Componenten
Siemens S7 - 200 SMART PLC + Fanyi Touch Screen + FBox IoT Module + ABB Inverter
Belangrijkste voordelen
Onbemande en volledig automatische werking
Remote monitoring via mobiele en computer
Foutwaarschuwingen met sms-waarschuwingen
Kernfuncties
1Zelfdiagnose en kostenreductie
De ingebouwde zelfdiagnostische functie minimaliseert handmatige inspecties ter plaatse, waardoor de arbeidskosten voor O&M rechtstreeks worden verlaagd.
2Automatisch besturingssysteem.
Precise Logic Control: maakt gebruik van de Siemens S7 - 200 SMART PLC voor stabiele, hoog nauwkeurige logische controle, waardoor de vlot functioneren van pompen onder verschillende rioolwateromstandigheden wordt gewaarborgd.
Energie-efficiënte snelheidsregeling: De ABB-omvormer past de motor snelheid dynamisch aan op basis van real-time feedback over het afvalwaterniveau.Deze on-demandoperatie verbetert de efficiëntie en vermindert onnodig energieverspilling.
Intuïtief beheer op de site: het Fanyi Touch Screen (HMI) biedt een visuele, gebruiksvriendelijke interface voor personeel op de site om de activiteiten te controleren en parameters aan te passen (bijv. snelheid,Intuïtief.
3. Remote monitoring en IoT-integratie
Cloud - Connected Data Transmission: De FBox IoT-module maakt het mogelijk om real-time data te synchroniseren met cloudplatforms en ondersteunt remote access via PC/web of mobiele apps.
Overal, op elk gewenst moment: Operatoren kunnen vanaf elke locatie de status van de pomp (lopend/stop), real-time doorstroming, historische foutlogs, enzovoort controleren.Tijdens de ingreep is zelfs buiten de werkplek gegarandeerd.
4Intelligent alarmsysteem.
Multi - Foutdetectie: Automatisch detecteert afwijkingen zoals pompblokkades, stroomstortingen of hoge waterniveaus.
Instant SMS Alerts: triggert onmiddellijke SMS-meldingen aan onderhoudsteams bij het detecteren van storingen, waardoor stilstand wordt geminimaliseerd en risico's op overstromingen van rioolwater worden voorkomen.
5Energiebesparing en laag onderhoud
ABB-omvormer efficiëntie: door de pompsnelheid te optimaliseren om aan de werkelijke afvalwaterbelasting te voldoen, wordt het stroomverbruik met 20-30% verminderd in vergelijking met traditionele vaste snelheidssystemen.
Laag slijtageproces: Een soepele snelheidsaanpassing vermindert mechanische schokken op pompen/motoren, verlengt de levensduur van de onderdelen en vermindert de onderhoudskosten op lange termijn.
Project voor een gezondheidszorgfaciliteit: Shenzhen Nanshan Hospital
PLC-controlekamers in ziekenhuistoepassingen: kritieke functies en implementaties
Kerntoepassingsscenario's
A. Levensondersteunende systemen
Medische gascontrole
Functie: Reguleert de zuurstofdruk (O2- Ik weet het niet.), stikstofoxide (N2- Ik weet het niet.O), en vacuümsystemen binnen het bereik van 0,40,55 MPa, waardoor de drukschommelingen onder de 1% blijven.
PLC-rol: Bewaakt de druk in de pijpleiding met analoge invoersignalen (4 - 20 mA).
Veiligheid: maakt automatische afsluiting tijdens brandsignalen mogelijk om te voldoen aan de NFPA 99-normen.
HVAC voor OR/ICU
Precisiecontrole: Handhaaft luchtzuiverheid bij ISO-klasse 5, met een temperatuur tussen 20 en 24 °C en relatieve luchtvochtigheid (RH) tussen 40 en 60%.
