【導(dǎo)讀】本文設(shè)計(jì)的是基于PLC的集中控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，主要采用分級(jí)分布式計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)，能夠?qū)崿F(xiàn)集中管理和分散控制。利用虛擬網(wǎng)絡(luò)VPN作為系統(tǒng)的通訊網(wǎng)絡(luò)，由PLC和計(jì)算機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。這種系統(tǒng)的設(shè)計(jì)節(jié)能環(huán)保，成本降低，節(jié)省人力物力，同時(shí)提升了經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。
圖1泵站網(wǎng)絡(luò)示意圖
控制系統(tǒng)簡(jiǎn)介
本系統(tǒng)由計(jì)算機(jī)主機(jī)，可編程控制器(PLC)，液位傳感器組成，電能統(tǒng)計(jì)電度表組成。系統(tǒng)嵌入進(jìn)原先的控制系統(tǒng)中，既保留了原先的的控制功能又添加了新的遠(yuǎn)程自動(dòng)控制功能和大量的數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和分析統(tǒng)計(jì)功能。系統(tǒng)可根據(jù)操作人員在計(jì)算機(jī)中設(shè)定的參數(shù)，在不同水位下自動(dòng)開(kāi)停機(jī)，也可由操作人員在計(jì)算機(jī)上直接開(kāi)停機(jī)。每臺(tái)水泵及格柵機(jī)均可通過(guò)轉(zhuǎn)換開(kāi)關(guān)選擇受計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制;如果計(jì)算機(jī)遇到故障還能由PLC里的控制系統(tǒng)完成自動(dòng)控制各機(jī)器功能;或脫離計(jì)算機(jī)控制，改為原先的控制系統(tǒng)。在計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制時(shí)，系統(tǒng)每天自動(dòng)轉(zhuǎn)換工作水泵的優(yōu)先開(kāi)機(jī)順序以平均各水泵的工作時(shí)間。系統(tǒng)的監(jiān)控界面可供值班人員監(jiān)控各臺(tái)泵的工作情況，流量，水位等參數(shù)。系統(tǒng)提供數(shù)據(jù)儲(chǔ)存和報(bào)表查詢，打印功能。
具體設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)
根據(jù)工藝流程、控制點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的安裝地理環(huán)境，我們采用先進(jìn)的管理控制技術(shù)，系統(tǒng)分為控制層、監(jiān)控層、管理層三層進(jìn)行監(jiān)測(cè)和控制。
(1)控制層用可編程控制器作為底層控制中心分別對(duì)排污設(shè)備、監(jiān)測(cè)點(diǎn)進(jìn)行控制、監(jiān)測(cè)，采集信息，控制設(shè)備運(yùn)行。
圖2 系統(tǒng)方案示意圖
PLC(ProgrammableLogicalController)全稱為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱可編程控制器。它以微型計(jì)算機(jī)為核心的工業(yè)控制裝置，它集電控、電儀、電傳三電于一體，是現(xiàn)代工業(yè)三大支柱之一。由于它的功能強(qiáng)、可靠性高、適應(yīng)性好以及模塊化結(jié)構(gòu)等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應(yīng)用。把個(gè)人計(jì)算機(jī)連入PLC網(wǎng)絡(luò)可以向用戶提供諸如工藝流程圖顯示、動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)畫面顯示、報(bào)表編制、趨勢(shì)圖生成、窗口技術(shù)以及生產(chǎn)管理等多種功能，作為底層單元的PLC完成對(duì)現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)/關(guān)量、模擬輸入/輸出量的控制處理，而利用微型計(jì)算機(jī)良好的人機(jī)對(duì)話界面和數(shù)據(jù)處理功能，實(shí)現(xiàn)對(duì)一臺(tái)或多臺(tái)PLC進(jìn)行監(jiān)控，充分發(fā)揮PLC可靠、靈活的控制性能和計(jì)算機(jī)在管理、監(jiān)控等方面。
