基于PLC控制的泵站遠程監控系統設計與實現

【摘要】本文圍繞PLC控制的泵站遠程監控系統進行討論，了解該系統的設計設計內容，并對PLC控制的泵站遠程控制系統設計的實現方法加以探索。

【關鍵詞】PLC控制；泵站；遠程監控系統；設計；實現

運用PLC控制的泵站遠程控制系統能夠有效提升供水方案的合理性，有利于工作效率的提升，使泵站設備的穩定運行得到保證，所以，對PLC控制的泵站遠程監控系統的設計與實現加強研究具有非常重要的現實意義。

一、監控系統的功能設計

結合泵站系統的基礎框架，將管理局作為監控系統的控制中心，建立博斯騰湖管理處泵站相關的采集控制系統，子系統由博斯騰湖西泵站來充當。PLC的基礎主要是由微處理機來承擔，這是對現代科技的綜合處理，是一種結合了通信技術、計算機技術以及自動控制技術的新型工業裝置，其本身具有較多的輸入及輸出接口，且驅動能力較強，在水利、電力行業當中應用非常廣泛，本系統的采集控制傳輸設備主要由PLC來充當，為了避免PLC組建產生故障影響兩個泵站的控制，在東泵站和西泵站中分別設置了PLC組件，并將PLC組件作為通信的節點對數據進行匯總，泵站當中的控制系統具有相對的獨立性，對水泵的變頻器、壓力電表數據以及流量信息等參數進行采集，由于使用遠程控制系統，需要對通訊中斷期間的系統運行狀態加以考慮，一般來說，外部的控制設備在出現故障以后供水不能中斷，所以，應該在程序當中設定自鎖功能，如果通訊中斷，也可以使線圈保持接通，在使用開關量的方式對變頻器進行控制時，如果與控制柜之間失去連接，例如線纜出現斷裂等情況，也不會造成停泵故障，因此電氣段也應設置自鎖功能，在使用觸發式啟動時，中間繼電器不能長期處于吸合狀態，當發現管線存在較大壓力、控制柜中出現過大的電流時，需要立即斷開線圈電源，避免機組被燒毀引發安全事故，因此，要在程序當中設置相應的自動保護報警功能。

二、現場控制內容

（一）PLC控制變頻器的主要方式

對變頻器的遠程控制是通過變頻器和PLC的有效結合來實現的，變頻PLC控制系統主要由變頻器、可編程的PLC控制器部分以及PlC與變頻器的連接部分組合而成，而在其硬件結構當中連接部分最為重要，信號連接的不同其控制方式也存在一定的差異性，PLC控制變頻器的方式可以分為3種。

PLC的輸出端子與變頻器當中的多功能端子進行連接，利用PLC輸出端子的斷開、閉合組合，使變頻器的運行能夠在不同轉速下進行。

利用變頻器通訊口實現總線通訊，在PLC的通訊模塊和變頻器通訊口之間建立聯系，然后通過用戶程序完成變頻器運行的監控，同時進行參數的讀寫操作。

利用PLC數塊對模塊進行轉換，將PLC數字信號向電壓信號轉換，然后在變頻器的控制端子當中進行輸入，從而實現變頻器工作的有效控制。

出于對變頻器無級調速的考慮，選用前兩種方式作為項目變頻器的PLC控制方法，并將PLC通訊口對變頻器設備進行控制作為主要的方法，次要工作由模擬量進行控制的變頻器來承擔，并將這兩種方式設置為相互備用的狀態。

（二）PLC控制變頻器的工作過程

1、利用Profibus網絡進行控制

在變頻器及PLC通電以后，需要先進行初始化的診斷及自檢工作，此時，PLC的輸入及輸出模塊上會亮起相應的指示燈，亮燈表示當前變頻器工作的實際狀態，在啟動時，PLC會利用Profibus向變頻器傳送頻率數值，在使用PLC對變頻器進行控制時，還可以將變頻機的基本情況通過Profibus網絡向PLC控制器反饋，從而使變頻器的運行狀態得到實時的控制，變頻器會將得到的信號進行再次的處理，處理完成以后向下端電機傳送，使電機可以帶動水泵完成啟動。

2、利用模擬量的方式進行控制

除了使用總線進行控制以外，變頻器當中的通訊模塊還設有數字量和模擬量的通訊端口，使外部控制器能夠通過數字量控制變頻器的啟動和關閉，同時，還能控制外部控制源、正反轉，確認設備故障，外部頻率設定的接收是通過AI端口實現的，而發送頻率、電流以及轉速等信號的則是AO端口，需要注意的是，在運行時，要使用變頻器的控制板對系統參數加以定義，確保數字量和模擬量能夠與變頻器的端口對應，但通常情況下應以總線通訊作為系統運行的主要方式，如果通訊出現中斷問題，則需切換成模擬量狀態進行控制。

（三）在數據通信結構當中PLC的作用

在變頻器與西泵站當中的PLC之間建立聯系以后，應與控制中心完成雙向的數據交換，通常監測項目較多，需要對管理中心主站加以建立，下設分站總線網絡，在分站當中，Profibus-DP的主站由S7-300來充當，與東、西泵站當中S7-200的PLC組件及變頻器協調應用構建Profibus網絡，運用Profibus總線向S7-300中匯集數據，然后通過通訊模塊完成數據包的制作，再與GPRS通訊終端相連接，在其他總線網絡當中，進行數據交換主要使用Modbus通訊來完成，作為Modbus分站的西泵站，通過S7-300當中的CP341通訊模塊與GPRS的終端進行連接，而Modbus的總站則是監控中心，主要負責與下分站之間的主叫返回通信，Modbus通訊數據當中的CRC能夠對通訊內容加以檢驗，使信息的正確性得到保證，并可以剔除不完整的數據，在這個過程中發揮承上啟下作用的組件是S7-300中的通信PLC組件。

結語：

本文主要分析了基于PLC控制的泵站遠程監控系統設計及其功能的實現，并按照通訊環節對控制的各部分內容以及PLC控制變頻器的工作方式及過程進行了描述，相關人員一定要充分了解設計的具體內容，結合泵站工程的具體要求對PLC控制的泵站遠程控制系統進行設計，明確其中的原理和功能，從而有效提升泵站遠程監控系統設計的合理性及科學性。

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