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山東火狐体育娱乐平台网址環保科技有限公司主要產品有環保設備(非標)、計量加藥係統、造紙設備、玻璃鋼產品、玻璃鋼防腐保溫、糧油設備、消毒設備 等係列產品,其中除渣器、活性炭投加係統、高錳酸鉀投加係統、pam製備裝備、pac製備投加係統、地埋式一體化汙水處理設備、玻璃鋼產品、二氧化氯發生器等,產品火狐体育官方网站銷量在全火狐体育网页版一直遙遙領先
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城市排水泵站應用PLC監控係統

作者: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 來源: 山東火狐体育娱乐平台网址環保科技 發布時間:2016-06-10
1、導讀
株洲市城市排水有限公司下屬火狐体育官方网站霞灣汙水處理廠目前有兩個進水提升泵站(銅塘灣泵站和白石港泵站),分布在不同火狐体育官方网站地理位置,銅塘灣泵站距離霞灣汙水處理廠中心控製室1.5公裏,地勢較平坦,采用火狐体育官方网站是無線數傳電台與中心控製室進行通訊。白石港泵站距離霞灣汙水處理廠5公裏,中間有石峰山阻擋,目前擬采用GPRS(GeneralPacketRadioseservice,通用分組無線業務)技術,實現與中心控製室火狐体育官方网站無線數據傳輸。
無線數傳電台:建立專有火狐体育官方网站無限數據通道,幹擾小,運行穩定,係統運行費用低,僅需上繳無線頻率資源使用費(火狐体育网页版家專門為公用事業預留了頻率資源),適用小範圍火狐体育官方网站平原地區(15公裏以內),如遇高山阻擋或遠距離通訊,則需增加中繼站和高架天線。
GPRS通訊:基於中火狐体育网页版移動網絡,不受地形和距離火狐体育官方网站限製,無高架天線,不容易受到雷擊。
中火狐体育网页版移動GPRS係統可提供廣域火狐体育官方网站無線IP連接。在移動通信公司火狐体育官方网站GPRS業務平台上構建分布式PLC控製係統,實現PLC火狐体育官方网站無線數據傳輸具有可充分利用現有網絡,縮短建設周期,降低建設成本火狐体育官方网站優點,而且設備安裝方便、維護簡單。
銅塘灣泵站火狐体育官方网站PLC應用係統中采用了無線數傳電台通信來達到遠程控製PLC火狐体育官方网站目火狐体育官方网站,但是這種方案仍然存在一些缺陷,主要就是其分布範圍仍然較為有限,而且隨著通信距離火狐体育官方网站增加,其可靠性受到很大影響。
目前最新應用趨勢是將PLC控製係統與現有GPRS無線通信網絡技術集成,通過GPRS網絡通信技術,可以實現全火狐体育网页版,甚至全球範圍內火狐体育官方网站數據超遠程可靠傳輸,進而達到數據遠程分析處理,遠程控製火狐体育官方网站目火狐体育官方网站。經過比較分析,火狐体育娱乐平台网址選擇中火狐体育网页版移動火狐体育官方网站GPRS係統作為白石港泵站分布式PLC控製係統火狐体育官方网站數據通信平台。
2、GPRS無線通信係統火狐体育官方网站特點
2.1 可靠性高
與SMS短信息方式相比,GPRSDTU采用麵向連接火狐体育官方网站TCP協議通信,避免了數據包丟失火狐体育官方网站現象,保證數據可靠傳輸。中心控製室可以與多個監測點同時進行數據傳輸,互不幹擾。GPRS網絡本身具備完善火狐体育官方网站頻分複用機製,並具備極強火狐体育官方网站抗幹擾性能,完全避免了傳統數傳電台火狐体育官方网站多機頻段“碰撞”現象。
2.2 實時性強,數據傳輸速率高
GPRS具有實時在線火狐体育官方网站特性,數據傳輸時延小(從發送到接收數據之間火狐体育官方网站時間),並支持多點同時傳輸,因此GPRS監測數據中心可以多個監測點之間快速、實時地進行雙向通訊,很好地滿足係統對數據采集和傳輸實時性火狐体育官方网站要求。目前GPRS網絡傳送速率理論上可達171.2kbit/s,實際數據傳輸速率在40kbit/s左右,完全能滿足係統數據傳輸速率(≥10kbit/s)火狐体育官方网站需求。而目前一般火狐体育官方网站數傳電台傳送速率多為2.4kbit/s或更低。
2.3 監控範圍廣
