基于PLC控制的泵站远程监控系统设计与实现

基于PLC控制的泵站远程监控系统设计与实现

本文围绕PLC控制的泵站远程监控系统进行讨论，了解该系统的设计设计内容，并对PLC控制的泵站远程控制系统设计的实现方法加以探索。

标签：PLC控制；泵站；远程监控系统；设计；实现

运用PLC控制的泵站远程控制系统能够有效提升供水方案的合理性，有利于工作效率的提升，使泵站设备的稳定运行得到保证，所以，对PLC控制的泵站远程监控系统的设计与实现加强研究具有非常重要的现实意义。

一、监控系统的功能设计

结合泵站系统的基础框架，将管理局作为监控系统的控制中心，建立博斯腾湖管理处泵站相关的采集控制系统，子系统由博斯腾湖西泵站来充当。PLC的基础主要是由微处理机来承担，这是对现代科技的综合处理，是一种结合了通信技术、计算机技术以及自动控制技术的新型工业装置，其本身具有较多的输入及输出接口，且驱动能力较强，在水利、电力行业当中应用非常广泛，本系统的采集控制传输设备主要由PLC来充当，为了避免PLC组建产生故障影响两个泵站的控制，在东泵站和西泵站中分别设置了PLC组件，并将PLC组件作为通信的节点对数据进行汇总，泵站当中的控制系统具有相对的独立性，对水泵的变频器、压力电表数据以及流量信息等参数进行采集，由于使用远程控制系统，需要对通讯中断期间的系统运行状态加以考虑，一般来说，外部的控制设备在出现故障以后供水不能中断，所以，应该在程序当中设定自锁功能，如果通讯中断，也可以使线圈保持接通，在使用开关量的方式对变频器进行控制时，如果与控制柜之间失去连接，例如线缆出现断裂等情况，也不会造成停泵故障，因此电气段也应设置自锁功能，在使用触发式启动时，中间继电器不能长期处于吸合状态，当发现管线存在较大压力、控制柜中出现过大的电流时，需要立即断开线圈电源，避免机组被烧毁引发安全事故，因此，要在程序当中设置相应的自动保护报警功能。

二、现场控制内容

（一）PLC控制变频器的主要方式

对变频器的远程控制是通过变频器和PLC的有效结合来实现的，变频PLC控制系统主要由变频器、可编程的PLC控制器部分以及PlC与变频器的连接部分组合而成，而在其硬件结构当中连接部分最为重要，信号连接的不同其控制方式也存在一定的差异性，PLC控制变频器的方式可以分为3种。

PLC的输出端子与变频器当中的多功能端子进行连接，利用PLC输出端子的断开、闭合组合，使变频器的运行能够在不同转速下进行。

利用变频器通讯口实现总线通讯，在PLC的通讯模块和变频器通讯口之间

建立联系，然后通过用户程序完成变频器运行的监控，同时进行参数的读写操作。

利用PLC数块对模块进行转换，将PLC数字信号向电压信号转换，然后在变频器的控制端子当中进行输入，从而实现变频器工作的有效控制。

出于对变频器无级调速的考虑，选用前两种方式作为项目变频器的PLC控制方法，并将PLC通讯口对变频器设备进行控制作为主要的方法，次要工作由模拟量进行控制的变频器来承担，并将这两种方式设置为相互备用的状态。

（二）PLC控制变频器的工作过程

1、利用Profibus网络进行控制

在变频器及PLC通电以后，需要先进行初始化的诊断及自检工作，此时，PLC的输入及输出模块上会亮起相应的指示灯，亮灯表示当前变频器工作的实际状态，在启动时，PLC会利用Profibus向变频器传送频率数值，在使用PLC对变频器进行控制时，还可以将变频机的基本情况通过Profibus网络向PLC控制器反馈，从而使变频器的运行状态得到实时的控制，变频器会将得到的信号进行再次的处理，处理完成以后向下端电机传送，使电机可以带动水泵完成启动。

2、利用模拟量的方式进行控制

除了使用总线进行控制以外，变频器当中的通讯模块还设有数字量和模拟量的通讯端口，使外部控制器能够通过数字量控制变频器的启动和关闭，同时，还能控制外部控制源、正反转，确认设备故障，外部频率设定的接收是通过AI端口实现的，而发送频率、电流以及转速等信号的则是AO端口，需要注意的是，在运行时，要使用变频器的控制板对系统参数加以定义，确保数字量和模拟量能够与变频器的端口对应，但通常情况下应以总线通讯作为系统运行的主要方式，如果通讯出现中断问题，则需切换成模拟量状态进行控制。

（三）在数据通信结构当中PLC的作用

在变频器与西泵站当中的PLC之间建立联系以后，应与控制中心完成双向的数据交换，通常监测项目较多，需要对管理中心主站加以建立，下设分站总线网络，在分站当中，Profibus-DP的主站由S7-300来充当，与东、西泵站当中S7-200的PLC组件及变频器协调应用构建Profibus网络，运用Profibus总线向S7-300中汇集数据，然后通过通讯模块完成数据包的制作，再与GPRS通讯终端相连接，在其他总线网络当中，进行数据交换主要使用Modbus通讯来完成，作为Modbus分站的西泵站，通过S7-300当中的CP341通讯模块与GPRS的终端进行连接，而Modbus的总站则是监控中心，主要负责与下分站之间的主叫返回通信，Modbus通讯数据当中的CRC能够对通讯内容加以检验，使信息的正确性得到保证，并可以剔除不完整的数据，在这个过程中发挥承上启下作用的组件是S7-300中的通信PLC组件。

结语：

本文主要分析了基于PLC控制的泵站远程监控系统设计及其功能的实现，并按照通讯环节对控制的各部分内容以及PLC控制变频器的工作方式及过程进行了描述，相关人员一定要充分了解设计的具体内容，结合泵站工程的具体要求对PLC控制的泵站远程控制系统进行设计，明确其中的原理和功能，从而有效提升泵站远程监控系统设计的合理性及科学性。

参考文献：

[1]贾斌，冯晶.基于PLC控制的多泵站远程监控系统设计与实现[J].南水北调与水利科技，2012，09（4）：144-148.

[2]王征锋.基于PLC的远程监控系统设计研究[J].中国新技术新产品，2016，8（16）：21-21，22.

[3]茅伟.排水泵站运行工况远程监控系統的设计[J].城镇供水，2016，6（4）：57-59，56.

[4]张文亮，冷祎.污水泵站远程监控系统的设计与实现[J].工业控制计算机，2012，24（7）：42-43.