PLC-logic: Implementeert variabele frequentiedruk (VFD) - aangedreven laminaire stroomregeling, waarbij de luchtsnelheid 0,25 - 0,35 m/s wordt gehandhaafd.
B. Energiebeheer
Critische ladingoverdracht
Uitvoering: automatisch starten van de generator binnen minder dan 10 seconden bij storing van het net, overeenkomstig UL 1008.
PLC-logic: maakt gebruik van een automatische overdrachtsschakelaar (ATS) met twee bronnen en een gesloten overgangsschakelaar.
Harmonische verzachting
De oplossing: PLC-gecontroleerde actieve filters verminderen de door MRI- en CT-apparatuur gegenereerde harmonische vervorming tot minder dan 5% totale harmonische vervorming (THD).
C. Automatisering van laboratoria
Bioveiligheidskastjes
Controle: handhaaft een snelheid van 0,5 m/s terwijl de bandpositie dynamisch wordt aangepast.
Gegevens loggen: Bewaar exploitatiedocumenten die voldoen aan 21 CFR deel 11.
Gespesialiseerde controles
EMC-overwegingen
Bescherming
In MRI-zones worden omhulsels die voldoen aan MIL-STD-461G gebruikt om elektromagnetische compatibiliteit (EMC) te garanderen.
Geluidsbescherming
Optische isolatie wordt gebruikt voor EKG/EEG-apparatuur om te voldoen aan de IEC 60601 - 1 - 2 geluidsbeveiligingsvereisten.
Ontwerp van redundantie
Architectuur
Gebruikt dubbele hot-standby CPU's (SIL 3) voor dialyseapparaten om de continuïteit van de werking te garanderen.
Afwijzingsveilig
b. met een vermogen van meer dan 50 W;
Operationeel voordeel
Veiligheid van de patiënt
Vermijdt fouten bij het mengen van verdovingsgassen door middel van een vergrendelde klep.
Energie-efficiëntie
Verminder het HVAC-energieverbruik met 30% door middel van op bewoning gebaseerde ventilatiestrategieën.
Optimalisatie van onderhoud
Het gebruik van voorspellende algoritmen om slijtage van pomplagers te detecteren door middel van een vibratie-snelle Fouriertransformatie (FFT) analyse.
Implementatievoorbeelden
Afdeling
PLC-model
Sleutel I/O-configuratie
OR Suites
Siemens S7 - 1500
16 AI (PT100), 32 DO (24 VDC)
Apotheek
Allen - Bradley CompactLogix
8 - Servo-besturing van de as
Centrale steriele
Omron NJ501
EtherCAT - aangesloten SCARA-robots
Qingyuan Waterworks Project: Overzicht van Geautomatiseerde Besturingssystemen
Inlaatwaterbeheer
Automatisch starten/stoppen van pompen: Gebruikt waterniveausensoren om uitputting van de bron of stationair draaien van de pomp te voorkomen.
Debietregeling: PLC past pompsnelheid/klepopeningen aan om te voldoen aan wisselende vraag.
Waterzuiveringscontrole
Coagulatie & sedimentatie: Past automatisch de dosering van coagulant aan (gebaseerd op troebelheid/debiet) en plant slibafvoer in.
Filtratie: Activeert terugspoelen (op basis van druk/tijd) om de waterkwaliteit te handhaven.
Desinfectie: Nauwkeurige dosering (chloor/hypochloriet) met monitoring van restchloor voor naleving.
Schoon Water & Toevoercontrole
Tankniveau beheer: Real-time monitoring past inlaatkleppen/pompen aan om niveaus te stabiliseren.
Variabele frequentie pompen: PLC moduleert snelheid via netwerkdruk/verbruiksgegevens voor energie-efficiënte, constante druktoevoer; coördineert het schakelen van pompen.
Pijpleidingnetwerk & Apparatuur
Monitoring & planning: Volgt druk/debiet op belangrijke punten; waarschuwt bij afwijkingen (bijv. overdruk) en maakt aanpassing van kleppen op afstand mogelijk.