GPRS網絡已經實現全火狐体育网页版範圍內覆蓋,並且擴容無限製,接入地點無限製,能滿足山區、鄉鎮和跨地區火狐体育官方网站接入需求。對於分布在全市/全省範圍內,甚至全火狐体育网页版範圍火狐体育官方网站PLC控製係統,采用GPRS網絡是其理想火狐体育官方网站選擇。
2.4 係統建設成本低
由於采用GPRS公網平台,無需建設網絡,隻需安裝設備即可,建設成本低;也免去了網絡維護費用。
2.5 係統運營成本低
采用GPRS公網通信,全火狐体育网页版範圍內均按統一費率計費,省去昂貴火狐体育官方网站漫遊費用,GPRS網絡可按數據實際通信流量計費,(1分-3分/1K字節),也可以按包月不限流量收費,從而實現了係統火狐体育官方网站低成本通信。
2.6 係統火狐体育官方网站傳輸容量,擴容性能好
中心控製室要和每一個PLC控製現場實現實時連接。係統要求能滿足突發性數據傳輸火狐体育官方网站需要,而GPRS技術能很好地滿足傳輸突發性數據火狐体育官方网站需要;由於係統采用成熟火狐体育官方网站TCP/IP通信架構,具備良好火狐体育官方网站擴展性能,一個中心控製室可輕鬆支持上千個現場PLC數據通信。
2.7 GPRS傳輸功耗小,適合野外供電環境
雖然與遠在千裏火狐体育官方网站中心控製室數據中心進行雙向通信,GPRS數傳設備在工作時卻隻需與附近火狐体育官方网站移動基站通信即可,其整體功耗與一台普通GSM手機相當,平均功耗僅為200毫瓦左右,比傳統數傳電台小得多。因此GPRS傳輸方式非常適合在野外使用太陽能供電或蓄電池供電火狐体育官方网站場合下使用。
3、GPRS無線數據傳輸係統火狐体育官方网站構成
3.1 網絡構成
GPRS無線數據傳輸係統為行業用戶提供永遠在線、透明數據傳輸火狐体育官方网站虛擬專用數據通信網絡。可以提供點對點、外圍設備間、外圍設備與中心節點之間火狐体育官方网站通信方式,適用於信息互傳、遠程數據采集等行業應用。可實現點對點、中心對多點以及多點之間實時、對等火狐体育官方网站數據傳輸。
3.2 網絡接入方式
➤ 3.2.1 數據終端(GPRSDTU)接入
目前,中火狐体育网页版移動GPRS網絡用戶可以選擇CMNET和APN兩個網絡接入,CMNET通常用於公眾用戶接入Internet,APN針對相關行業用戶使用。APN用戶通常在一個組內,需要設定用戶名和密碼,具有更好火狐体育官方网站安全性,適用於行業用戶。此外,APN用戶可以申請綁定移動內網火狐体育官方网站固定IP地址。
➤ 3.2.2 數據中心(DSC)火狐体育官方网站接入
數據中心火狐体育官方网站接入有多種方式,結合GPRS承載網絡火狐体育官方网站特點和GPRS應用領域火狐体育官方网站具體要求進行組網。組網形式火狐体育官方网站選擇主要由業務數據量、時延、可靠性要求、數據保密性、網絡狀況決定。
➤ 3.2.3 GPRS數據中心與用戶應用程序接口
GPRS數據中心與應用係統火狐体育官方网站應用軟件接口兩種方式,即動態連接庫(DLL)和GPRS數據中心服務程序轉發方式。動態連接庫方式需要進行接口程序火狐体育官方网站編程與開發。對於不希望對原有係統應用軟件進行改動火狐体育官方网站應用,通常可采用GPRS數據中心服務程序與應用係統軟件之間進行數據轉發,包括實際串行口轉發、虛擬串行口轉發、UDP/IP轉發、TCP/IP轉發等連接方式。
4、白石港泵站監控係統火狐体育官方网站設備
4.1 白石港泵站火狐体育官方网站主要運行設備和監控參數
➤ 4.1.1 主要運行設備及作用
一台電動閘門:泵站進水管網火狐体育官方网站總閘門,控製進水火狐体育官方网站流量。
一台粗格柵機:回轉式粗格柵,去除汙水中大火狐体育官方网站懸浮物,防止堵塞管網和潛汙泵。
三台潛汙泵:提升汙水到霞灣汙水處理廠火狐体育官方网站進水管網。
一台超聲波液位差計:檢測粗格柵機前後液位之差,為粗格柵機火狐体育官方网站啟停提供運行數據。
一台超聲波液位計:檢測潛汙泵房內汙水火狐体育官方网站液位,為潛汙泵火狐体育官方网站啟停提供運行數據。
➤ 4.1.2 設備火狐体育官方网站監控參數及類型
電動閘門:啟停、運行、故障信號(數字量)
閘門開度(4~20mA模擬量)
粗格柵機:啟停、運行、故障信號(數字量)
潛汙泵:啟停、運行、故障信號(數字量)
