临沂橡胶坝是日本设计的吗_基于PLC的橡胶坝远程监控系统的设计

时间：2019-03-29 03:28:08　来源：雅意学习网本文已影响人

　　摘要：根据某橡胶坝的地理位置分散的特点和控制要求，本文设计了基于MCGS、工业以太网和PLC的橡胶坝远程监控系统，实现了对七座橡胶坝的自动化控制；详细阐述了该系统的组成、硬件和软件设计；该系统集中现场控制和远程监控于一体，具有可靠性高、实时性好、通信速度快等特点；经实践证明，能满足监控和管理调度的要求。
　　关键词：MCGS；触摸屏； PLC；橡胶坝
　　中图分类号：TP273 文献标识码：A 文章编号：1006-3315（2012）07-125-001
　　为妥善解决日常蓄水与汛期行洪之间的矛盾，改善生态环境，某市于2009年实施拦河蓄水工程，在十五公里河道范围内新建七座梯级橡胶坝，形成七个梯级蓄水湖面。七座橡胶坝的建成需要很多工作人员值守，同时也需要管理人员巡视，这给水利部门管理处带来了不小的麻烦，因此，研究和设计橡胶坝的远程监控系统就显得尤为重要。
　　与此同时，随着信息化在水利方面的大力推广，远程监控系统也日益受到重视。运用先进的自动控制技术、计算机网络技术、传感器技术与通信技术来建立橡胶坝远程监控系统，不但能够在网络的基础上提高信息采集的准确性、灵活性和快速性，而且可以加强其运行的可靠性和安全性，供有关部门监督和统计，为上级领导部门做出决策提供科学的依据。
　　一、系统组成
　　1.系统的基本构成
　　本文以七座橡胶坝为研究对象，主要任务是控制系统排水。系统的设计方案以“无人值班、少人值守”为原则，以可编程控制器（PLC）为核心，采用分层、分布的方式组网，并且综合运用了先进的传感器技术自动采集现场的状况，通过工业以太网技术实现信息上传至远程监控室，以便上位机监视现场情况，从而实现了橡胶坝的远程监控。
　　2.系统逐级控制
　　此系统的拓扑结构分为三个等级，分别为现地级、监控级和管理级。
　　2.1现地级：处于网络的最底层。PLC以网络节点的方式挂靠在工业以太网上。液位仪的数据、水泵、阀门和空压机的状态都由PLC的模块采集，然后这些数据送入触摸屏中显示出来，同时通过工业以太网送入上层网络。
　　2.2监控级：主要包含局域网内的监控主机、服务器等。通过以太网交换机将PLC、操作员站和工程师站联系起来，使用光纤作为传输介质，传输速率为10/100Mbps，抗干扰能力较强，采用星型结构，优点是任何一个节点发生故障，对其他工作的节点不产生影响。
　　2.3管理级：也称远程监控层。此局域网与管理处的内网相连通，用浏览器的方式即可观察橡胶坝的设备和周围环境的信息，真正实现监、控、管、调一体化。
　　二、硬件设计
　　此监控系统的硬件主要由以下几部分组成：现场控制单元、PLC控制单元、上位机控制单元、传感器单元、视频设备单元等。
　　1.现场控制单元
　　主要由主回路和控制回路组成。使用的器件主要有断路器、接触器、熔断器、继电器、指示灯和按钮等。
　　2.PLC控制单元
　　本系统选用了施耐德莫迪康系列Micro PLC作为主控制器，选用一个电源模块、一个CPU模块TSX3721、三个数字量输入模块DEZ32D2，两个数字量输出模块DSZ08R5和两个模拟量输入模块AEZ802。电源模块用于给PLC各个模块供电，CPU模块用于存储信息、运算数据和控制命令，数字量输入模块用于采集开关量的信息，数字量输出模块用于直接控制电气回路，模拟量输入模块用于采集传感器信息、电参数模块信息。
　　3.上位机控制单元
　　包括触摸屏和工控机两部分。触摸屏选用的是北京昆仑通态自动化软件科技有限公司生产的TPC1063E，该产品是一套以嵌入式低功耗CPU为核心（主频400MHz）的高性能嵌入式一体化工控机，采用了10.4英寸高亮度TFT液晶显示屏（分辨率640×480），四线电阻式触摸屏（分辨率1024×1024）。通过RJ45以太网接口与工业以太网交换机连在一起，接收PLC传送过来的数据同时显示出来。工控机选用的是研华IPC-610/AIMB-763VG/E5300 2.6G/1G/160G作为主机，另外配置19寸液晶显示器、UPS电源、打印机等。工控机和触摸屏中都装有昆仑通态公司生产的MCGS软件。
　　4.传感器单元
　　此监控系统用到的传感器主要包括压力变送器和水位传感器。压力变送器选用的是HM20通用型压力变送器，用于采集橡胶坝袋的水压力，输出4-20mA的标准电流。水位传感器选用的是HM21投入式液位变送器，用于采集深水井、集水井和坝袋高度的水位，输出也是4-20mA标准电流。它们都是把信号传送到PLC的模拟量输入模块中，经过PLC内部程序处理后在触摸屏和上位机组态软件中显示出来。
　　5.视频设备单元
　　视频设备单元包括3台摄像机和1台硬盘录像机。摄像机分别拍摄泵房、控制室内和控制室外三个部分；1台硬盘录像机负责记录采集到的信息。视频摄像机采集到现场画面后存入硬盘录像机，同时通过工业以太网交换机和百兆单模光纤将此信息传送到管理处，管理处可以实时监测每个坝周围的情况，提高了安全性。
　　三、系统上位机设计
　　此系统的上位机软件设计包括上位机组态软件设计和触摸屏软件设计。由于上位机组态软件设计与触摸屏类似，所以这里仅介绍上位机软件设计。
　　1.上位机组态
　　根据现场的实际情况，本系统采用了C/S（Client/Server客户端/服务器）和B/S（Browser/Server浏览器/服务器）的集成的方式。工程师和操作员站通过每一个独立的IP地址来采集各个PLC的信息，并存储于服务器中。在网络发布时，使用B/S的方式将有用的信息发布到网络上，管理处可以通过浏览网页的方式监视运行状况。
　　四、结论
　　本设计是基于工业以太网、组态软件和PLC的橡胶坝远程监控系统，利用了组态软件强大的数据处理能力、画面动态显示及网络发布功能，同时也利用了光纤和PLC的抗干扰能力强等特点，融合了先进的自动化技术、传感器技术、计算机控制技术、通信技术等，具有可操作性强、易维护等特点，解决了管理人员不能实时监测橡胶坝状况的问题。该系统还有效地减轻了工作人员的劳动强度，为实现一体化结构进行了有益的探索，具有很好的推广和使用价值。

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