基于PLC的集中控制系統

1 引言

　　據我了解雖然我國各城市較早的建立了排污系統，但管理也比較落后原始，每個(gè)泵站還由人工管理;隨著(zhù)城市的不斷擴大，污水池不斷相應增加，由于污水池零星分布在整個(gè)市區，若按原先管理模式，需要消耗大量資金，管理和控制也非常麻煩，效率極低下，完全不能適應現代城市發(fā)展的需要。為了提高管理工作的信息化水平，提高城市污水的處理能力，減少企業(yè)人員不斷增加帶來(lái)的沉重負擔，提高企業(yè)效益，必須從原來(lái)的人工管理改造為計算機遠程自動(dòng)化管理，建立網(wǎng)絡(luò )管理體系是一個(gè)必然趨勢。

　　2 系統設計思想

　　采用分級分布式計算機控制系統，對工藝過(guò)程進(jìn)行集中管理、分散控制。其總體設計思想是：利用電信的虛擬專(zhuān)用網(wǎng)絡(luò )VPN作為整個(gè)系統的通訊網(wǎng)絡(luò )，做到不管有多少個(gè)泵站和多少個(gè)水池，距離有多遠，所有的控制和看管工作均由PLC和計算機遠程自動(dòng)完成。并且實(shí)現了客戶(hù)端之間的無(wú)關(guān)性，可實(shí)現多客戶(hù)端操作，使客戶(hù)端機器協(xié)調工作，提高整個(gè)排污系統的工作效率。節省大量資金，減少人員編制，提高管理，具有很極大的經(jīng)濟效益和社會(huì )效益。同時(shí)提供多級容錯機制，保證系統能夠安全順暢地運行。

　　圖1泵站網(wǎng)絡(luò )示意圖

　　3 控制系統簡(jiǎn)介

　　本系統由計算機主機，可編程控制器(PLC)，液位傳感器組成，電能統計電度表組成。系統嵌入進(jìn)原先的控制系統中，既保留了原先的的控制功能又添加了新的遠程自動(dòng)控制功能和大量的數據存儲和分析統計功能。系統可根據操作人員在計算機中設定的參數，在不同水位下自動(dòng)開(kāi)停機，也可由操作人員在計算機上直接開(kāi)停機。每臺水泵及格柵機均可通過(guò)轉換開(kāi)關(guān)選擇受計算機自動(dòng)控制;如果計算機遇到故障還能由PLC里的控制系統完成自動(dòng)控制各機器功能;或脫離計算機控制，改為原先的控制系統。在計算機自動(dòng)控制時(shí)，系統每天自動(dòng)轉換工作水泵的優(yōu)先開(kāi)機順序以平均各水泵的工作時(shí)間。系統的監控界面可供值班人員監控各臺泵的工作情況，流量，水位等參數。系統提供數據儲存和報表查詢(xún)，打印功能。

　　圖2 系統方案示意圖4 具體設計與實(shí)現

　　根據工藝流程、控制點(diǎn)及現場(chǎng)設備的安裝地理環(huán)境，我們采用先進(jìn)的管理控制技術(shù)，系統分為控制層、監控層、管理層三層進(jìn)行監測和控制。

　　(1)控制層用可編程控制器作為底層控制中心分別對排污設備、監測點(diǎn)進(jìn)行控制、監測，采集信息，控制設備運行。

　　PLC(Programmable Logical Controller)全稱(chēng)為可編程邏輯控制器，簡(jiǎn)稱(chēng)可編程控制器。它以微型計算機為核心的工業(yè)控制裝置，它集電控、電儀、電傳三電于一體，是現代工業(yè)三大支柱之一。由于它的功能強、可靠性高、適應性好以及模塊化結構等優(yōu)點(diǎn)，在工業(yè)控制中得到了廣泛的應用。把個(gè)人計算機連入PLC網(wǎng)絡(luò )可以向用戶(hù)提供諸如工藝流程圖顯示、動(dòng)態(tài)數據畫(huà)面顯示、報表編制、趨勢圖生成、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完成對現場(chǎng)開(kāi)/關(guān)量、模擬輸入/輸出量的控制處理，而利用微型計算機良好的人機對話(huà)界面和數據處理功能，實(shí)現對一臺或多臺PLC進(jìn)行監控，充分發(fā)揮PLC可靠、靈活的控制性能和計算機在管理、監控等方面。

　　隨著(zhù)計算機技術(shù)的發(fā)展，PLC不僅能代替傳統的繼電器實(shí)現邏輯控制，而且已發(fā)展成為集各種控制、運算、通信為一體的功能強大的控制器。由于其編程簡(jiǎn)單、修改方便及工作可靠，在工業(yè)生產(chǎn)中它的應用也越來(lái)越廣泛。

　　(2)監控層在泵房?jì)仍O控制室，帶有視頻監控，主要監控整個(gè)泵房?jì)雀駯艡C和每臺泵的運行狀態(tài)，各種機柜的電流電壓度表與計算機顯示是否一致，監控處理過(guò)程由PLC的模擬輸入模塊進(jìn)行數據采集，并將有關(guān)水泵的運行狀況及有關(guān)信息上傳污水處理監控中心，污水處理監控中心則將指令下傳至各PLC控制器，由PLC控制現場(chǎng)各儀器及儀表。

　　(3)管理層主要在污水處理廠(chǎng)遠程監控中心完成，所有采集的數據通過(guò)虛擬局域網(wǎng)遠程通信傳輸到監控層桌面個(gè)人計算機，而桌面個(gè)人計算機又通過(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?？倲堈麄€(gè)系統的運行情況。系統同時(shí)還充分考慮了在特殊情況下的現場(chǎng)手動(dòng)控制以保證排水系統的流暢運行并有效地保護設備。對水泵耗電量用電流、電壓、時(shí)間來(lái)計算。當出現停電情況時(shí)，PLC將記憶檢測的數據，桌面個(gè)人計算機將記憶設置狀態(tài)。當出現故障時(shí)，個(gè)人計算機進(jìn)行報警，同時(shí)記憶相應的狀態(tài)，使其在脫機狀態(tài)下，整個(gè)系統獨立運轉。在個(gè)人計算機端，軟件具有狀態(tài)設置、遠程監控、數據存貯、報表打印功能。

　　實(shí)際上整個(gè)控制系統可以在任何地點(diǎn)控制如：控制室，辦公室均可，整個(gè)系統可以非常強勁的工作，采用了很多錯誤處理。系統的擴展性很強，不管有多少個(gè)泵和多少個(gè)水池，距離有多遠，所有的看管工作均由計算機遠程自動(dòng)完成。系統能記錄設備的運行的原始數據，并做出信息處理，給出各種報表和運行曲線(xiàn)圖，能實(shí)時(shí)了解全部系統的運行情況。

　　系統運行流程圖如下：

　　圖3系統運行流程圖

　　5 結論

　　本文所研究的城市污水進(jìn)行集中控制系統，主體控制部分采用可編程序控制器、一些傳感器和計算機，網(wǎng)絡(luò )技術(shù)租用電信的VPN; 該系統在桂林市經(jīng)過(guò)近兩年的現場(chǎng)投入應用表明，穩定可靠，自動(dòng)化程度高，為桂林市排水公司帶來(lái)了很大的經(jīng)濟效益，正在往社會(huì )推廣。