基于OPC及Labview的在线式远程多泵站PLC排水控制系统

 
 
所用到的核心设备
西门子 S7-200 Smart                              一台
兼容西门子的 Profinet IO                        多台（泵站）
超声波液位计（投入式液位计）            多台（泵站）
7-10寸带网口触摸屏（型号不限）        多台（可选）
 
所配套的核心软件
NI OPC 软件                                              一套
BAS远程监控管理系统-水泵V1.6_0       一套
 
        近年来大多数的水泵风机等自动化控制都是基于PLC的控制系统，其应用广泛，该系统大多属于闭环的工作系统（图1-101），由PLC设备采集传感数据和外部状态信号，然后根据内部逻辑（PLC编程）设定，输出相应控制水泵开关。在排水系统中典型的应用机理就是PLC模拟量采集液位传感器（超声波液位仪，投入式液位计，浮球液位计等），以液位数值为控制参照量，当液位高于启泵水位时，PLC启动水泵抽水，当液位低于设定值（启泵水位-回差值）时，停止水泵。但是这样的闭环系统虽然自主工作简单稳定，但是由于PLC的固化程序，导致如果想更改控制水位的高度显得无从下手，特别是在检修时，甚至需要给PLC系统断电，而且在互联网时代的今天，远程监控是必不可少的控制手段，而该系统是无法实现远程监控，当然很多工厂里一般会专门定制在PC端或者触摸屏上的组态软件以实现远程控制或者参数修改，但是往往相对比较麻烦，况且随着水泵个数越多，组态软件与PLC程序要实现很多参数及数据的处理，一旦个别参数读写没处理好，就会导致控制系统的工作异常，因此往往要经过反复的调试，成本代价也相当高。所以多程序的控制方式不可取，我们势必需要采用更好的方式去处理。


        本文主要介绍的是利用PLC或者Profinet IO设备去采集传感及开关量数据，然后由OPC服务器（图1-102）去读写数据到的对应参数列表中，远程监控平台采用Labview编写的远程监控管理系统，Labview中将各个变量参数绑定到对应的OPC参数中，从而实现数据的统一对应，那么这时候，Labview只需控制自己的参数就可以同步对应到PLC的寄存器控制了，从而实现由Labview去控制水泵系统，由于每台（每组）水泵的控制机理是相同的，所以无论有多少台水泵都可以在平台中扩展，这个对于程序来说只是复制，粘贴的事。当然可能我前面忘了说了，PLC内部是不需要编写程序的，你只需配置好PLC的传感器输入类型就可以了，程序直接为空程序导入并设置为上电自动运行。



         系统中所有异地设备采用全网络架构（图1-105），包括PLC，Profinet IO,触摸屏，服务器/PC等。OPC服务器跟客户端可以采用一台PC，Profinet IO设备是PLC的一种基于网络的分布式IO扩展设备，本身内部没有CPU，所以无法单独工作，但是和PLC设备联网时就可以采集模拟量输出和模拟量输出，也可以输入输出IO端口信号，其所有的寄存器地址都是对应PLC设备的扩展地址，具体可以了解西门子PLC 的Profinet  net,该功能在PLC编程软件中可以自由配置。


          触摸屏为可选配置，本地泵站一般需要一个显示设备查看液位及个泵工作状态，所以最好在每个泵站配备一台（图1-104），当然可以让触摸屏参与水泵控制，但是我们不推荐这么做，因为违背了我们一个控制软件统一控制的思想，可能会带来操作逻辑错误。但是仅仅作为数据读取查看是没有任何问题的。触摸屏选用也是带网口的，这样我们通过网络就可以在线给触摸屏更新程序或者是升级功能。


        本地控制柜主要为强电控制柜及动力柜，主要实现水泵的电源控制及故障报警及PLC控制接入等，其中配置了本地/远程控制切换，在检修时，只需要切换为手动控制模式即可，参考电气原理图见图1-106.该图为泵站每台水泵的控制原理图，图中的PLC对应的是我们的PROFINET I/O设备，如果是大功率15KW以上的水泵一般加装软启动装置，这样可以有效降低高压变压器的瞬间电流峰值，特别是有多台泵可能会同时启动的情况下。



       关于BAS远程监控管理系统-水泵V1.6_0软件采用Labview（2018）软件编写，组态界面结合了DSM模块，可以在PC端及大屏显示系统中呈现更直观的观察（图1-107），同时为了更方便的查看所有泵站的水泵工作情况，可以打开信息总览界面（图1-108），可快速的查看水泵运行状态及控制水泵。所有数据传输都是实时性的，网络系统作为数据交换使用，所占用带宽相当小，即便在网络不稳定的情况下也可以常年持续工作，对于偶发性的传感数据掉包等，OPC服务器会主动自发从新读取，数据刷新速率也可自由定义，依托Labview内核的稳定高效VI应用程序不同于windows的VB,VC程序会在运行中由于系统问题而带来其工作异常，独立工作的VI程序可以实现真正365天无人值守连续稳定工作，当泵站某个水泵发生故障时，会自动闪烁指示灯报警，并将该水泵排除在启动判断中，在故障排除后，自动恢复水泵并投入使用。系统根据水位不同高度适时的启动1-3台水泵同时工作，在常规单泵启动时会自动根据每台水泵的运行时间，则运行时间较短的水泵启动，从而保护水泵可能因长期不工作而导致的水泵生锈或者工作异常。






关于PROFINET I/O设备在PLC中的配置：


导入PROFINET I/O设备的配置文件（由设备生成）



在PLC软件的PROFINET 配置界面中进行设备的网络地址及寄存器地址自动分配等



将PLC设备的角色设定为控制器，从而接入其他I/O设备


关于触摸屏软件的组态界面编辑：


OPC服务器参数表，里面对应PLC设备的寄存器和对应参数：


现场设备安装照片：







限于篇幅原因，暂时就介绍到这里，需要详细了解该套系统的可以来电咨询我司！


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