矩形科技N80系列PLC在泵站集中监控方案

  前  言

十里丰监狱加压泵自控系统按分散控制、集中显示的原则进行设置。中央控制室设置于综合楼中控室；PLC控制系统布置在十里丰泵站。系统根据各工艺段设置于工艺流程相适应的在线监测，中央控制系统和PLC控制站之间通过光纤通讯连接，PLC控制系统需要带有以太网连接接口，可以方便中央控制系统远程进行监控。

技术方案概述

1  设计方案

1.1设计依据

本方案的设计依据为：

Ø智能化系统招标书

Ø《民用电气设计规范》 JGJ/T16－92

Ø《建筑电气安装工程质量检验评定标准》 GYJ1253－88

Ø《民用建筑照明标准规范》 GBJ133－90

Ø《智能建筑评估标准》 DG/TJ08－602－2001  J10105－2001

1.2设计原则

l可行性和适应性

保证技术上的可行性和系统的可适应性

l实用性和经济性

贯彻全面应用，坚持实用、经济的原则

l先进性和成熟性

既要采用先进的理念、技术和方法，又要注意结构、设备的相对成熟。不但能反映当今的先进水平，而且具有发展潜力，能够适应未来若干年内的发展。

l开放性和标准性

为了满足所选用的技术和设备的协同运行能力、系统投资的长期效应以及系统功能不断发展的需求。必须追求系统的开放性和标准性。

l可靠性和稳定性

在考虑技术新进和开放性的同时，还应从系统结构、技术措施、设备性能、系统管理等方面着手，确保系统运行的可靠性和稳定性，达到最大的平均无故障时间。

l可扩展性和易维护性

   为了适应系统变化的需要，必须充分考虑以最简洁的方法，最低的投资，实现系统的扩展和维护。

2  系统要求

按集中管理、分散控制的模式，设置数据采集及监控系统。整个控制系统共分为三级：中央控制室、现场PLC控制站、现场手动控制。

整个系统应配置成在通讯故障时，就地PLC应连续独立的控制其相关的控制设备，并保持恒压供水。

2.1      设备控制方式：

     主要的工艺设备设中央控制、就地自动控制、现场手动控制三层控制模式。中央控制由中央控制室内通过组态界面完成控制，具有最低的控制优先级，中央控制室分为自动控制和手动控制（中控）两种方式。就地控制由PLC根据数据自动完成控制。现场手动控制则在设备或仪表的现场安装控制箱、按钮控制箱、控制信号等操作完成，具有最高控制优先级。

     中央控制室分为自动和中控两种模式，由工作人员根据工作站的需求设定好参数，系统将自动按照设定的参数进行自动闭环PID控制，并且根据设定所需的压力、流量、液位等参数自动加减泵控制，达到自动控制要求。

就地控制分为远控及就地自动控制模式，远控即中央控制室远程控制，就地自动控制则根据PLC自动控制程序完成控制要求。

现场手动控制分为远控、就地自动控制、现场手动控制三种模式。用户将根据需求进行控制。

2.2      运行监视

运行系统将根据动态运行监控整个系统的运行参数，如泵的运行状态、压力、流量、液位等产生实时进行监控。

当运行过程中出现故障时，会自动进行切换泵控制，并将故障信息及时通报给相关工作人员。

当运行过程中出现故障时，系统会自动进行保护，断开相关设备，防止设备因为故障而引起的损失。

2.3      时间控制策略：

 系统根据需求设定时间控制方案，根据工艺要求设定白天根据所需压力多少进行控制。晚上根据所需的压力不同进行控制，傍晚时分根据所需的压力不同进行控制。并且可以预设定一周设定参数进行控制。节假日设定模式进行控制。

2.4      报警信号类别：

l配电开关跳闸，保护装置动作；

l电源设备故障，频率过低过高；

l仪表设备工作异常；

l超高液位、超低液位、流量异常；

l泵故障、变频器故障、通讯故障等；

l设备工作异常、阀门设备故障；

l压力过高、压力过低；

2.5      告警查询、上报功能：

设定告警等级、用户操作密码等级。

当发生故障时，告警颜色变为告警色（一般为红色）并开始闪烁。用户用鼠标单击确认告警按键，屏幕弹出该故障报警的详细信息，工作人员通过信息检查故障现场，排除故障。直到故障消除后，告警光点消失。