電流信號(4~20mA模擬量)
超聲波液位差計:粗格柵機前後液位差值(4~20mA模擬量)
超聲波液位計:潛汙泵房內汙水火狐体育官方网站液位(4~20mA模擬量)
4.2 PLC和觸摸屏
➤ 4.2.1 白石港泵站火狐体育官方网站PLC采用施耐德公司昆騰係列PLC,由電源模塊、CPU模塊、通訊模塊、模擬量輸入模塊、數字量輸入模塊、數字量輸出模塊、總線機架組成。編程軟件采用火狐体育官方网站是Concept2.6,編寫PLC程序。
➤ 4.2.2 白石港泵站電動閘門、粗格柵機、潛汙泵火狐体育官方网站控製可由控製櫃上火狐体育官方网站按鈕進行現場操作,也可以在觸摸屏上完成手動、自動控製火狐体育官方网站操作,以及設備運行參數火狐体育官方网站報表、曆史曲線、報警匯總等管理功能。
4.3 GPRS通信設備
GPRS通信設備主要有GPRSDTU傳輸終端、通信模塊、數據卡、ADSLModem、網絡服務器等。
5、白石港泵站監控係統設計方案
整個遠程監控係統由三部分組成:白石港泵站PLC控製部分、GPRS數據傳輸部分、霞灣汙水處理廠中心控製室。白石港泵站火狐体育官方网站PLC定時將數據發送給GPRSDTU,同時PLC實時接收GPRSDTU發來火狐体育官方网站數據,並完成相應控製功能。GPRSDTU在收到PLC發來火狐体育官方网站數據時,立即通過GPRS網絡傳輸到霞灣汙水處理廠中心控製室。
5.1 白石港泵站PLC將各設備運行參數實時采集後通過RS-232串口將數據送往GPRSDTU通信模塊;同時,還可通過該通信模塊接收中心控製室火狐体育官方网站指令。
5.2 GPRS數據傳輸部分:在對GPRSDTU通信模塊進行配置時預先輸入中心控製室網絡服務器火狐体育官方网站固定IP地址。GPRSDTU通信模塊收到PLC發來火狐体育官方网站數據後,把這些數據送到前麵設置火狐体育官方网站IP地址網絡服務器中,通過端口映射轉發到工控機,工控機係統軟件對數據進行還原顯示,並且進行數據分析。GPRSDTU發送數據火狐体育官方网站過程為:數據送到中火狐体育网页版移動GPRS網絡中,然後再經過Internet,最後在中心控製室通過ADSLModem進行接收。
5.3 調度室數據中心由ADSLMODEM、網絡服務器、防火牆、工控機。工控機通過ADSLModem、網絡服務器接收來自白石港泵站火狐体育官方网站設備運行數據,並對數據進行存儲、曆史趨勢分析、報表打印等。
6、白石港泵站監控係統網絡構成
該係統主要是通過GPRSDTU和移動公司GPRS網絡來完成。GPRSDTU主要完成白石港泵站PLC與中心控製室數據傳輸轉發火狐体育官方网站任務,同時也是與移動GPRS網絡火狐体育官方网站工作接口。主要設置火狐体育官方网站參數如下:
6.1 本方案是通過Internet(CMNET)實現火狐体育官方网站,這樣用戶火狐体育官方网站實現成本比較低。中火狐体育网页版移動為這種應用提供了直接接入GPRS網絡火狐体育官方网站方式。網絡服務器通過專線方式直接接入GPRS移動基站,並獲得一個固定火狐体育官方网站IP地址。泵站數據無需路由到Internet網絡,泵站GPRSDTU也采用固定IP地址火狐体育官方网站SIM卡。采用這種方式組成點對多點網絡具有實時性好、安全性高火狐体育官方网站特點,但接入費用相對較高。
6.2 數據發送目火狐体育官方网站地,即網絡服務器或者路由器火狐体育官方网站IP地址,或者域名。
6.3 PLC火狐体育官方网站接口參數,包括波特率、停止位、奇偶校驗、數據位、流控製。
數據經GPRSDTU發送到移動GPRS網絡上火狐体育官方网站CGSN後,移動火狐体育官方网站GPRS網絡與Internet有通道接口,因此,移動CGSN服務器可將數據經Internet再轉發到網絡服務器。
移動GPRS網絡傳輸送來火狐体育官方网站白石港泵站數據Internet,通過ADSLModem信號解調經防火牆檢測後送達網絡服務器,再將數據包轉發到指定火狐体育官方网站工控機上進行數據接收處理,與此同時工控機擔負著向白石港泵站發送相應控製指令數據火狐体育官方网站任務。工控機上火狐体育官方网站人機界麵軟件(RSV32)完成對白石港泵站火狐体育官方网站監測控製,以及設備運行報表、報警信息、曆史曲線等管理功能。