Foutafhandeling: Real-time monitoring van apparatuur (stroom, temperatuur) activeert alarmen; schakelt automatisch over naar stand-bysystemen tijdens storingen.
Gegevens & Efficiëntie
Gegevensbeheer: Registreert waterhoeveelheid, -kwaliteit en apparatuurgegevens voor trendanalyse.
Energie-optimalisatie: Past de werking van apparatuur (pompen, ventilatoren) aan op basis van vraagpieken; gebruikt algoritmen (bijv. PID) om chemisch/energieverspilling te minimaliseren.
Jiahe Afvalwaterzuiveringsinstallatie Project: Intelligente Automatisering voor Efficiënt Afvalwaterbeheer
In moderne afvalwaterzuivering zijn precisie, stabiliteit en duurzaamheid van cruciaal belang.Het Jiahe Afvalwaterzuiveringsinstallatie project maakt gebruik van geavanceerde automatiseringssystemen om operaties te stroomlijnen, de behandelingsdoeltreffendheid te verbeteren en het resourceverbruik te verminderen.Hieronder volgt een gedetailleerd overzicht van de belangrijkste intelligente functies en hun praktische impact:
1. Gecentraliseerde Apparatuurcontrole: Het Synchroniseren van het "Behandelingsecosysteem"
Het centrale controlesysteem van de installatie fungeert als een "zenuwcentrum", waardoor uniform beheer van kritieke apparatuur in het hele afvalwaterzuiveringsproces mogelijk is:
Uniform Start/Stop & Parameter Afstemming: Operators kunnen waterpompen, beluchtingsventilatoren, mixers en slibschrapers centraal bedienen via een human-machine interface (HMI).Bijvoorbeeld, beluchtingsventilatoren worden in real-time aangepast aan de zuurstofbehoefte in de biologische reactietank, terwijl de snelheden van slibpompen worden gekalibreerd om een optimale vaste-stofconcentratie te handhaven.
Vergrendelde Werking: Apparatuur werkt in gecoördineerde sequenties—bijv. wanneer de inlaatpomp start, wordt de gritkamer mixer automatisch geactiveerd, gevolgd door de clarifierschraper.Dit voorkomt procesverstoringen (zoals slibophoping) veroorzaakt door verkeerde timing van de apparatuur.
Externe Toegang: Geautoriseerd personeel kan apparatuur bewaken en aanpassen via mobiele terminals, waardoor snelle reacties mogelijk zijn, zelfs buiten de locatie (bijv. het aanpassen van de pompdruk tijdens piektoevoerperioden).
2. Procesautomatisering: Consistentie Garanderen in Elke Behandelingsfase
Het systeem automatiseert belangrijke procesfasen, waardoor handmatige fouten worden geëlimineerd en naleving van behandelingsnormen wordt gewaarborgd:
• Fasegebaseerde Timingcontrole: Van waterinlaat tot uiteindelijke afvoer, elke fase (inlaatregeling, chemische reactie, sedimentatie, filtratie, desinfectie) wordt automatisch geactiveerd op basis van vooraf ingestelde logica.Bijvoorbeeld:
• De inlaatklep past de debieten aan om overbelasting van de biologische tank te voorkomen (afgedekt op 120% van de ontwerpcapaciteit).
• De sedimentatietank schakelt automatisch over naar de slibafvoermodus na 4 uur statische bezinking, waardoor een efficiënte scheiding van vaste stoffen wordt gewaarborgd.
• Adaptieve Procesaanpassing: Tijdens hevige regenval detecteert het systeem een verhoogde troebelheid van de inkomende stroom en verlengt de flocculatietijd (van 20 naar 30 minuten) om de deeltjesverwijdering te verbeteren, waardoor de helderheid van het effluent behouden blijft.
