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    基于OPC及Labview的在线式远程多泵站PLC排水控制系
     

    基于OPC及Labview的在线式远程多泵站PLC排水控制系统

     
     
    所用到的核心设备
    西门子 S7-200 Smart                              一台
    兼容西门子的 Profinet IO                        多台(泵站)
    超声波液位计(投入式液位计)            多台(泵站)
    7-10寸带网口触摸屏(型号不限)        多台(可选)
     
    所配套的核心软件
    NI OPC 软件                                              一套
    BAS远程监控管理系统-水泵V1.6_0       一套
     
            近年来大多数的水泵风机等自动化控制都是基于PLC的控制系统,其应用广泛,该系统大多属于闭环的工作系统(图1-101),由PLC设备采集传感数据和外部状态信号,然后根据内部逻辑(PLC编程)设定,输出相应控制水泵开关。在排水系统中典型的应用机理就是PLC模拟量采集液位传感器(超声波液位仪,投入式液位计,浮球液位计等),以液位数值为控制参照量,当液位高于启泵水位时,PLC启动水泵抽水,当液位低于设定值(启泵水位-回差值)时,停止水泵。但是这样的闭环系统虽然自主工作简单稳定,但是由于PLC的固化程序,导致如果想更改控制水位的高度显得无从下手,特别是在检修时,甚至需要给PLC系统断电,而且在互联网时代的今天,远程监控是必不可少的控制手段,而该系统是无法实现远程监控,当然很多工厂里一般会专门定制在PC端或者触摸屏上的组态软件以实现远程控制或者参数修改,但是往往相对比较麻烦,况且随着水泵个数越多,组态软件与PLC程序要实现很多参数及数据的处理,一旦个别参数读写没处理好,就会导致控制系统的工作异常,因此往往要经过反复的调试,成本代价也相当高。所以多程序的控制方式不可取,我们势必需要采用更好的方式去处理。


            本文主要介绍的是利用PLC或者Profinet IO设备去采集传感及开关量数据,然后由OPC服务器(图1-102)去读写数据到的对应参数列表中,远程监控平台采用Labview编写的远程监控管理系统,Labview中将各个变量参数绑定到对应的OPC参数中,从而实现数据的统一对应,那么这时候,Labview只需控制自己的参数就可以同步对应到PLC的寄存器控制了,从而实现由Labview去控制水泵系统,由于每台(每组)水泵的控制机理是相同的,所以无论有多少台水泵都可以在平台中扩展,这个对于程序来说只是复制,粘贴的事。当然可能我前面忘了说了,PLC内部是不需要编写程序的,你只需配置好PLC的传感器输入类型就可以了,程序直接为空程序导入并设置为上电自动运行。



             系统中所有异地设备采用全网络架构(图1-105),包括PLC,Profinet IO,触摸屏,服务器/PC等。OPC服务器跟客户端可以采用一台PC,Profinet IO设备是PLC的一种基于网络的分布式IO扩展设备,本身内部没有CPU,所以无法单独工作,但是和PLC设备联网时就可以采集模拟量输出和模拟量输出,也可以输入输出IO端口信号,其所有的寄存器地址都是对应PLC设备的扩展地址,具体可以了解西门子PLC 的Profinet  net,该功能在PLC编程软件中可以自由配置。


              触摸屏为可选配置,本地泵站一般需要一个显示设备查看液位及个泵工作状态,所以最好在每个泵站配备一台(图1-104),当然可以让触摸屏参与水泵控制,但是我们不推荐这么做,因为违背了我们一个控制软件统一控制的思想,可能会带来操作逻辑错误。但是仅仅作为数据读取查看是没有任何问题的。触摸屏选用也是带网口的,这样我们通过网络就可以在线给触摸屏更新程序或者是升级功能。


            本地控制柜主要为强电控制柜及动力柜,主要实现水泵的电源控制及故障报警及PLC控制接入等,其中配置了本地/远程控制切换,在检修时,只需要切换为手动控制模式即可,参考电气原理图见图1-106.该图为泵站每台水泵的控制原理图,图中的PLC对应的是我们的PROFINET I/O设备,如果是大功率15KW以上的水泵一般加装软启动装置,这样可以有效降低高压变压器的瞬间电流峰值,特别是有多台泵可能会同时启动的情况下。



           关于BAS远程监控管理系统-水泵V1.6_0软件采用Labview(2018)软件编写,组态界面结合了DSM模块,可以在PC端及大屏显示系统中呈现更直观的观察(图1-107),同时为了更方便的查看所有泵站的水泵工作情况,可以打开信息总览界面(图1-108),可快速的查看水泵运行状态及控制水泵。所有数据传输都是实时性的,网络系统作为数据交换使用,所占用带宽相当小,即便在网络不稳定的情况下也可以常年持续工作,对于偶发性的传感数据掉包等,OPC服务器会主动自发从新读取,数据刷新速率也可自由定义,依托Labview内核的稳定高效VI应用程序不同于windows的VB,VC程序会在运行中由于系统问题而带来其工作异常,独立工作的VI程序可以实现真正365天无人值守连续稳定工作,当泵站某个水泵发生故障时,会自动闪烁指示灯报警,并将该水泵排除在启动判断中,在故障排除后,自动恢复水泵并投入使用。系统根据水位不同高度适时的启动1-3台水泵同时工作,在常规单泵启动时会自动根据每台水泵的运行时间,则运行时间较短的水泵启动,从而保护水泵可能因长期不工作而导致的水泵生锈或者工作异常。






    关于PROFINET I/O设备在PLC中的配置:


    导入PROFINET I/O设备的配置文件(由设备生成)



    在PLC软件的PROFINET 配置界面中进行设备的网络地址及寄存器地址自动分配等



    将PLC设备的角色设定为控制器,从而接入其他I/O设备


    关于触摸屏软件的组态界面编辑:


    OPC服务器参数表,里面对应PLC设备的寄存器和对应参数:


    现场设备安装照片:







    限于篇幅原因,暂时就介绍到这里,需要详细了解该套系统的可以来电咨询我司!


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