PLC無線傳輸在水泵遠程控制系統(tǒng)中的應用
供水泵房距離廠區(qū)控制中心較遠,在管理上存在水泵故障不能及時發(fā)現(xiàn),人員管理成本高,時效性較差,嚴重時甚至會影響生產等各種問題。
遠程無線變頻控制系統(tǒng)采用PLC硬接線方式直接接入控制中心DCS系統(tǒng),亦可將上位計算機作為控制監(jiān)測主機、工業(yè)無線數(shù)傳設備作為無線鏈路數(shù)據(jù)交換通道、遠程RTU作為現(xiàn)場控制、工業(yè)智能云網(wǎng)關對現(xiàn)場運行設備的數(shù)據(jù)采集,移動APP客戶端完整展示水泵狀態(tài),實現(xiàn)對泵房的控制與監(jiān)測。
遠程無線變頻控制系統(tǒng)由遠端監(jiān)控上位計算機及監(jiān)控軟件(或控制中心DCS系統(tǒng)接入端口)、遠端控制箱、遠端/近端無線通信箱、就地控制柜組成。
其中:
1、遠程監(jiān)控上位計算機及監(jiān)控軟件ZRMSCADA3.0可獨立實現(xiàn)對遠程泵房水泵機組的監(jiān)控。也可以在控制中心以硬接線方式進入DCS系統(tǒng),由DCS系統(tǒng)實現(xiàn)PID控制算法后實時控制遠程水泵。
2、遠端控制箱實現(xiàn)將無線鏈路數(shù)據(jù)和DCS控制系統(tǒng)之間的信號進行雙向轉化,以實現(xiàn)遠程傳輸?shù)哪康摹?/span>
3、遠端/近端無線通信箱用于搭建遠程控制端到就地控制柜的無線通信鏈路,保證了兩端通信的可靠性。無線通信采用基于LORA的無線通信技術,具有較強的抗多徑干擾能力,相同功率下,比較其他無線通信技術,能大大增加通信距離及通信數(shù)據(jù)的可靠性。
4、就地控制柜內含先進PLC及變頻驅動元件??蓪崿F(xiàn)如下:
1) 遠方/就地的控制切換;
2) 遠方/就地的變頻/工頻無擾切換;
3) 互鎖及熱繼保護;
4) 遠方/就地啟停控制;
5) 遠方/就地調頻;
6) 就地參數(shù)整定;
7) 遠方PID/就地PID控制等控制功能;
8) 電壓/電流/壓力/故障狀態(tài)/開關狀態(tài)/熱繼狀態(tài)/切換狀態(tài)/運行方式等實現(xiàn)遠方監(jiān)控;
9) 遠程故障復位
10) 遠程目標值下發(fā)
等全部遠程監(jiān)控功能。
11) 同時還具備本柜自動風扇開啟散熱功能。初值定為高于42℃開啟風扇,低于38℃關閉散熱風扇??筛鶕?jù)用戶要求設定。
一、 系統(tǒng)結構圖
遠程無線變頻控制系統(tǒng)結構如下圖所示:
遠程無線變頻控制系統(tǒng)圖
遠程無線變頻控制系統(tǒng)包括就地部分和遠程部分。
就地部分包括就地控制柜和就地無線通信箱。在泵房安裝就地控制柜,實現(xiàn)就地啟停及變頻/工頻切換控制。
就地無線通信箱與遠程無線通信箱之間建立無線通信通道,形成無線數(shù)據(jù)鏈路,使得遠方和就地部分通信暢通。
遠程控制箱可以通過
1. 硬接線連接到控制中心DCS系統(tǒng);
2. 也可通過RS485或工業(yè)以太網(wǎng)與上位機通信;
3. 亦可通過接入組態(tài)液晶屏的方式監(jiān)控。
從而實現(xiàn)中控室對泵房機組遠程控制,及運行狀態(tài)和運行參數(shù)的自動采集、傳輸、處理、存儲。
系統(tǒng)還可通過工業(yè)?線智能云網(wǎng)關也可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)上云,實現(xiàn)手機APP監(jiān)控(有保密要求的慎用)。
二、遠端控制箱
遠端控制箱通過硬接線方式接入DCS系統(tǒng)或連接上位計算機,或者接入組態(tài)監(jiān)控液晶屏。
遠端控制箱與DCS系統(tǒng)接線接口表:
電源接口 | 電源:220V±10% AC/DC |
通信接口 | 上位機通信接口:以太網(wǎng)RJ45接口 |
數(shù)據(jù)接口 | 數(shù)據(jù)通信規(guī)約:Ethernet/IP、Profibus、Profinet、Modbus以及其他指定通信協(xié)議 |
I/O接口 | 數(shù)字輸入信號:16路,10VDC~30VDC有源輸入; 數(shù)字輸出信號:16路, 繼電器輸出,5A250VAC/5A30VDC 模擬輸入/輸出信號:4路,0-20mA/0~5V可拓展。
