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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