基于plc的供水無(wú)線機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

基于plc的供水無(wú)線機(jī)電設(shè)備監(jiān)控系統(tǒng)

0無(wú)線計(jì)算機(jī)“四遙”自動(dòng)測(cè)控系統(tǒng)組成隨著城市建設(shè)規(guī)模的日益發(fā)展，城市供水區(qū)和規(guī)模不斷擴(kuò)大。為了滿足現(xiàn)代城市發(fā)展的需要，必須建立相應(yīng)的城市供水現(xiàn)代化管理和調(diào)度體系。針對(duì)新疆塔城地區(qū)供水壓力不平衡現(xiàn)象,通過(guò)分析國(guó)內(nèi)其它供水企業(yè)普遍采取的解決方法,提出了具體實(shí)施方案,采用無(wú)線微機(jī)“四遙”調(diào)度系統(tǒng)。無(wú)線“四遙”測(cè)控系統(tǒng)集計(jì)算機(jī)技術(shù)、數(shù)字通信技術(shù)和微機(jī)測(cè)控技術(shù)為一體,以無(wú)線數(shù)傳(話)電臺(tái)作系統(tǒng)組網(wǎng)信道,由計(jì)算機(jī)硬件、軟件有機(jī)構(gòu)成系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)控制中樞,配備智能數(shù)據(jù)終端機(jī)(RTU),實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的數(shù)據(jù)采集、監(jiān)測(cè)控制和分布式管理。本系統(tǒng)是一點(diǎn)對(duì)多點(diǎn)的分布式微機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)化調(diào)度系統(tǒng),它具有性能/價(jià)格比高、穩(wěn)定可靠、抗干擾能力強(qiáng)、使用靈活方便等特點(diǎn),不僅適用于供水行業(yè),也適用于供電、供氣、機(jī)場(chǎng)、氣象、石油、化工等部門(mén)。本文就可編程控制器在新疆塔城市自來(lái)水公司供水無(wú)線微機(jī)“四遙”調(diào)度系統(tǒng)中遙控、遙調(diào)閥門(mén)開(kāi)啟度的應(yīng)用作一介紹。1系統(tǒng)的組成、功能塔城市位于新疆的西北部,城鎮(zhèn)擁有人口6萬(wàn)余人,日供水量約1萬(wàn)立方米。據(jù)此,我們和新疆塔城市自來(lái)水公司仔細(xì)研究提出塔城市自來(lái)水公司供水無(wú)線微機(jī)“四遙”調(diào)度系統(tǒng)由一個(gè)主調(diào)度站、一個(gè)經(jīng)理室工作站、九套由可編程序控制器PLC構(gòu)成的遙控閥門(mén)開(kāi)度的端站、三套YC-1040A型管網(wǎng)測(cè)壓端站和一臺(tái)YC-1035水廠遙測(cè)端站組成。總體結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。系統(tǒng)具有遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)功能。中心調(diào)度室監(jiān)測(cè)全市區(qū)管網(wǎng)測(cè)壓點(diǎn)壓力、水廠運(yùn)行參數(shù)和送水泵房電機(jī)的運(yùn)行狀態(tài)以及各井群水泵的工作狀況,形成整個(gè)公司的生產(chǎn)數(shù)據(jù)庫(kù)和生產(chǎn)調(diào)度表。根據(jù)采集回來(lái)的數(shù)據(jù),調(diào)度人員能清楚地了解市區(qū)管網(wǎng)的服務(wù)壓力,及時(shí)作出調(diào)度決策。中心調(diào)度室可隨時(shí)發(fā)出遙測(cè)、遙信、遙控、遙調(diào)命令對(duì)遠(yuǎn)程監(jiān)控端站進(jìn)行啟?？刂?、閥門(mén)開(kāi)度控制,使該區(qū)域壓力達(dá)到指定值,以平衡全市管網(wǎng)壓力。而各遠(yuǎn)程端站則根據(jù)調(diào)度命令及時(shí)調(diào)整生產(chǎn)運(yùn)行狀況,遙信的狀態(tài)和巡測(cè)的參數(shù)返回中心調(diào)度室,同時(shí)終端機(jī)發(fā)生故障或啟?？刂剖r(shí)也以故障信息形式返回中心調(diào)度室。系統(tǒng)管網(wǎng)壓力的調(diào)整、閥門(mén)開(kāi)度的改變均由各端站PLC完成。各遠(yuǎn)程終端機(jī)能存儲(chǔ)48小時(shí)數(shù)據(jù),以供中心臺(tái)補(bǔ)調(diào)和查詢,并能定時(shí)(30分鐘)將采集的各種數(shù)據(jù)通過(guò)無(wú)線信道發(fā)射給中心調(diào)度室,以便形成日?qǐng)?bào)表。2各部分組成和原理無(wú)線四遙系統(tǒng)遠(yuǎn)程監(jiān)控端站由數(shù)據(jù)采集終端機(jī)(RTU)、無(wú)線數(shù)傳(話)電臺(tái)、直流穩(wěn)壓電源和天線四大部分組成。下面介紹遙控、遙調(diào)管網(wǎng)閥門(mén)開(kāi)度的遠(yuǎn)程終端機(jī)。它主要由控制單元和執(zhí)行單元組成。(1)系統(tǒng)模式的選擇控制單元由PLC完成。近年來(lái),隨著電子技術(shù)的飛速發(fā)展,特別是計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展,使可編程控制器在性能功能方面有了很大提高,在工業(yè)上得到廣泛應(yīng)用,不僅適用于順序控制和邏輯控制,而且也可進(jìn)行參數(shù)PID自動(dòng)控制,同時(shí)編程軟件和通信接口功能越來(lái)越完善,與上位機(jī)配合可以方便地完成通信功能,能實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)監(jiān)測(cè)與自動(dòng)控制。目前國(guó)內(nèi)可供選擇的PLC產(chǎn)品種類(lèi)繁多,各具特色。