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基于OPC及Labview的在線式遠程多泵站PLC排水控制系
 

基于OPC及Labview的在線式遠程多泵站PLC排水控制系統

 
 
所用到的核心設備
西門子 S7-200 Smart                              一臺
兼容西門子的 Profinet IO                        多臺(泵站)
超聲波液位計(投入式液位計)            多臺(泵站)
7-10寸帶網口觸摸屏(型號不限)        多臺(可選)
 
所配套的核心軟件
NI OPC 軟件                                              一套
BAS遠程監控管理系統-水泵V1.6_0       一套
 
        近年來大多數的水泵風機等自動化控制都是基于PLC的控制系統,其應用廣泛,該系統大多屬于閉環的工作系統(圖1-101),由PLC設備采集傳感數據和外部狀態信號,然后根據內部邏輯(PLC編程)設定,輸出相應控制水泵開關。在排水系統中典型的應用機理就是PLC模擬量采集液位傳感器(超聲波液位儀,投入式液位計,浮球液位計等),以液位數值為控制參照量,當液位高于啟泵水位時,PLC啟動水泵抽水,當液位低于設定值(啟泵水位-回差值)時,停止水泵。但是這樣的閉環系統雖然自主工作簡單穩定,但是由于PLC的固化程序,導致如果想更改控制水位的高度顯得無從下手,特別是在檢修時,甚至需要給PLC系統斷電,而且在互聯網時代的今天,遠程監控是必不可少的控制手段,而該系統是無法實現遠程監控,當然很多工廠里一般會專門定制在PC端或者觸摸屏上的組態軟件以實現遠程控制或者參數修改,但是往往相對比較麻煩,況且隨著水泵個數越多,組態軟件與PLC程序要實現很多參數及數據的處理,一旦個別參數讀寫沒處理好,就會導致控制系統的工作異常,因此往往要經過反復的調試,成本代價也相當高。所以多程序的控制方式不可取,我們勢必需要采用更好的方式去處理。


        本文主要介紹的是利用PLC或者Profinet IO設備去采集傳感及開關量數據,然后由OPC服務器(圖1-102)去讀寫數據到的對應參數列表中,遠程監控平臺采用Labview編寫的遠程監控管理系統,Labview中將各個變量參數綁定到對應的OPC參數中,從而實現數據的統一對應,那么這時候,Labview只需控制自己的參數就可以同步對應到PLC的寄存器控制了,從而實現由Labview去控制水泵系統,由于每臺(每組)水泵的控制機理是相同的,所以無論有多少臺水泵都可以在平臺中擴展,這個對于程序來說只是復制,粘貼的事。當然可能我前面忘了說了,PLC內部是不需要編寫程序的,你只需配置好PLC的傳感器輸入類型就可以了,程序直接為空程序導入并設置為上電自動運行。



         系統中所有異地設備采用全網絡架構(圖1-105),包括PLC,Profinet IO,觸摸屏,服務器/PC等。OPC服務器跟客戶端可以采用一臺PC,Profinet IO設備是PLC的一種基于網絡的分布式IO擴展設備,本身內部沒有CPU,所以無法單獨工作,但是和PLC設備聯網時就可以采集模擬量輸出和模擬量輸出,也可以輸入輸出IO端口信號,其所有的寄存器地址都是對應PLC設備的擴展地址,具體可以了解西門子PLC 的Profinet  net,該功能在PLC編程軟件中可以自由配置。


          觸摸屏為可選配置,本地泵站一般需要一個顯示設備查看液位及個泵工作狀態,所以最好在每個泵站配備一臺(圖1-104),當然可以讓觸摸屏參與水泵控制,但是我們不推薦這么做,因為違背了我們一個控制軟件統一控制的思想,可能會帶來操作邏輯錯誤。但是僅僅作為數據讀取查看是沒有任何問題的。觸摸屏選用也是帶網口的,這樣我們通過網絡就可以在線給觸摸屏更新程序或者是升級功能。


        本地控制柜主要為強電控制柜及動力柜,主要實現水泵的電源控制及故障報警及PLC控制接入等,其中配置了本地/遠程控制切換,在檢修時,只需要切換為手動控制模式即可,參考電氣原理圖見圖1-106.該圖為泵站每臺水泵的控制原理圖,圖中的PLC對應的是我們的PROFINET I/O設備,如果是大功率15KW以上的水泵一般加裝軟啟動裝置,這樣可以有效降低高壓變壓器的瞬間電流峰值,特別是有多臺泵可能會同時啟動的情況下。



       關于BAS遠程監控管理系統-水泵V1.6_0軟件采用Labview(2018)軟件編寫,組態界面結合了DSM模塊,可以在PC端及大屏顯示系統中呈現更直觀的觀察(圖1-107),同時為了更方便的查看所有泵站的水泵工作情況,可以打開信息總覽界面(圖1-108),可快速的查看水泵運行狀態及控制水泵。所有數據傳輸都是實時性的,網絡系統作為數據交換使用,所占用帶寬相當小,即便在網絡不穩定的情況下也可以常年持續工作,對于偶發性的傳感數據掉包等,OPC服務器會主動自發從新讀取,數據刷新速率也可自由定義,依托Labview內核的穩定高效VI應用程序不同于windows的VB,VC程序會在運行中由于系統問題而帶來其工作異常,獨立工作的VI程序可以實現真正365天無人值守連續穩定工作,當泵站某個水泵發生故障時,會自動閃爍指示燈報警,并將該水泵排除在啟動判斷中,在故障排除后,自動恢復水泵并投入使用。系統根據水位不同高度適時的啟動1-3臺水泵同時工作,在常規單泵啟動時會自動根據每臺水泵的運行時間,則運行時間較短的水泵啟動,從而保護水泵可能因長期不工作而導致的水泵生銹或者工作異常。






關于PROFINET I/O設備在PLC中的配置:


導入PROFINET I/O設備的配置文件(由設備生成)



在PLC軟件的PROFINET 配置界面中進行設備的網絡地址及寄存器地址自動分配等



將PLC設備的角色設定為控制器,從而接入其他I/O設備


關于觸摸屏軟件的組態界面編輯:


OPC服務器參數表,里面對應PLC設備的寄存器和對應參數:


現場設備安裝照片:







限于篇幅原因,暫時就介紹到這里,需要詳細了解該套系統的可以來電咨詢我司!


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