CN108572607A - 基于plc的工艺流程监控装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于PLC的工艺流程监控装置，包括显示模块、控制模块、电源模块、数据处理模块、散热模块和数据通信模块。本发明利用西门子S7‑300型PLC实现对工艺流程的实时监控，将PLC控制箱内的采集器、可编程控制器、开关电源、采集模块与网络通信设备整合在一起；提前给PLC芯片烧入控制程序后，无需远端工控机，即可实现工艺流程监控的各项功能；电源模块自带稳压源，可将AC 220V民用电转换为DC 24V，便于部分模块供电；增设散热模块，有效控制设备的发热，确保用电安全；设备数据支持多种媒介的灵活传输；设备监测数据支持本地与移动端的灵活查看，可广泛应用于智慧工厂内的仪表自动化系统中。

Description

基于PLC的工艺流程监控装置

【技术领域】

本发明公开了一种基于PLC的工艺流程监控装置，属于智能仪表领域。

【背景技术】

随着智能建筑、物联网和计算机信息技术的发展，越来越多的设备及硬件产品加入到智慧工厂中，智能化已经从设想逐步发展到理念、现实。我国幅员辽阔、工厂众多，随着自动化仪表的安装部署，对工艺流程的远程监控势在必行，尤其是大型厂区或者有一定危险性的厂区等。

目前，大型厂区为了便于监控工艺流程，安装了大量自动化仪表，但与此同时，由于智能化技术的推广还需要相当长的时间，很多厂区还在使用人工进行巡查，消耗了大量人力物力，同时制约了厂区的工作效率。在电厂、化工厂、核电站已经推广了智慧工厂理念，通过安装自动化仪表实现数据采集，在总控室实现对工艺流程的监管。不过，由于厂区网络环境复杂，造成数据传输不稳定；工艺流程的自动化监管需要使用到采集器、可编程控制器、开关电源、采集模块与网络通信设备，占用空间、耗费资金，集成度低。监管人员只能在总控室的工控机上实现设备工艺流程监控，如果在离开总控室在厂区现场，无法实现设备的远程监控。

【发明内容】

本发明的目的在于：针对以上技术的缺陷和不足，提供一种基于PLC的工艺流程监控装置，本发明采用模块化定制，利用西门子S7-300型PLC实现对智慧工厂工艺流程的实时监控，监测各种工艺设备(水泵、电磁阀、风机等)的状态参数，根据工艺要求对设备实施远程控制；将现有PLC控制箱内的采集器、可编程控制器、开关电源、采集模块与网络通信设备整合在一起，缩小产品体积，方便客户使用；自带显示模块与控制模块，通过按键可以根据需要调取指定设备的状态参数，并对指定设备实施远程控制；设备具备一定的数据处理能力，提前给PLC芯片烧入控制程序后，无需远端工控机，即可实现工艺流程监控的各项功能；电源模块自带稳压源，可将AC 220V民用电转换为DC 24V，便于部分模块供电，压缩了开关电源的空间；增设散热模块，有效控制设备的发热，确保用电安全；设备数据支持无线wifi、双绞线、光纤和SD卡四种媒介的灵活传输；设备监测数据支持LED显示屏、智能手机、平板电脑等的灵活查看，可广泛应用于智慧工厂内的仪表自动化系统中。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

本发明所述的基于PLC的工艺流程监控装置，包括显示模块、控制模块、电源模块、数据处理模块、散热模块和数据通信模块；所述的显示模块由LED显示屏、报警指示灯和开关组成，所述的控制模块由按键组成，所述的电源模块由电源插口、电源开关和模块指示灯组成，所述的数据处理模块由PLC芯片插口、数据接口和模块指示灯组成，所述的散热模块由散热孔和风扇组成，所述的数据通信模块由RJ-45网络接口、USB接口、SD卡插口、光纤插口和模块指示灯组成。

在本发明中：所述的显示模块中，开关用于控制该模块的运行。启用工艺流程监控装置通电后，摁下开关，LED显示屏亮起，显示提示语；依托控制模块按键的帮助，选择需要查询的设备类型、编号，调取相应的实时状态示数。当设备状态示数超出规定范围时，报警指示灯自动亮起，LED显示屏自动跳转，显示出现异常的设备基本信息，便于值班人员及时安排现场查看与设备维护。当工艺流程监控装置停止使用时，首先摁下开关关闭LED显示屏，再切断电源。

在本发明中：所述的控制模块中，有16个按键。启动工艺流程监控装置时，摁下“#”键切换到设备(车间)类型选择界面，目前设备类型有风机、水泵、电磁阀三个选项(用户可根据用户实际需求调整或增加)，车间类型可根据用户实际需求设定；“↑”、“↓”用于调节选择项，确定后摁下“*”键确认。0～9十个按键用于录入所需查询的设备(车间)编号，根据用户实际需求支持5～8位编码，选择好设备(车间)类型后只需要输入设备(车间)编号、摁下“*”键确认，LED显示屏即可切换到指定设备(车间)的实时状态参数。当需要切换设备(车间)时，若是同一种类型，直接输入另一个设备(车间)编号、摁下“*”键确认即可；若是不同种类型，摁下“#”键重复上述步骤即可。

在本发明中：所述的电源模块中，将配套的两眼电源插头接到电源插口，给设备各模块供电；由于数据处理模块和数据通信模块均支持DC 24V供电，其余模块支持AC 220V供电，为了压缩设备空间、增强电源模块的供电兼容性，本电源模块自带稳压源，可根据需要将AC 220V民用电自动转化为DC 24V给数据处理模块和数据通信模块供电，其余模块由AC220V直接供电，节约了开关电源的空间。启用工艺流程监控装置时，拨动电源开关，控制电源供电的通断；模块指示灯指示电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。关闭设备时，先关闭显示模块的开关，再切断电源开关。