3. Real-Time Monitoring & Data-analyse: Transparantie voor Geïnformeerde Beslissingen
Een netwerk van sensoren en meters biedt gedetailleerd inzicht in de behandelingsprestaties:
• Tracking van Belangrijke Parameters: Real-time gegevens over in-/uitstroomsnelheden, pH (gehandhaafd op 6,5–8,5), CZV (chemisch zuurstofverbruik), ammoniakstikstof en opgeloste zuurstof (DO) in beluchtingstanks worden weergegeven op een gecentraliseerd dashboard.Waarschuwingen worden geactiveerd als de CZV hoger is dan 50 mg/L (afvoernorm) of als de DO daalt tot onder 2 mg/L (kritiek voor aerobe bacteriën).
• Historische Datalogging: Het systeem slaat 12 maanden aan operationele gegevens op, waardoor trendanalyse mogelijk is—bijv. het identificeren dat de CZV van de inkomende stroom op weekdagen piekt als gevolg van industriële lozing, wat aanpassingen voorafgaand aan de behandeling vereist.
• Naleving van Regelgeving: Automatische rapporten over de effluentkwaliteit worden dagelijks gegenereerd, waardoor de naleving van nationale normen (GB 18918-2002) wordt vereenvoudigd en de handmatige documentatiewerkbelasting met 70% wordt verminderd.
4. Foutdiagnose & Beschermingsmechanismen: Risico's Minimaliseren
Het systeem fungeert als een "vangnet" om schade aan apparatuur en operationele storingen te voorkomen:
• Multi-Layer Foutdetectie: Sensoren bewaken de motorstroom (om overbelasting te detecteren), de lagertemperatuur (waarschuwing bij >80°C) en de kleppositie (markering van vastzittende kleppen).Bijvoorbeeld, als de stroom van een slibpomp de nominale waarde met meer dan 110% overschrijdt, schakelt het systeem deze automatisch uit en activeert het een reservepomp.
• Alarmhiërarchie: Kritieke fouten (bijv. storing van het desinfectiesysteem) activeren hoorbare/visuele alarmen in de controlekamer en sms-meldingen naar technici.Kleine problemen (bijv. iets lage DO) worden geregistreerd voor gepland onderhoud.
• Noodprotocollen: In het geval van een stroomstoring activeert het systeem binnen 10 seconden noodgeneratoren, waardoor een ononderbroken werking van essentiële apparatuur (bijv. desinfectie UV-lampen) wordt gewaarborgd om ongezuiverd afvalwater te voorkomen.
5. Geoptimaliseerde Operaties: Balans tussen Doeltreffendheid en Kostenefficiëntie
Door middel van intelligente algoritmen maximaliseert de installatie de behandelingsresultaten en minimaliseert tegelijkertijd het energie- en chemicaliëngebruik:
• Energiebesparing: Beluchtingsventilatoren (de grootste energieverbruikers) worden bestuurd via frequentieregelaars (VFD's), waarbij de snelheid wordt aangepast op basis van DO-niveaus.Dit vermindert het energieverbruik met 25% in vergelijking met werking met vaste snelheid.
• Chemische Optimalisatie: Het doseersysteem voor coagulanten (bijv. polyaluminiumchloride) past de dosering aan op basis van de troebelheid van de inkomende stroom—bijv. verhoging van 20 mg/L naar 35 mg/L tijdens hevige regenval—om overdosering te voorkomen en de chemische kosten met 18% te verlagen.
• Voorspellend Onderhoud: Door de trillingen van de apparatuur en de gebruiksduur te analyseren, plant het systeem proactief onderhoud (bijv. het vervangen van beluchters voordat ze verstopt raken), waardoor ongeplande stilstand met 40% wordt verminderd.
Impact & Toekomstperspectief
Toepassing van PLC-besturingskasten in intelligente hotelsystemen
Kernscenario's voor toepassing
A. Energiemanagementsysteem
Stroombewaking
Real-time tracking van de stroombelasting per verdieping (±0,5% nauwkeurigheid).