能够实时向上一级监控中心转发紧急告警信息和报送上一级监控中心所要求的数据信息。

2.6  信息查询、统计及打印功能

实时监视各个泵站的工作状态和运行参数，接收故障告警信息。

根据需要，查询泵站采集的各种监测数据和告警信息，并在屏幕显示或打印输出。

实时监视各泵站的工作状态。

可通过数据采集控制器下达测控命令，并用严格的权限控制确保操作的安全性。

具有统计及自定义报表功能，能生成以下各种统计报表及曲线图：

(1) 日、月、年告警统计报表；

(2) 日、月、年操作统计报表；

(3) 日、月、年监测数据统计报表；

2.7  控制器（PLC）

主要产品概述

M44MAD是一款基于以太网的多通信接口，数字量、模拟量混合型PLC，包含16点数字量输入，16点数字量输出，6点模拟量输入，6点模拟量输出，在装备控制、楼宇控制、物联网等数字量、模拟量混合应用中可以最大程度的节约控制器成本，给项目效益提供更好的保障。

主要产品特色

l16路数字量输入；

l16继电器输出；

l6路模拟量输入(0~10V电压，4~20mA电流，10K NTC，PT100可选)；

l6路模拟量输出（0~10V电压、4~20mA电流可选）；

l1路100M以太网通信接口；

l1路RS232；

l1路RS485（可扩充至最多3路RS485，其中一路隔离）；

l1路CAN2.0（可选）

l支持掉电保持功能；

l2路200K脉冲输出， 2路AB相脉冲计数、上下脉冲计数、单脉冲计数输入，4路外部中断；

lRTC 实时时钟功能，及功能强大的日期时间段功能块，可灵活设定任意多个时间驱动事件；

l集成了多种通讯协议，包括： 1路RS232，3路RS485， 1路以太网， 4路串口均支持标准的MODBUS/RTU主、从协议，以及自由通讯协议(可以兼容任意RS485或RS232通讯协议)，以太网接口支持MODBUS/TCP主、从协议；

l支持以太网、RS232、RS485编程；

l支持IO点扩展，通过连接扩展模块可以扩展各种类型IO点数量，最大支持7个扩展模块；

2.8  控制器通讯功能

现代的楼宇控制、工业控制、物联网等项目对于控制系统通讯能力的要求越来越高，常在一个项目中涉及多种不同厂商、不同网络、不同协议的设备，需要进行很好的集成和监控。

·         丰富的通信接口：N80 系列分布式控制系统拥有多种不同的网络接口，正是为解决此类问题而设计的，N80 引入了国际最新的网络和现场总线技术，拥有丰富的通信接口、灵活的编程风格、成熟的通讯协议，可以将大多数标准的和非标的通信接口集成进来；用户无需关心更多的细节，便可轻松解决通信难题。

·         简捷的编程风格：N80 内嵌通信管理状态机，对于通信任务的排队、掉线、超时、错误的处理均可自动操作，无需用户关心这些细节；用户在编写通信程序时只需填入目标地址和数据长度、起始地址，其它的细节状态均可自动处理。

·         革命性的远程调试监控：N80 支持基于ADSL 互联网或GPRS-DTU 无线网络的远程实时在线编程、调试、下载、监控，用户工程师坐在办公室就可以对异地的控制系统进行编程、调试、监控，大大的降低了差旅和人力的成本。