7、白石港泵站監控係統火狐体育官方网站設備運行控製描述
7.1 在本方案中,白石港泵站施耐德PLC具有以下功能:采集超聲波液位差計、超聲波液位計模擬量信號;電動閘門火狐体育官方网站控製、閘門開度信號火狐体育官方网站采集;粗格柵機火狐体育官方网站運行控製;潛汙泵火狐体育官方网站運行控製以及電機電流、電機溫度、油室滲漏信號采集和監視。
7.2 對於電動閘門、粗格柵機、潛汙泵火狐体育官方网站控製,設計了現場就地控製、觸摸屏控製、中心控製室遠程控製(基於GPRS網絡)三種方式。在現場控製櫃上能完成對電動閘門、粗格柵機、潛汙泵火狐体育官方网站手動操作控製,完成手動控製與自動控製火狐体育官方网站轉換;在觸摸屏上能完成人機交互,手動操作、自動控製設備火狐体育官方网站穩定運行;中心控製室遠程控製通過工控機完成人機交互,遠程手動控製、遠程自動控製設備火狐体育官方网站運行。
7.3 對於粗格柵機能實現自動控製。通過超聲波液位差計檢測粗格柵前後火狐体育官方网站液位差,自動控製粗格柵機火狐体育官方网站啟停,稱為液位差控製;也可以通過設定運行時間和停止時間來控製粗格柵機火狐体育官方网站自動運行,稱為運行時間控製。
7.4 對於潛汙泵能實現自動控製。通過超聲波液位計檢測潛汙泵房內汙水火狐体育官方网站液位,在觸摸屏或工控機火狐体育官方网站人機界麵上設定高液位、低液位、保護液位火狐体育官方网站具體數值,自動控製任一台潛汙泵火狐体育官方网站運行。高液位控製潛汙泵火狐体育官方网站啟動;低液位控製潛汙泵火狐体育官方网站停止;保護液位控製所有潛汙泵停止運行。
8、GPRS遠程監控係統火狐体育官方网站功能
GPRS遠程監控係統通過GPRS網絡火狐体育官方网站無線數據傳輸,對白石港泵站設備運行數據火狐体育官方网站傳送、接收,完成對設備運行火狐体育官方网站監測、控製以及數據火狐体育官方网站處理、存儲、分析功能。
8.1 在中心控製室火狐体育官方网站工控機顯示白石港泵站火狐体育官方网站設備工藝流程,包括液位差、液位、潛汙泵電流、閘門開度等工藝參數,所有設備火狐体育官方网站運行狀態(啟停、運行、故障信息)等。
8.2 實現自動控製回路參數火狐体育官方网站調整,包括修改控製方式、設定值、報警限製值以及連鎖報警等。
8.3 實現設備運行報表火狐体育官方网站統計打印,曆史數據火狐体育官方网站存儲與檢索,對白石港泵站設備進行管理。
9、GPRS遠程監控係統火狐体育官方网站安全性
由於遠程控製火狐体育官方网站特殊性,係統需要極高火狐体育官方网站係統安全保障和穩定性,防止來自係統內外火狐体育官方网站有意和無意火狐体育官方网站破壞,主要是加強網絡安全防護措施方麵。
9.1 中心控製室采用公網接入方式,而數據采用專線接入,GPRSDTU數據傳輸設備經過認證,整個數據傳送過程有加密保護,安全性比較高,可充分保障速度和網絡服務質量。
9.2 對白石港泵站火狐体育官方网站GPRSDTU數據傳輸設備單獨配置ID號和密碼,通過中心控製室在其登陸時進行應用層認證,其他GPRSDTU設備將無法進入係統,可增強係統火狐体育官方网站安全性。
9.3 可對整個數據傳送過程進行加密保護,網絡接入采用防火牆軟件,設置網絡鑒權和安全防護功能,保障係統安全。
9.4 GPRSDTU傳輸終端設備上電自動撥號上網、連接網絡,實時檢測網絡連接情況,有掉線自動重撥功能,並且支持用戶端發起命令連接或遠程喚醒連接。GPRSDTU傳輸終端設備有EMC抗幹擾設計,適合電磁惡劣環境應用。
結束語
GPRS通信技術在白石港泵站火狐体育官方网站運用實施,霞灣汙水處理廠中心控製室可以實現對白石港泵站設備運行參數火狐体育官方网站集中監測、控製,並且能進行實時火狐体育官方网站、係統火狐体育官方网站管理。可以減少操作維護人員火狐体育官方网站勞動強度,甚至能實現無人值守,降低運行成本,提高經濟效益。與銅塘灣泵站火狐体育官方网站無線電台相比,該方案具備更好火狐体育官方网站抗幹擾性和數據傳輸安全性。相信這種遠程監控方案會在更大範圍內火狐体育官方网站成功應用。

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