电气干扰问题

1.不合适的接地

2.在控制柜内交叉配线

3.输入滤波器的延时太少

参考第3章的接线指南。

控制面板良好接地和高电压与低电压不并行引线是很重要的。

把24VDC传感器电源的M端子接到地。

增加系统数据块中的输入滤波器的延迟时间。

当连接一个外部设备时通讯网络坏。

（计算机接口、PLC的接口或PC/PPI电缆损坏）

如果所有的非隔离设备（例如PLC、计算机或其它设备）连到一个网络，而该网络没有共同的参考点，通讯电缆提供了一个不期望的电流通路。

这些不期望的电流可以造成通讯错误或损坏电路。

1.参考S7-200可编程控制器系统手册第3章的接线指南和第7章的网络指南。

2.购买隔离型PC/PPI电缆。

3.当连接没有共同电气参考点的机器时，购买隔离型RS--485到RS--485中继器。

关于S7--200设备的订货号信息，请参考S7-200可编程控制器系统手册附录C。

STEP7--Micro/WIN通讯问题

有关网络通讯的信息请参考S7-200可编程控制器系统手册第七章。

错误处理

有关错误代码的信息请参考S7-200可编程控制器系统手册附录C。

一体化工业计算机故障处理及维护

1、一体化工业计算机为液晶屏，所以应注意不要将硬物触碰液晶屏表面。

2、电池在内部的电路板上，更换时请专人更换。

电池规格为CR2032/3V锂电池。

3、用户无法处理时，请与生产商联系维护处理。

现场仪表及变送器故障处理及维护

1、检查液位压力变送器电源是否通电，变送器直流电源是否故障，导线是否连接好。

2、检查电量表电源是否通电、仪表电源是否上电、电源线断路或短路否、电源线是否连接好。

3、检查电流互感器导线是否连接好，特别是接地线是否连接良好。

4、检查模拟量信号线是否有短路、开路或接触不良

5、检查现场检测仪表是否断电。

6、信号不准，检查接地是否良好、是否与高电压线并行

泵故障处理及维护

1、主画面上如出现故障灯黄色亮起，表示泵发生故障；如出现超限灯亮起，表示压力或液位发生超限。

2、检查控制柜泵主回路是否有电、断路器是否合上。

3、检查控制柜热继电器是否故障，如有故障则表示供电电源有过压、欠压；泵有过流、过载或超温故障；主管压力变送器或电接点压力表故障。

系统控制柜

按照系统控制柜原理接线图检查故障

注意事项

1、现场仪表、变送器及控制柜的故障判断、处理、维护，应按照其原理接线图进行。

2、PLC出现故障时停止远程自动控制操作，转为现场操作方式，判断、检查、处理故障。

处理维护时，关闭PLC电源、仪表电源等电源。

3、自动控制时，出现故障时应及时处理、维修好，故障处理完毕正常后方可将故障报警复位

4、现场设备及控制柜，维护检修时应关闭相应柜、箱电源。

并应注意与其有线路相连的其它控制柜、箱的电源是否经线路引入，从安全角度考虑，应该关闭与其有线路连接的控制柜、箱电源

5、现场设备和相应控制柜维护检修时，首先将

手动／自动转换开关转换到手动位置，应注意与其有线路相连的控制柜电源是否会经线路引入

联系厂家维护

如用户无法处理故障，请与相关厂商联系，并将故障情况加以说明。

若认为PLC、一体化计算机、仪表内部模块或器件有故障时，请不要拆开检修。

应通知厂家，交由这些产品供货商维修部门专人检修。