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PLC无线传输在水泵远程控制系统中的应用
来源:正瑞电子        浏览:660         发布日期:2023-07-07

供水泵房距离厂区控制中心较远,在管理上存在水泵故障不能及时发现,人员管理成本高,时效性较差,严重时甚至会影响生产等各种问题。

远程无线变频控制系统采用PLC硬接线方式直接接入控制中心DCS系统,亦可将上位计算机作为控制监测主机、工业无线数传设备作为无线链路数据交换通道、远程RTU作为现场控制、工业智能云网关对现场运行设备的数据采集,移动APP客户端完整展示水泵状态,实现对泵房的控制与监测。

 

远程无线变频控制系统由远端监控上位计算机及监控软件(或控制中心DCS系统接入端口)、远端控制箱远端/近端无线通信箱就地控制柜组成。

其中:

1、远程监控上位计算机及监控软件ZRMSCADA3.0可独立实现对远程泵房水泵机组的监控。也可以在控制中心以硬接线方式进入DCS系统,由DCS系统实现PID控制算法后实时控制远程水泵。

 

2、远端控制箱实现将无线链路数据和DCS控制系统之间的信号进行双向转化,以实现远程传输的目的。

 

3、远端/近端无线通信箱用于搭建远程控制端到就地控制柜的无线通信链路,保证了两端通信的可靠性。无线通信采用基于LORA的无线通信技术,具有较强的抗多径干扰能力,相同功率下,比较其他无线通信技术,能大大增加通信距离及通信数据的可靠性。

 

4、就地控制柜内含先进PLC及变频驱动元件。可实现如下:

1)   远方/就地的控制切换;

2)   远方/就地的变频/工频无扰切换;

3)   互锁及热继保护;

4)   远方/就地启停控制;

5)   远方/就地调频;

6)   就地参数整定;

7)   远方PID/就地PID控制等控制功能;

8)   电压/电流/压力/故障状态/开关状态/热继状态/切换状态/运行方式等实现远方监控;

9)   远程故障复位

10) 远程目标值下发

等全部远程监控功能。

11) 同时还具备本柜自动风扇开启散热功能。初值定为高于42℃开启风扇,低于38℃关闭散热风扇。可根据用户要求设定。

 

一、      系统结构 

远程无线变频控制系统结构如下图所示:

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远程无线变频控制系统图

 

远程无线变频控制系统包括就地部分和远程部分。

就地部分包括就地控制柜和就地无线通信箱。在泵房安装就地控制柜,实现就地启停及变频/工频切换控制。

就地无线通信箱与远程无线通信箱之间建立无线通信通道,形成无线数据链路,使得远方和就地部分通信畅通。

远程控制箱可以通过

1.   硬接线连接到控制中心DCS系统;

2.   也可通过RS485或工业以太网与上位机通信;

3.   亦可通过接入组态液晶屏的方式监控。

从而实现中控室对泵房机组远程控制,及运行状态和运行参数的自动采集、传输、处理、存储。

系统还可通过工业线智能云网关也可以实现数据上云,实现手机APP监控(有保密要求的慎用)。

二、远端控制箱

 

远端控制箱通过硬接线方式接入DCS系统或连接上位计算机,或者接入组态监控液晶屏。

远端控制箱与DCS系统接线接口表:

电源接口

电源:220V±10% AC/DC

通信接口

上位机通信接口:以太网RJ45接口

数据接口

数据通信规约:Ethernet/IP、Profibus、Profinet、Modbus以及其他指定通信协议

I/O接口

数字输入信号:16路,10VDC~30VDC有源输入;

数字输出信号:16路, 继电器输出,5A250VAC/5A30VDC

模拟输入/输出信号:4路,0-20mA/0~5V可拓展。

 

其中:

DI:启动/停止/工频/变频/故障复位

DO:工频运行-停止/变频运行-停止/变频器故障

AI:目标频率0-10V

AO:压力/系统电流/系统电压 4-20mA

 

三、      远端/近端无线通信箱

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1.   无线通信箱

无线通信箱采用不锈钢防雨电气箱设计,适合室外安装。

为增加传输距离,天线尽量放置于室外距离地面较高的位置。虽然无线通信基于抗多径干扰,绕射能力强的LORA技术,在安装时仍然需要尽量避免周围金属遮挡。

无线通信箱尺寸:高300mm*宽250mm*厚200mm(以实际为准)

供电电源:220V±10% AC/DC

功耗:20W

 

2.   工业无线通讯系统

远程无线通讯系统采用具备基于军工级LORA技术的工业数传电台DTU,具有数据吞吐量大,传输距离远,可以抗多径干扰,对建筑绕射能力强等特点,可实现全透明实时传输。DTU电台可任意用作主站或子站,全双工方式运行。支持各种收发频率间隔。要求具有良好的兼容性,可与其它网络(以太网、光纤环网)互联互通,共用或者并行运行。

 

3.   无线参数:

所有参数包括频率、功率、接口格式等通过软件设置。

无线控制系统技术指标参数要求

工作频率

410MHz-493MHz ISM

发射机

发送距离  20公里(视距),使用高增益定向天线或中继站可更远

输出功率   5W(+37dBm)

调制方式    LORA

射频速率    视现场情况2.4k-62.5k可调

扩频编码    跳频

占用带宽    500KHz

接口速率      1200-115200可选

接收

灵敏度    -120 dBm

检错

32位CRC高级校验算法

数据加密替换

动态密钥

系统配置

点对点、点对多点;1个主站最多可连接从站数量不限。

工作环境

温度:-40℃ ~ +75℃  湿度:0~95%,无凝露

连接接口

天线接口:标准外螺纹母SMA

电源接口:凤凰端子 (5.08 mm )

配置接口:RS232-9孔插座及RS485,配置无线参数

 

 

四、      就地变频控制柜

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就地变频控制柜就近安放置于泵组附近。尺寸如上图所示:高1600mm*600mm*400mm

盘面如下图所示:

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盘面电流电压表头为系统电流和系统电压

指示灯:电源指示、启动指示、停止指示和故障指示。

其中:启动/停止指示为泵组启动指示;故障指示为变频器故障指示。

控制按钮:

启动/停止按钮为就地方式下的启动/停止控制。

切换开关:

远方/就地:用于远方控制和就地控制的切换。

变频/工频:用于变频/工频方式的切换。

电位器:用于变频目标值的就地手动调节。

 

五、      主要技术指标

1、设备运行环境条件:

环境温度:-30  -  50℃                      

最大相对湿度  5%-90%不凝露                      

多年平均相对湿度  <=90%                

平均风速    <=12级                  

海拔高度    <=4000m                  

地震烈度    <=8级                    

2、功能:

1)   测控终端被安装泵站现场,监测水泵状态;监测出水流量;监测泵控制模式、电压、电流、管道压力、故障报警

2)   支持水泵启动设备手动控制、自动控制、远程控制水泵的启停,支持远程切换控制模式。

3)   支持远程设置、修改终端的工作参数,实现远程维护终端设备。

4)   可实现恒压或恒流自动控制,监控中心可以远程启动/停止水泵

5)   监控中心远程采集水源井的水泵状态,监测水泵电压、电流、启停状态、故障状态、控制方式(工频/变频、就地/远程)等设备参数。监测压力、流量等工艺参数。

6)   电流过大、缺相、水位过低、控制柜保护、井房停电等异常状况发生时,立即报警;

 

运用了PLC无线传输的水控系统,不仅性能稳定可靠,而且能够非常好地控制可编程序控制器及其有关设备,水控系统与工业控制系统联成一个整体,对于水泵远程控制系统的功能扩充和设计创新,实为重要。


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