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GPRS壓力變送器系統構成及控制要求

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導讀:GPRS壓力變送器系統構成及控制要求。本系統主要有PLC、變頻器、壓力變送器、流量傳感器、控制線路及水泵組成。根據系統的控制特點,采用PLC作為整個智能恒壓遠程監控系統的核心,操作界面使用可接收觸頭等輸入訊號的感應式液晶顯示裝置,即觸摸屏,工作人員可以通過控制面板上的屏幕、指示燈、轉換開關等元件對現場運行狀況進行實時監測。遠程監控是系統最為重要的部分,它是通過GPRS通信網絡來實現的,可以實時的觀察系統的運行情況。 

一、系統構成及控制要求

1.系統組成結構

本系統采用三臺泵,兩用一備的設計,用一臺變頻器分別控制三臺水泵,主要有控制中心、監控中心、水源現場終端和無線通信系統。控制系統的原理如圖1所示

2.系統控制要求:

  整個系統的控制分為手動和自動兩種運行方式。

  當系統處于手動控制運行時,可以在觸摸屏上隨意啟動系統中任何一臺水泵,采用按下啟動或停止按鈕使水泵運行,可根據需要增開水泵的啟停,但是,注意手動運行時,不允許水泵直接工頻啟動,只能由變頻器拖動水泵開始運行,在必要時,可以用變頻器啟動其他的水泵運行。該手動控制方式主要供設備調試、故障自動檢查和維修維護時使用。

  當系統處于自動控制運行時,首先由1號水泵電機變頻運行,此時變頻器輸出頻率從0Hz逐漸增加,同時PLC把接收到的壓力信號與給定壓力進行比較并運算結果后再送回變頻器。如果供水壓力不足,則變頻器頻率上升為50Hz,變頻器頻率輸出到達上限頻率,PLC經過延時,1號水泵電機由變頻運行迅速切換為工頻運行,2號水泵電機變頻運行;如果供水壓力仍不能滿足用水要求,則說明該狀態已不能滿足當前的用水量,此時應將2號水泵電機由變頻切換成工頻,3號水泵電機變頻運行;如果流量變小,PLC先停止1號水泵電機,再停止2號水泵電機,以保證管網壓力恒定,滿足用水需求;如果電源瞬時停電,則系統停機不再運行,等電源恢復通電以后,系統將自動恢復到初始狀態開始重新運行。變頻自動控制是本系統應當具有的最基本的一項功能,其能自動完成對3臺水泵的啟/停、循環變/工頻的切換工作。

二、GPRS通訊方式及模塊選擇

  二十一世紀以來,隨著網絡和通信技術的飛躍發展,特別是無線通信技術的發展,促使水利/水電部門不斷提升自動化水平。GSM網絡的產生就是一個例子,專業人員將GSM模塊嵌入到許多儀器儀表中以使它們具備通信功能,如故障測錄儀、多功能電能表等。通用分組無線業務(General Packet Radio Service) 簡稱為GPRS,是在GSM系統基礎上發展起來的一種新型的數據承載業務,支持TCP/IP協議,可以與分組數據網(Internet等)直接互通信息,充分利用了網絡資源,具有登錄網絡快捷、數據以流量計費、實時在線、數據傳輸速度快等優點,尤其適合在突發性、小流量的數據傳輸業務中使用。

  GPRS通信網絡所用的頻段、頻帶、跳頻規則、調制標準以及TDMA幀結構與GSM網絡是相同的。因此,在GSM系統的基礎上構建GPRS系統時,GSM系統中的絕大部分硬件連接都沒有必要作改動,只需對軟件進行升級。構成GPRS系統的方法是在GSM系統中引入3個主要功能實體:

1.GPRS服務支持節點(ServingGPRS Support Node ,SGSN);

2.GPRS網關支持節點(GatewayGPRS Support Node ,GGSN);

3.在BSC基礎上增加分組控制單元(Packet Control Unit,PCU)。

其中BSS由基站收發平臺(Base Transceiver Station,BTS)和基站控制器(Base Station Controller,BSC)組成。此外,移動臺(Mobile Station,MS)需要采用GPRS 終端來支持GPRS業務。

  本系統采用S7-200 PLC專用的GPRS通信模塊MD720-3,該模塊由調制解調器、天線和GPRS通信管理軟件等組成,實現PLC的GPRS無線連接[22]。該模塊的功能如下:

(1)通過GPRS可以建立多達256個SIMATIC S7-200站點與控制中心的連接;

(2)基于IP與運行在PC上的 SINAUT MICRO SC應用程序進行數據交換;

(3)用路由器能夠建立控制中心PLC與水源現場PLC各站點間的GPRS無線通訊;

(4)由GPRS模塊自動建立并保持與互聯網的在線連接。

(二)GPRS模塊選擇

  系統用西門子公司推出的GPRS無線數據通訊模塊SINAUT MD720-3,該模塊是西門子S7-200系列PLC理想的GPRS通信模塊,主要應用于供水及污水處理、石油、天然氣、供熱管網、交通運輸和自動化等行業,考慮到各個行業組網方面的需求,利用GPRS網絡平臺可以實現在數據信息方面透明傳輸,在網絡結構上可以實現虛擬數據專用網,特別適合點對多點、點多分散的中小數據量的傳輸。GPRS模塊SINAUT MD720-3的實物圖

該模塊的特點及功能如下:

(1)通過GPRS可以建立多達256個SIMATIC S7-200站點與控制中心的連接;

(2)基于IP,與運行在PC上的 SINAUTMICRO SC應用程序(路由服務器和OPC Server)進行數據交換;

(3)通過SINAUT MICRO SC的路由功能能夠建立控制中心PLC與水源現場PLC各站點間的GPRS無線通訊,且可與其它MD720-3調制解調器進行數據交換;

(4)由GPRS模塊自動建立并保持與互聯網的在線連接(基于IP);

(5)工作過程中,在GPRS和CSD(調制解調器工作方式)間進行切換;

(6)使用AT命令可以控制CSD和GPRS連接;

(7)支持RS-232/485接口,數據終端能永遠在線; 

(8)保護S7-200的數據訪問,同樣適用于通過手機供應商網絡(此網絡沒有為調制解調器提供公共和固定IP地址)進行訪問時。


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