[page]
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，PLC不僅能代替?zhèn)鹘y(tǒng)的繼電器實(shí)現(xiàn)邏輯控制，而且已發(fā)展成為集各種控制、運(yùn)算、通信為一體的功能強(qiáng)大的控制器。由于其編程簡(jiǎn)單、修改方便及工作可靠，在工業(yè)生產(chǎn)中它的應(yīng)用也越來(lái)越廣泛。
(2)監(jiān)控層在泵房?jī)?nèi)設(shè)控制室，帶有視頻監(jiān)控，主要監(jiān)控整個(gè)泵房?jī)?nèi)格柵機(jī)和每臺(tái)泵的運(yùn)行狀態(tài)，各種機(jī)柜的電流電壓度表與計(jì)算機(jī)顯示是否一致，監(jiān)控處理過(guò)程由PLC的模擬輸入模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并將有關(guān)水泵的運(yùn)行狀況及有關(guān)信息上傳污水處理監(jiān)控中心，污水處理監(jiān)控中心則將指令下傳至各PLC控制器，由PLC控制現(xiàn)場(chǎng)各儀器及儀表。
(3)管理層主要在污水處理廠遠(yuǎn)程監(jiān)控中心完成，所有采集的數(shù)據(jù)通過(guò)虛擬局域網(wǎng)遠(yuǎn)程通信傳輸?shù)奖O(jiān)控層桌面?zhèn)€人計(jì)算機(jī)，而桌面?zhèn)€人計(jì)算機(jī)又通過(guò)RS232通信模塊發(fā)送控制命令給PLC，完成水泵的啟動(dòng)和停止控制。總攬整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。系統(tǒng)同時(shí)還充分考慮了在特殊情況下的現(xiàn)場(chǎng)手動(dòng)控制以保證排水系統(tǒng)的流暢運(yùn)行并有效地保護(hù)設(shè)備。對(duì)水泵耗電量用電流、電壓、時(shí)間來(lái)計(jì)算。當(dāng)出現(xiàn)停電情況時(shí)，PLC將記憶檢測(cè)的數(shù)據(jù)，桌面?zhèn)€人計(jì)算機(jī)將記憶設(shè)置狀態(tài)。當(dāng)出現(xiàn)故障時(shí)，個(gè)人計(jì)算機(jī)進(jìn)行報(bào)警，同時(shí)記憶相應(yīng)的狀態(tài)，使其在脫機(jī)狀態(tài)下，整個(gè)系統(tǒng)獨(dú)立運(yùn)轉(zhuǎn)。在個(gè)人計(jì)算機(jī)端，軟件具有狀態(tài)設(shè)置、遠(yuǎn)程監(jiān)控、數(shù)據(jù)存貯、報(bào)表打印功能。
實(shí)際上整個(gè)控制系統(tǒng)可以在任何地點(diǎn)控制如：控制室，辦公室均可，整個(gè)系統(tǒng)可以非常強(qiáng)勁的工作，采用了很多錯(cuò)誤處理。系統(tǒng)的擴(kuò)展性很強(qiáng)，不管有多少個(gè)泵和多少個(gè)水池，距離有多遠(yuǎn)，所有的看管工作均由計(jì)算機(jī)遠(yuǎn)程自動(dòng)完成。系統(tǒng)能記錄設(shè)備的運(yùn)行的原始數(shù)據(jù)，并做出信息處理，給出各種報(bào)表和運(yùn)行曲線圖，能實(shí)時(shí)了解全部系統(tǒng)的運(yùn)行情況。
圖3 系統(tǒng)運(yùn)行流程圖
本文所研究的城市污水進(jìn)行集中控制系統(tǒng)，主體控制部分采用可編程序控制器、一些傳感器和計(jì)算機(jī)，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)租用電信的VPN。經(jīng)過(guò)近兩年的現(xiàn)場(chǎng)投入應(yīng)用表明，穩(wěn)定可靠，自動(dòng)化程度高。
相關(guān)閱讀：
以PLC控制器為核心的位置控制器的設(shè)計(jì)
高手親傳：如何利用PLC控制步進(jìn)電機(jī)？
結(jié)合PC與PLC的監(jiān)控系統(tǒng)的組建