Automatische omschakeling naar noodstroom met
Kerntoepassingen
1Intelligente energieverdeling.
Integratie van slimme meters: real-time energiebewaking met belastingsprofielering, met inbegrip van piek-/buitenpiekgebruiksanalyse voor data-gedreven efficiëntie.
Dynamische belastingbalansering: automatische schakeling met redundantie van circuits voor kritieke belastingen (bijv. gecoördineerd met UPS-systemen van datacenters om storingen te voorkomen).
Vermogenconditionering: Harmonische filtratie (THD < 5%) en spanningsregulatie (± 2%) om een stabiele vermogenskwaliteit te garanderen.
2. Automatische verlichtingssystemen
Adaptieve verlichtingscontrole: daglichtverzameling in combinatie met bewoningsgebaseerde dimming, waardoor 30% tot 70% energie wordt bespaard.
Noodverlichting: NFPA 101-conforme uitvalbeveiligde werking met een back-up van 90 minuten, die zorgt voor een veilige evacuatie tijdens storingen.
3. HVAC-optimalisatie
VFD-aangedreven apparatuur: Precieze ventilator- en pompsnelheidsregeling, waardoor het energieverbruik met 15~40% wordt verminderd in systemen met variabel luchtvolume (VAV).
Gezoneerd klimaatbeheer: Onafhankelijke temperatuurcontrole met een nauwkeurigheid van < 0,5 °C, waarbij comfort en efficiëntie over de verschillende zones heen worden in evenwicht gebracht.
4. Integratie van de levensveiligheid
Access Control Power Management: 24VDC PoE-ondersteuning voor de deurhardware, stroomlijning van de stroomverdeling en verbetering van de betrouwbaarheid van het beveiligingssysteem.
Interoperabiliteit van brandsystemen: NFPA 72-conforme activatie van rookbeheersing met een responstijd van < 10 s, waardoor het risico op brandverspreiding wordt beperkt.
II.Critische functies
• Eengemaakt besturingsplatform
Convergeert bouwautomatiseringssystemen (BAS) via BACnet/IP of LonWorks-protocollen, met een latentie van < 50 ms voor naadloze coördinatie tussen systemen.
• Energie-intelligentie
Implementeert load-shedding-algoritmen (N+1-redundantie) om de piekvraag met 20-30% te verminderen, waardoor de energiekosten worden geoptimaliseerd zonder de activiteiten in gevaar te brengen.
• Verzet tegen fouten
Het heeft een boogflitsbescherming (IEEE 1584) met < 1-cyclusfoutisolatie, waardoor stilstand wordt geminimaliseerd en de elektrische veiligheid wordt verbeterd.
III. Operationeel effect
1. Kostenefficiëntie
Predictief onderhoud, mogelijk gemaakt door IoT-gebaseerde conditiemonitoring, vermindert ongeplande downtime met 40%.
2. Betrouwbaarheid van het systeem
Warmverwisselbare componenten voldoen aan Tier III-normen en bereiken 99,999% uptime voor continue bouwwerkzaamheden.
3. Naleving van duurzaamheidsvoorschriften
Ondersteunt real-time koolstoftracking (ISO 50001), een belangrijke factor voor LEED Platinum-certificering en ESG-doelstellingen.
Opkomende technologieën
• Edge AI voor belastingvoorspelling: LSTM-neurale netwerken voorspellen de energievraag en optimaliseren preventieve aanpassingen.
• Digitale tweelingintegratie: real-time thermische modellering simuleert de prestaties van het systeem, waardoor proactieve optimalisatie mogelijk is.
De elektrische kasten dienen als het centrale zenuwstelsel van de slimme infrastructuur van Hailin Plaza, waardoor uitmuntendheid in de werking wordt geboden en tegelijkertijd de naleving van duurzaamheids- en veiligheidsnormen wordt gewaarborgd.
