城市供水PLC监控系统的设计.doc

课程设计任务书课程名称： 课程设计 题 目： 城市供水PLC监控系统的设计 学 院： 信息工程学院 系： 电气II类 专业班级： 学 号： 学生姓名： 起讫日期： 指导教师： 职称： 学院审核（签名）： 审核日期： 城市供水PLC监控系统的设计摘要: 城市供水监控系统是通过工业以太光网连接，将控制中心与各个子车间所相连接，从而将分散在各个检测点连接起来的系统，它由总的控制中心监控、分配和调度，并通过闭环反馈控制调节，使供水系统具有更好的稳定性，并达到稳定、可靠、经济运行的目的。关键词：监控系统 以太网 控制中心 反馈 稳定Abstract： The urban water supply monitoring system through the industrial Ethernet optical network,which making control center connected with each child-workshop，and this system makes wherever the detection point together. the child-workshops are controlled 、distributed and scheduled by the control center,In addition that through the close-loop feedback controlled regulation,making the system having a better stability,and achieving the purpose of stable,reliable and economic.Key word Monitoring system Ethernet Control center Feedback Stable 引言:城市供水系统中普遍存在着的一个问题是数据采集点相对分散，每个工作现场的环境千差万别，各个采集点的水的质量也千差万别，因此必须对各采集点的水的PH，余氯，压力，浑浊度进行监测。本文以计算机网络通信技术、PLC控制技术组成了城市供水监控系统，从而实现了对各泵站运行情况的监测和控制，保证城市用水的正常运行和水的质量。1. 城市供水系统的任务：主要涉及对天然水的采集（河流水、地下水、湖泊水等），对水的加工和处理（加药、沉淀、混凝、过滤、加氯等），对水的输送（主要是对居民生活用水，大型用水企业的输送等）。2. 城市供水系统的结构： 主要分为三层： 如上图所示，其中第一层是由计算机组成的，也称为调度主站，它是最高层，包括数字光处理、自动化监控计算机、工程师操作站计算机、视频监控计算机、其它管理计算等。所有的控制调节指令都是由它发出，传递给下一层，并且所有的反馈信息最终都传递给它，经过处理之后，去调节系统，从而实现对系统的控制和监控。 第二层是控制层，由两台S7-300和三台S7-200组成，PLC将上位机处理后的信息经过处理后传递到各执行元件，并将采集到的数据传给上位机进行处理。 第三层是检测执行层，包括被控设备和检测仪表，主要功能是通过对各仪表的检测，检测各个元件的运行状态，并且执行由控制层传递过来的命令。3. 监控系统的原理：（1） 监测的对象：主要是对监测点的余氯、PH、浑浊度以及出水厂的压力等模拟量进行检测采集，还有现场设备的各种故障发出的光、声的报警指示。（2） 生产工艺过程中当发现某一个被测量偏移了，并且超过了设定的标准时，监测系统发出信号。摄像头对该信息进行拍摄，传递给视频服务器，通过计算机网络，传到控制中心，通过显示器给操作人员看，操作人员对故障的情况进行分析、处理，发出控制指令，这种情况只在出现紧急情况和严重故障时采用。 一般这个过程由计算机完成，传感器将检测到的信息传递给PLC端，PLC通过标定处理后的数据传递到各个执行元件中，实现自动控制。同时PLC把各个执行元件的工作状态通过以太网传递给上位机，即调度主站。由组态软件完成对各个数据的分析和处理。 （3）调度主站主要负责信息的处理、数据的管理，监控系统的运行。主机分为两台，互为备用，这样可以提高稳定性。调度管理人员可以直接查看到现场的工艺流程，设备的运行工作状态，各机电的参数，并经过对现场数据的分析、处理以及存储等，做出各个工艺参数的趋势曲线，经过操作员的简单操作，就可以进行系统的功能组态，对各个环节的工艺参数进行设置和修改，并向PLC发出调控指令。 数据记录功能可以记录各测量点一定时间的数据，从而满足历史查询的要求，并且形成报表打印。 4. 系统的硬件配置:（1） 监控管理计算机3台，除备用的一台外，还有两台工作；投影仪和大屏幕视频显示器；网络通信设备零部件以及以太网络交换机。（2） 视频监控系统。视频工控机一套，彩色摄像机3套，若干云台支架，8路以太网交换机，包括软件系统，视频服务器一套，包括软件系统；视频服务器一套。（3）PLC系统：PLC的硬件组态：如下图所示PLC的I/O接口分配：PLC通过I/O接口，接受现场设别的开关量，同时发出控制信号，控制现场设备。I/O接口是PLC与外部设备连接的通道口，并且具有A/D转换和D/A转换的功能。输入单元接受来自现场设备的信号，包括人为地操作信号和现场设备的运行状态等信息，这些信号经过处理（滤波、电平转化、光电隔离等），转换成为CPU可以处理的信号。输出单元将处理过的信号发出，去驱动现场设备。 接口地址分布图： PLC的外部接线： 主要是将传感器检测到的信息，经过处理后，如放大、转换、滤波之后，转化成PLC的 I/O口可以接受的信息，这些信息量作为输入信号，输出端接各个需要驱动的电机以及显示信号，具体分布如下图： 5. 监控系统的程序设计：利用西门子Siemens STEP7编程软件对程序进行设计,由于受篇幅限制，在此只给出顺序流程图，并认为检测到的信息已经经过处理，是PLC可以分辨的信号，程序流程如下图：6. 结束语：该监控系统将计算机网络通信技术、PLC控制技术、自动化技术、视频监视控制等技术等有效的结合起来，从而实现城市供水PLC监控系统，并且具有很高的自动化能力。通过该系统的检测与控制，输送出去的水可以达到人们生活健康饮用水的标准、大型用水企业用水的需求以及高层居民的生活用水要求，并且使系统具有很高的可靠性、安全性与稳定性，是供水系统经济运行的重要基础。参考文献：1.崔纯雷，等. 城市供水PLC监控系统设计与实现J.人民黄河. 2010(32):80-822.李媛. 基于PLC的变频调速恒压供水计算机监控系统J.河北科技大学学报. 2004(70):40-613.李小棉，等. PLC在城市供水中的应用J. 西北水力发电