結(jié)合新疆塔城市自來(lái)水公司無(wú)線“四遙”供水調(diào)度系統(tǒng)的要求,我們選用美國(guó)通用電氣公司(GE)90系列MICRO23點(diǎn)PLC作遠(yuǎn)程終端機(jī)。它是整體式結(jié)構(gòu),將電源、CPU、I/O模塊集中裝在一個(gè)機(jī)箱內(nèi),其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、體積小、價(jià)格低。它具有如下功能:輸入輸出功能:2路模擬量輸入,實(shí)時(shí)采集本站過(guò)程參數(shù),如壓力、流量、水位、閥門(mén)狀態(tài)等電量信號(hào),經(jīng)單位換算處理后作為控制、顯示的信息,供PLC及工作站使用。1路模擬量輸出,以控制過(guò)程要求的模擬信號(hào)。9路繼電器輸出,進(jìn)行啟?？刂?。13路開(kāi)關(guān)量輸入,提供啟停后的狀態(tài),它反映出應(yīng)用現(xiàn)場(chǎng)單機(jī)設(shè)備的運(yùn)行狀況,中心調(diào)度室能及時(shí)發(fā)現(xiàn)異常現(xiàn)象,使損失減少到最小程度。通訊功能:PLC端站與中心調(diào)度機(jī)之間通過(guò)無(wú)線信道完成信息交換。PLC隨時(shí)等待接收中心調(diào)度機(jī)的遙測(cè)、遙信、遙控命令,執(zhí)行任一命令后將其狀態(tài)參數(shù)返回給中心調(diào)度機(jī)。(2)植物調(diào)節(jié)系統(tǒng)根據(jù)該系統(tǒng)的具體要求,選用某公司生產(chǎn)的ZKJW型電動(dòng)調(diào)節(jié)蝶閥作為執(zhí)行單元。電動(dòng)蝶閥的現(xiàn)場(chǎng)部分包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥兩大部分。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)由位置發(fā)送器、二相異步伺服電機(jī)、減速器組成。它以單相交流電源為動(dòng)力,接受標(biāo)準(zhǔn)直流信號(hào),輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)角位移,操縱風(fēng)門(mén)、擋板等調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu),完成自動(dòng)調(diào)節(jié)任務(wù)。閥門(mén)開(kāi)度控制硬件原理框圖如圖2所示。電動(dòng)蝶閥的工作原理:當(dāng)來(lái)自調(diào)節(jié)儀表的輸入信號(hào)和閥門(mén)開(kāi)度指示的電流信號(hào)(簡(jiǎn)稱(chēng)反饋信號(hào))相等時(shí),閥門(mén)就穩(wěn)定在對(duì)應(yīng)的位置上。當(dāng)輸入信號(hào)發(fā)生變化時(shí),“平衡”受到破壞,閥門(mén)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng),其轉(zhuǎn)動(dòng)方向決定于偏差信號(hào)的極性,而總是朝減小偏差的方向移動(dòng),當(dāng)偏差信號(hào)小于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不靈敏區(qū)時(shí),即出現(xiàn)新的“平衡”,閥門(mén)就穩(wěn)定在對(duì)應(yīng)的位置上,通過(guò)閥門(mén)位置的變化而改變閥的流通截面積,從而達(dá)到調(diào)節(jié)介質(zhì)的工藝參數(shù)的目的。電動(dòng)蝶閥的開(kāi)度始終和輸入信號(hào)成線性關(guān)系。當(dāng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的電源中斷時(shí),電動(dòng)蝶閥能保持在斷電時(shí)的位置上。拉出手輪即可進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)操作。(3)中心調(diào)度室控制閥遠(yuǎn)程監(jiān)控端站控制閥門(mén)軟件是用GE公司Logicmaster編程軟件的繼電器梯形圖程序設(shè)計(jì)方法完成管網(wǎng)壓力的監(jiān)控,以及邏輯運(yùn)算、模擬量處理和閥門(mén)開(kāi)度控制。這部分梯形圖程序駐留在可編程控制器的CPU中。當(dāng)中心調(diào)度室向遠(yuǎn)程監(jiān)控端站發(fā)送一個(gè)閥門(mén)開(kāi)度的命令時(shí),遠(yuǎn)程監(jiān)控端站PLC接到命令輸出相應(yīng)的控制信號(hào),此信號(hào)驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作。執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出位置反饋信號(hào)和中心調(diào)度室閥門(mén)開(kāi)度設(shè)定值進(jìn)行綜合比較,當(dāng)差值不為零時(shí),執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出值就朝減小差值的方向移動(dòng),直到兩個(gè)信號(hào)的差值小于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的死區(qū),此時(shí)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的輸出值就穩(wěn)定在輸入信號(hào)相應(yīng)的位置上,實(shí)現(xiàn)了閥門(mén)的開(kāi)度控制。限于篇幅程序流程圖略。3本系統(tǒng)的評(píng)價(jià)新疆塔城市自來(lái)水公司供水無(wú)線微機(jī)“四遙”調(diào)度系統(tǒng)已安裝調(diào)試通過(guò),并交付