I. Kerntoepassingen van PLC's in industriële automatisering
1. Productieprocescontrole
Logic Control: Vervangt traditionele relais om opeenvolgende bewerkingen te automatiseren, zoals start/stop van de assemblagelijn en het schakelen van werkstations.
Bewegingscontrole: coördineert servomotoren en stappenmotoren voor een zeer nauwkeurige positionering, cruciaal in CNC-bewerking en robottrajectcontrole.
Procescontrole: Regelt de belangrijkste parameters (temperatuur, druk, doorstroming) in apparatuur zoals spuitgietmachines en warmtebehandelingsovens.
2Automatisering op machineniveau
Standalone Equipment Control: werkt onafhankelijk met enkele machines, waaronder stempelpers, verpakkingsapparatuur en sorteringssystemen.
Veiligheidsinterlocks: implementeert beschermende maatregelen zoals noodstop (E-Stop), lichte gordijnbarrières en bewaking van veiligheidsdoren die volledig voldoen aan de ISO 13849-normen.
3Coördinatie van de productielijn
Multi-Equipment Synchronisatie: Gebruikt industriële bussen (bijv. Profinet, EtherCAT) om transportbanden, robotarmen en inspectieapparaten te coördineren, waardoor een naadloze workflow wordt gewaarborgd.
Flexible Manufacturing: maakt snelle wisseling van productierecepten mogelijk en past zich snel aan bij wijzigingen in productspecificaties (bijv. in voedselverwerkingslijnen).
4. Gegevensverwerving en monitoring
Real-time rapportage: geeft gegevens over de status van apparatuur (stroom, trillingen, enz.) door naar SCADA/MES-systemen voor gecentraliseerd toezicht.
Foutvoorspelling: triggert waarschuwingen wanneer de parameters de drempelwaarden overschrijden (bijv. overbelasting van de motor), waardoor ongeplande stilstand wordt voorkomen.
II.Kernfuncties van de PLC: het "brein" van de industriële controle
Deterministische controle: zorgt voor reactietijden op microseconde niveau, waardoor een precieze timing in productieprocessen wordt gewaarborgd.
Hoge betrouwbaarheid: geen mechanische contacten, met een levensduur van meer dan 100.000 uur, veel beter dan traditionele relais.
Aanpasbaarheid: Toestemt logische wijzigingen via programmering (geen herbedrading nodig), waardoor procesaanpassingen worden vereenvoudigd.
Standaardiseerde interfaces: Ondersteunt industriële protocollen (Modbus TCP, OPC UA) voor naadloze integratie met andere apparaten.
III. Belangrijke effecten van PLC op industriële automatisering
Revolutionaire efficiëntie: In de laslijnen van de automobielindustrie hebben PLC's de cyclustijden van 60 tot 30 seconden verkort.
Verbetering van de kwaliteitsconsistentie: het elimineert bijvoorbeeld menselijke fouten en zorgt voor een nauwkeurigheid van het koppel binnen ±1%.
Optimalisatie van de kosten: Vermindert de ruimte van het relaiskast en de onderhoudskosten met meer dan 70%.
Het mogelijk maken van slimme productie: biedt real-time gegevens voor digitale tweelingmodellen, het in kaart brengen van de status van apparatuur voor voorspellende optimalisatie.
IV. Toekomstige trends op het gebied van industriële automatisering
Edge Computing: PLC's zullen lokaal AI-gedreven kwaliteitsinspectiemodellen uitvoeren (bijv. realtime defectdetectie).
IT/OT-convergentie: Met hulpmiddelen zoals TIA-portal zal directe interactie tussen PLC's en Python-scripts mogelijk worden gemaakt, waardoor operationele en informatietechnologieën worden verbonden.
PLC's staan als de hoeksteen van industriële automatisering en hun evolutie blijft de vooruitgang van slimme productie stimuleren.