其中: DI:啟動/停止/工頻/變頻/故障復位 DO:工頻運行-停止/變頻運行-停止/變頻器故障 AI:目標頻率0-10V AO:壓力/系統(tǒng)電流/系統(tǒng)電壓 4-20mA |
三、 遠端/近端無線通信箱
1. 無線通信箱
無線通信箱采用不銹鋼防雨電氣箱設計,適合室外安裝。
為增加傳輸距離,天線盡量放置于室外距離地面較高的位置。雖然無線通信基于抗多徑干擾,繞射能力強的LORA技術,在安裝時仍然需要盡量避免周圍金屬遮擋。
無線通信箱尺寸:高300mm*寬250mm*厚200mm(以實際為準)
供電電源:220V±10% AC/DC
功耗:20W
2. 工業(yè)無線通訊系統(tǒng)
遠程無線通訊系統(tǒng)采用具備基于軍工級LORA技術的工業(yè)數(shù)傳電臺DTU,具有數(shù)據(jù)吞吐量大,傳輸距離遠,可以抗多徑干擾,對建筑繞射能力強等特點,可實現(xiàn)全透明實時傳輸。DTU電臺可任意用作主站或子站,全雙工方式運行。支持各種收發(fā)頻率間隔。要求具有良好的兼容性,可與其它網(wǎng)絡(以太網(wǎng)、光纖環(huán)網(wǎng))互聯(lián)互通,共用或者并行運行。
3. 無線參數(shù):
所有參數(shù)包括頻率、功率、接口格式等通過軟件設置。
無線控制系統(tǒng)技術指標參數(shù)要求
工作頻率 | 410MHz-493MHz ISM |
發(fā)射機 | 發(fā)送距離 20公里(視距),使用高增益定向天線或中繼站可更遠 輸出功率 5W(+37dBm) 調制方式 LORA 射頻速率 視現(xiàn)場情況2.4k-62.5k可調 擴頻編碼 跳頻 占用帶寬 500KHz 接口速率 1200-115200可選 |
接收 | 靈敏度 -120 dBm |
檢錯 | 32位CRC高級校驗算法 |
數(shù)據(jù)加密替換 | 動態(tài)密鑰 |
系統(tǒng)配置 | 點對點、點對多點;1個主站最多可連接從站數(shù)量不限。 |
工作環(huán)境 | 溫度:-40℃ ~ +75℃ 濕度:0~95%,無凝露 |
連接接口 | 天線接口:標準外螺紋母SMA 電源接口:鳳凰端子 (5.08 mm ) 配置接口:RS232-9孔插座及RS485,配置無線參數(shù) |
四、 就地變頻控制柜
就地變頻控制柜就近安放置于泵組附近。尺寸如上圖所示:高1600mm*寬600mm*厚400mm。
盤面如下圖所示:
盤面電流電壓表頭為系統(tǒng)電流和系統(tǒng)電壓
指示燈:電源指示、啟動指示、停止指示和故障指示。
其中:啟動/停止指示為泵組啟動指示;故障指示為變頻器故障指示。
控制按鈕:
啟動/停止按鈕為就地方式下的啟動/停止控制。
切換開關:
遠方/就地:用于遠方控制和就地控制的切換。
變頻/工頻:用于變頻/工頻方式的切換。
電位器:用于變頻目標值的就地手動調節(jié)。
五、 主要技術指標
1、設備運行環(huán)境條件:
環(huán)境溫度:-30 - 50℃
最大相對濕度 5%-90%不凝露
多年平均相對濕度 <=90%
平均風速 <=12級
海拔高度 <=4000m
地震烈度 <=8級
2、功能:
1) 測控終端被安裝泵站現(xiàn)場,監(jiān)測水泵狀態(tài);監(jiān)測出水流量;監(jiān)測泵控制模式、電壓、電流、管道壓力、故障報警
2) 支持水泵啟動設備手動控制、自動控制、遠程控制水泵的啟停,支持遠程切換控制模式。
3) 支持遠程設置、修改終端的工作參數(shù),實現(xiàn)遠程維護終端設備。
4) 可實現(xiàn)恒壓或恒流自動控制,監(jiān)控中心可以遠程啟動/停止水泵
5) 監(jiān)控中心遠程采集水源井的水泵狀態(tài),監(jiān)測水泵電壓、電流、啟停狀態(tài)、故障狀態(tài)、控制方式(工頻/變頻、就地/遠程)等設備參數(shù)。監(jiān)測壓力、流量等工藝參數(shù)。
6) 電流過大、缺相、水位過低、控制柜保護、井房停電等異常狀況發(fā)生時,立即報警;
運用了PLC無線傳輸?shù)乃叵到y(tǒng),不僅性能穩(wěn)定可靠,而且能夠非常好地控制可編程序控制器及其有關設備,水控系統(tǒng)與工業(yè)控制系統(tǒng)聯(lián)成一個整體,對于水泵遠程控制系統(tǒng)的功能擴充和設計創(chuàng)新,實為重要。
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