2.9  控制器安装要求

按照以下步骤在CPU或扩展模块的端子排上安装导线：

1．  打开CPU或扩展模块的端子上盖；

2．  如图4所示，用螺丝刀逆时针旋转端子排对应的螺钉，直至卡簧可以插入导线为止；

3．  插入连接导线，用螺丝刀将端子螺钉顺时针旋转，直至卡簧将导线卡牢固为止；

4．  检查接线无误后，关闭端子上盖，导线安装完成。

按照以下步骤从CPU或扩展模块的端子排上拆卸导线：

1．  确认所有电源关闭后，打开CPU或扩展模块的端子上盖；

2．  如图4所示，用螺丝刀逆时针旋转端子排对应的螺钉，直至卡簧可以拔出导线为止；

3．  关闭端子上盖，导线拆卸完成。

图2-9控制器安装图

2.10             控制器接线说明

图2-10控制器接线图

3 软件功能

3.1      组态软件简介

》最大应用点数达  30000多点。

》运行于WIN98 / NT / 2000/XP /WIN7平台。

》全新中文测览器界面，使用更方便，更灵活。

》真正32位程序。

》实时多任务，多线程。

》采样速度更快,可靠性更高。

》智能故障诊断系统，适用于大系统的采集监控。

3.2      组态软件的开放性和可扩展性

Ø1、通过COM组件开发设备的驱动程序。

Ø2、支持标准的DDE通讯

Ø3、支持OPC设备

Ø4、支持多种标准的通讯协议modbus，CAN，profibus等总线。

Ø5、支持ODBC接口包括：Orcale,SQLserver, Mysql,Access,dBASE等。

Ø6、支持第三方控件

Ø7、支持多种通讯方式 串口通讯、以太网、GPRS等。

3.3      组态软件的结构图

3.4      组态软件的历史数据

l 多种存储策略，数据变化存储或定时存储

l 高度优化存储结构，节省硬盘空间，提高查询速度

l 内置历史曲线，直接观察分析历史数据

l 提供API函数，可编程访问历史数据

l 支持分布式，可直接从网络访问

（1）应用程序直接导出历史数据为.csv文件

（2）提供API函数通过编程访问变量的历史数据

          GetHistDataValue("Tagname", Year, Month, Day, Hour, Minute,       Second, TimeLength, "ValType_Text");

（3）提供ODBC接口，可以象访问标准数据库一样访问。

3.5      组态软件的报表功能

建立报表（模板）

      可创建日报表、月报表、统计报表等。

4系统特点

4.1分布式控制

真正的分布式控制系统。网络上的所有设备都是智能化的，并以“点到点”方式进行通信。即使存在网络线缆故障，断点两边的设备将以两个独立网络的形式继续工作。

4.2网络监控功能

系统可以通过网络监控所有控制点的状态指示，故障报警，数据保存，数据报表功能。

4.3远程控制

远程控制组件可以通过TCP/IP连到照明控制网络。仅需简单相连，并连接到网络内，就可以进行远程控制，故障分析，系统设置。也可以通过TCP/IP将多个区域连成一个网络，实现远程同步控制。

4.4时钟控制

大多数的厂商都采用独立的实时时钟控制器，这造成了成本的上升和可靠性的下降。

N80控制器内带实时时钟，包括年、月、日、时、分、秒、周，用户可以很方便的利用实时时钟开发出各种不同的策略。

4.5可靠性高，抗干扰能力强

整个系统的宽温和宽电源供电设计使其可以在任何恶劣的环境中游刃有余，另外N80全系列产品都通过了CE认证，也为用户产品的出口打下了良好的基础

4.6掉电保护（电路发生故障时的照明方式选择）

系统具有可靠的掉电保护功能，能够保证运行时的数据不丢失。可以把时间设定参数写入FLASH掉电保持寄存器中，控制系统正常时，控制器将根据最后一次修改参数自动运行。

4.7支持双通信口，支持各种标准的通讯协议

目前的节能控制对于通信和监控的要求越来越高，大多数的控制系统要求可以在远方进行控制和调整控制参数，同时相当多的用户还需要能在现场接屏进行监控，因为各家RTU与屏的通信协议不同，造成节能厂商的开发难度大大增加。

   N80-M44MAD带有RS232和RS485两个通信口，两个口都支持MODBUS从协议，RS485更是支持MODBUS主协议和FREE协议，用户可以很方便的利用这两个通信口与各种不同通信装置进行通信，比方说GSM、GPRS DTU、MODEM，另外还可以与各种显示屏、监控软件、组态软件进行通信。最后这两个通信口还能对各种第三方的表计或者变频器进行监控，从而达到整合的目的。

4.8支持多机联网

多台N80-M44MAD可通过RJ45联网，交换数据，还可以通过RS485与外接设备通讯，采集数据。并可共用同一台GPRS与远端服务器通讯。