GPRS壓力變送器系統構成及控制要求

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(xiàn)路及水泵組成。根據系統的控制特點(diǎn)，采用PLC作為整個(gè)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(guò)控制面板上的屏幕、指示燈、轉換開(kāi)關(guān)等元件對現場(chǎng)運行狀況進(jìn)行實(shí)時(shí)監測。遠程監控是系統最為重要的部分，它是通過(guò)GPRS通信網(wǎng)絡(luò )來(lái)實(shí)現的，可以實(shí)時(shí)的觀(guān)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(chǎng)終端和無(wú)線(xiàn)通信系統?？刂葡到y的原理如圖1所示

2.系統控制要求：

　　整個(gè)系統的控制分為手動(dòng)和自動(dòng)兩種運行方式。

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

　　當系統處于自動(dòng)控制運行時(shí)，首先由1號水泵電機變頻運行，此時(shí)變頻器輸出頻率從0Hz逐漸增加，同時(shí)PLC把接收到的壓力信號與給定壓力進(jìn)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(jīng)過(guò)延時(shí)，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(mǎn)足用水要求，則說(shuō)明該狀態(tài)已不能滿(mǎn)足當前的用水量，此時(shí)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(wǎng)壓力恒定，滿(mǎn)足用水需求；如果電源瞬時(shí)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(dòng)恢復到初始狀態(tài)開(kāi)始重新運行。變頻自動(dòng)控制是本系統應當具有的最基本的一項功能，其能自動(dòng)完成對3臺水泵的啟/停、循環(huán)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(lái)，隨著(zhù)網(wǎng)絡(luò )和通信技術(shù)的飛躍發(fā)展，特別是無(wú)線(xiàn)通信技術(shù)的發(fā)展，促使水利/水電部門(mén)不斷提升自動(dòng)化水平。GSM網(wǎng)絡(luò )的產(chǎn)生就是一個(gè)例子，專(zhuān)業(yè)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(wú)線(xiàn)業(yè)務(wù)(General Packet Radio Service) 簡(jiǎn)稱(chēng)為GPRS，是在GSM系統基礎上發(fā)展起來(lái)的一種新型的數據承載業(yè)務(wù)，支持TCP/IP協(xié)議，可以與分組數據網(wǎng)（Internet等）直接互通信息，充分利用了網(wǎng)絡(luò )資源，具有登錄網(wǎng)絡(luò )快捷、數據以流量計費、實(shí)時(shí)在線(xiàn)、數據傳輸速度快等優(yōu)點(diǎn)，尤其適合在突發(fā)性、小流量的數據傳輸業(yè)務(wù)中使用。

　　GPRS通信網(wǎng)絡(luò )所用的頻段、頻帶、跳頻規則、調制標準以及TDMA幀結構與GSM網(wǎng)絡(luò )是相同的。因此，在GSM系統的基礎上構建GPRS系統時(shí)，GSM系統中的絕大部分硬件連接都沒(méi)有必要作改動(dòng)，只需對軟件進(jìn)行升級。構成GPRS系統的方法是在GSM系統中引入3個(gè)主要功能實(shí)體：

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

2.GPRS網(wǎng)關(guān)支持節點(diǎn)(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(fā)平臺(Base Transceiver Station，BTS)和基站控制器(Base Station Controller，BSC)組成。此外，移動(dòng)臺(Mobile Station，MS)需要采用GPRS 終端來(lái)支持GPRS業(yè)務(wù)。

　　本系統采用S7-200 PLC專(zhuān)用的GPRS通信模塊MD720-3，該模塊由調制解調器、天線(xiàn)和GPRS通信管理軟件等組成，實(shí)現PLC的GPRS無(wú)線(xiàn)連接[22]。該模塊的功能如下：

（1）通過(guò)GPRS可以建立多達256個(gè)SIMATIC S7-200站點(diǎn)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(jìn)行數據交換；

（3）用路由器能夠建立控制中心PLC與水源現場(chǎng)PLC各站點(diǎn)間的GPRS無(wú)線(xiàn)通訊；

（4）由GPRS模塊自動(dòng)建立并保持與互聯(lián)網(wǎng)的在線(xiàn)連接。

（二）GPRS模塊選擇

　　系統用西門(mén)子公司推出的GPRS無(wú)線(xiàn)數據通訊模塊SINAUT MD720-3，該模塊是西門(mén)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(wǎng)、交通運輸和自動(dòng)化等行業(yè)，考慮到各個(gè)行業(yè)組網(wǎng)方面的需求，利用GPRS網(wǎng)絡(luò )平臺可以實(shí)現在數據信息方面透明傳輸，在網(wǎng)絡(luò )結構上可以實(shí)現虛擬數據專(zhuān)用網(wǎng)，特別適合點(diǎn)對多點(diǎn)、點(diǎn)多分散的中小數據量的傳輸。GPRS模塊SINAUT MD720-3的實(shí)物圖

該模塊的特點(diǎn)及功能如下：

（1）通過(guò)GPRS可以建立多達256個(gè)SIMATIC S7-200站點(diǎn)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(wù)器和OPC Server)進(jìn)行數據交換；

（3）通過(guò)SINAUT MICRO SC的路由功能能夠建立控制中心PLC與水源現場(chǎng)PLC各站點(diǎn)間的GPRS無(wú)線(xiàn)通訊，且可與其它MD720-3調制解調器進(jìn)行數據交換；

（4）由GPRS模塊自動(dòng)建立并保持與互聯(lián)網(wǎng)的在線(xiàn)連接(基于IP)；

（5）工作過(guò)程中，在GPRS和CSD(調制解調器工作方式)間進(jìn)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(xiàn)；　

（8）保護S7-200的數據訪(fǎng)問(wèn)，同樣適用于通過(guò)手機供應商網(wǎng)絡(luò )(此網(wǎng)絡(luò )沒(méi)有為調制解調器提供公共和固定IP地址)進(jìn)行訪(fǎng)問(wèn)時(shí)。