西門子200PLC在灌區(qū)閘門無線控制中的應(yīng)用
灌區(qū)概述
閘門控制的研究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動采集和監(jiān)測,并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T,但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗非常少。國外特別是歐美等先進(jìn)國家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平,如美國的SRP灌區(qū)自動化灌溉系統(tǒng),可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其它信息,通過計算機(jī)處理后,控制閘門、泵站等設(shè)備的運行。
本文以西門子200PLC在灌區(qū)中的實際應(yīng)用,進(jìn)行設(shè)計方案和控制流程的闡述。
實現(xiàn)功能概述
目前很多灌區(qū)需要實現(xiàn)集中化管理和控制,有的地區(qū)偏遠(yuǎn),在現(xiàn)有的設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn),甚至不具備布線或者成本相對來說比較高,因此本案例中選擇使用無線傳輸設(shè)備DTU。
本系統(tǒng)的核心設(shè)備是西門子200PLC,以及觸摸屏。
灌區(qū)閘門集中控制系統(tǒng)由中央集中控制單元和閘門現(xiàn)地控制單元組成。其中,集中控制單元布置在中控室內(nèi);閘門現(xiàn)地控制單元以PLC、液晶觸摸屏為核心設(shè)備,布置在相應(yīng)的啟閉機(jī)旁。每個閘門現(xiàn)地控制單元控制一個閘門。由現(xiàn)地控制單元完成啟閉機(jī)有關(guān)信號的采集與處理,并實現(xiàn)對啟閉機(jī)的控制?,F(xiàn)地控制單元與集中控制單元之間采用DTU設(shè)備進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸。
一、主要設(shè)備選型
二、設(shè)計原理圖
(1)下圖為主要設(shè)備框架圖,DTU和西門子200PLC進(jìn)行自由口通信,觸摸屏和PLC進(jìn)行RS485通信,各占用PLC一個通信口。
(2)下圖為PLC的CPU主要配線系統(tǒng)設(shè)計圖,現(xiàn)場的信號輸入和繼電器輸出處理,以及傳感器的數(shù)據(jù)采集。
三、PLC程序部分
下面是PLC程序的部分截圖,自由口的編程,主要是和上位機(jī)進(jìn)行通信,如果選用組態(tài)王作為上位機(jī),那么有亞控公司提供的自由口程序,不需要我們自己編寫,只需要簡單的配置下數(shù)據(jù)就行。模擬量采集編程主要是采集開度傳感器4-20MA模擬量,進(jìn)行數(shù)據(jù)的處理在觸摸屏上顯示。
四、無線設(shè)備的應(yīng)用
無線設(shè)備DTU選擇的是廈門才茂的,需要使用電腦簡單配置下參數(shù)就可以,安裝一張手機(jī)卡,開通流量,短信等功能即可。
五、系統(tǒng)安裝圖片
下面是現(xiàn)場的安裝圖片:灌區(qū)現(xiàn)地控制柜、開度傳感器、閘門啟閉機(jī)室、柜內(nèi)PLC等設(shè)備
六、系統(tǒng)功能簡述
現(xiàn)地控制單元設(shè)手動、自動、遠(yuǎn)方三種操作模式:
手動——現(xiàn)地操作。在現(xiàn)地控制單元上進(jìn)行開啟、關(guān)閉閘門的操作。手動操作獨立于PLC系統(tǒng)。
自動——現(xiàn)地操作。同樣在現(xiàn)地控制單元上進(jìn)行開啟、關(guān)閉閘門的操作。自動操作時PLC參與控制并提供保護(hù),通過光纖以太網(wǎng)與中央集中控制單元相連,向中央控制單元傳送數(shù)據(jù),并接收中央控制單元的命令。
遠(yuǎn)方——遠(yuǎn)方計算機(jī)操作。
現(xiàn)地控制單元上設(shè)有觸摸屏,可監(jiān)視閘門運行數(shù)據(jù)和運行情況。
觸摸屏報警:
當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)故障、PLC故障時觸摸屏的報警畫面將顯示相關(guān)報警信息及
發(fā)生故障的時間。
蜂鳴器報警:
無論出現(xiàn)何種報警,蜂鳴器發(fā)出聲光信號報警,延時30秒后自動停止。
下圖為觸摸屏界面截圖:
七、系統(tǒng)有待改進(jìn)提高
本系統(tǒng)主要運用在灌區(qū)閘門控制,穩(wěn)定運行,安裝方便。當(dāng)然也有很多不足之處,有待進(jìn)一步提高,在后期我們會根據(jù)實際使用情況,進(jìn)行系統(tǒng)的改進(jìn)。讓本系統(tǒng)更加的適應(yīng)國內(nèi)灌區(qū)的使用習(xí)慣。
本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制端主要設(shè)備為工控機(jī),軟件可以使用組態(tài)軟件編寫控制畫面?,F(xiàn)在控制柜采用的西門子200PLC,穩(wěn)定可靠,成本低,維護(hù)成本低。
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