采用T910PLC 单机为核心设计泵站运行所需要的远程测控终端,以满足控制中心通过相应网络及协议,实现对泵站现场环境配电、电机、管道等主要参数采集和设备控制。
城镇供水行业对于水源井泵站的测控应用多以SCADA 系统构筑,因此作为系统中现场的测控终端设备(RTU)来说,其性能的优劣直接影响到整个系统的运行和应用效果。应该说,国内工控电子产品的发展日新月异,为用户集成开发终端产品所提供的资源选择空间也越来越大。对于同一个功能项目,无论是主流单板机系列还是各类PLC 产品,实现目标仅仅是过程问题,但对于开发而言,方便高效、提高性价比、保障稳定性和可靠性无疑是考虑的重点。
以北京腾控科技推出的T-910 型PLC 为核心,实现了供水公司水源井泵站远程测控终端的设计,满足了部分老产品的更新换代和新井的配置应用。
关于T-910 PLC
T-910 可编程控制器是北京腾控科技有限公司T-900 系列PLC 中一款产品, 使用最大频率72 MHz 的ARM 工业级CPU, 外扩32 M SDRAM 和4 MFLASH,嵌入式操作系统,2 M 用户程序存储区和2 M 用户数据存储区。编程软件使用KW MULTIPROG,通过以太网下载程序,另有3 路RS232/485 接口。T-910 集成12 路DI、8 路DO、8 路AI、2 路AO、2 路高速脉冲计数以及24 V 直流输出于一体;单台模块即可灵活应用于各种小型工业自动控制场合。
选用亮点:
● 单机输入/ 输出端口类型全、数量多、配置标准,特别是模拟量输入端口数量和信号输入标准恰能满足现场需要。
● · 多种通讯口,可灵活搭建基于有线、GPRS、数传电台以及以太网等数据传输通道,用户组网选择性强。
● 宽温工作-40 ~ 85℃,尤其适用于北方冬夏季节中的极端气候环境。
泵站远程测控终端的设计
1. 泵站测控终端功能要求本项目中水源井泵站多为单泵运行,个别加装辅助水泵。水源井远离水厂分布,现场潜水泵电机额定功率为75 kW,配常规自耦降压启动柜,也有泵站选用了软启动器的电路。为达到无人值守、远程测控的目的,要求测控终端能实现以下功能:
● 采用数传电台搭建传输网络,网内终端唯一站号标识。
● 采集现场设备运行参数(模拟量:线电压、三相电流、井水位、瞬时流量、出口压力;脉冲量:积算流量;开关量:红外报警器、运行状态辅助开关等),并按规定格式组织数据包。
● 按自有协议进行通讯,根据测控中心计算机指令,完成数据上传、水泵遥控开、停操作。
● 通讯、控制状态现场检测以及异常状态分析、触发和响应。
● 时段数据存储,便于上位机对历史数据的追补。
2. 硬件配置
为便于现场安装和配置,成品终端采用壁挂箱体结构,相关单元模块集成装配其中。主要由T-910PLC、数传电台、直流电源、按钮开关以及端子排等组成。根据各单元的资源情况和对终端功能的要求,完成硬件电路连接的设计。
3. 软件设计
整体思路:PLC 运行时, 通过PLCMODE_RUN 状态(类似S7-200 中的SM0.0 寄存器)进行必要的端口初始化设置;主程序检测通讯口接收缓存数据,判断是否为针对本站的指令,并响应执行对应指令处理模块;通过扫描DI端口相应开关状态变化执行对应的功能模块;将输入端口的实时数据进行处理及数组编排;对PLC 时钟进行检测,到设定时刻把数据按规定格式进行存储。
程序的编写和调试在KWMULTIPROG 环境下进行,指令系统参照IEC61131-3 标准。由于要实现控制和数据传输,因此通讯控制是设计的关键。
腾控公司为T910 提供了几种类型的通讯用函数库TCNETLIB。对于电台使用的物理端口为COM 口,因此程序中使用了其中的PORT_OPEN、PORT_READ和PORT_WRITE。考虑到收发转换过程中硬件电路切换存在的延时,软件设计上应根据发送数据量预留约50 ms 的余量,防止传输时的数据丢失。其他功能模块用开发环境提供的常用函数资源足以实现,整体所用代码量很少,跟踪调试也很方便。
成品应用结论
设计、装调完成后已成功并入供水公司的泵站测控系统中,在退役产品的更新换代中发挥了作用,并准备装配在新增泵站中。通过上位机配置与该PLC匹配的参数,采集的数据和现场基本一致,控制及状态也符合要求。此设计具有一定的通用性,在不需要特殊协议的情况下可以使用标准的MODBUS 协议,选择适合现场的通讯通道和设备,配合流行的组态软件建立SCADA 测控系统;并且T910PLC 属于标准化安装结构,可以与启动柜等进行一体化集成设计,更能提升电气成套设备的智能化水平。成品可以广泛应用于城镇供水、供热、农田水利、油田等泵站电机、管道阀门等参数测量和控制场合。
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