在本发明中：所述的数据处理模块中，右上角是PLC芯片插口，选入西门子S7-300型PLC芯片，设备启用前根据需求导入控制程序；启用设备时，用数据线将各种被监控的设备(风机、水泵、电磁阀等)接到数据处理模块的各种数据接口上，各种控制指令也通过数据线由工艺流程监控装置向被监控的设备(风机、水泵、电磁阀等)传达。模块指示灯用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。

在本发明中：所述的散热模块中，工艺流程监控装置工作时，风扇自动开启，通过散热孔将热量向外排出，确保工艺流程监控装置的散热效果，保证设备的正常运行。

在本发明中：所述的数据通信模块中，为了便于适应不同网络条件下的数据传输，设置了RJ-45网络接口、USB接口、SD卡插口、光纤插口。有无线wifi的条件下，在USB接口插入无线网络接收器，通过显示模块和控制模块配合，接入该无线局域网，通过无线wifi实现数据的传输；没有无线wifi、数据仅需要短距离传输的条件下，在RJ-45网络接口插入双绞线，通过无线路由器实现数据的传输；没有无线wifi、数据需要长距离传输的条件下，可以采用光纤传输，将光纤插入数据通信模块上的光纤插口，省去了光端机等设备，直接通过光纤即可实现数据的远距离传输；在一些无法覆盖网络或涉密的工程中，可提前在SD卡插口中插入标准的Micro SD卡(与智能手机、数码相机中采用的数据卡相同)，工艺流程监控装置采集到的数据自动存储到Micro SD卡上，需要数据共享时通过读卡器读取Micro SD卡里的数据即可实现数据传输。模块指示灯用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。

采用上述结构后，本发明有益效果为：

1.本发明采用模块化定制，利用西门子S7-300型PLC实现对智慧工厂工艺流程的实时监控，监测各种工艺设备(水泵、电磁阀、风机等)的状态参数，根据工艺要求对设备实施远程控制；

2.本发明将现有PLC控制箱内的采集器、可编程控制器、开关电源、采集模块与网络通信设备整合在一起，缩小产品体积，方便客户使用；

3.本发明自带显示模块与控制模块，通过按键可以根据需要调取指定设备的状态参数，并对指定设备实施远程控制；

4.本发明具备一定的数据处理能力，提前给PLC芯片烧入控制程序后，无需远端工控机，即可实现工艺流程监控的各项功能；

5.本发明的电源模块自带稳压源，可将AC 220V民用电转换为DC 24V，便于部分模块供电，压缩了开关电源的空间；

6.本发明增设散热模块，有效控制设备的发热，确保用电安全；

7.本发明采集到的设备数据支持无线wifi、双绞线、光纤和SD卡四种媒介的灵活传输；

8.本发明采集到的设备数据支持LED显示屏、智能手机、平板电脑等的灵活查看，可广泛应用于智慧工厂内的仪表自动化系统中。

【附图说明】

此处所说明的附图是用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，但并不构成对本发明的不当限定，在附图中：

图1是本发明的正面外观结构示意图；

图2是本发明的背面外观结构示意图；

图3是本发明中显示模块的示意图；

图4是本发明中控制模块的示意图；

图5是本发明中电源模块的示意图；

图6是本发明中数据处理模块的示意图；

图7是本发明中散热模块的示意图；

图8是本发明中数据通信模块的示意图；

图9是本发明投入使用时的系统示意图。

图中：1.工艺流程监控装置；2.显示模块；3.控制模块；4.电源模块；5.数据处理模块；6.散热模块；7.数据通信模块；8.报警指示灯；9.LED显示屏；10.开关；11.按键；12.模块指示灯；13.电源开关；14.电源插口；15.PLC芯片插口；16.数据接口；17.风扇；18.散热孔；19.RJ-45网络接口；20.USB接口；21.SD卡插口；22.光纤插口；23.风机；24.水泵；25.电磁阀；26.数据线；27.双绞线；28.路由器；29.局域网；30.智能手机；31.平板电脑。

【具体实施方式】

下面将结合附图以及具体实施例来详细说明本发明，其中的示意性实施例以及说明仅用来解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

如图1所示，本发明所述的基于PLC的工艺流程监控装置1正面包括显示模块2、控制模块3和电源模块4。

如图2所示，本发明所述的基于PLC的工艺流程监控装置1背面包括数据处理模块5、散热模块6和数据通信模块7。

如图3所示，显示模块2由LED显示屏9、报警指示灯8和开关10组成。在显示模块2中，开关10用于控制该模块的运行。启用工艺流程监控装置1通电后，摁下开关10，LED显示屏9亮起，显示提示语；依托控制模块3按键11的帮助，选择需要查询的设备类型、编号，调取相应的实时状态示数。当设备状态示数超出规定范围时，报警指示灯8自动亮起，LED显示屏9自动跳转，显示出现异常的设备基本信息，便于值班人员及时安排现场查看与设备维护。当工艺流程监控装置1停止使用时，首先摁下开关10关闭LED显示屏9，再切断电源。

如图4所示，控制模块3由按键11组成。在控制模块3中，有16个按键11。启动工艺流程监控装置1时，摁下“#”键切换到设备(车间)类型选择界面，目前设备类型有风机23、水泵24、电磁阀25三个选项(用户可根据用户实际需求调整或增加)，车间类型可根据用户实际需求设定；“↑”、“↓”用于调节选择项，确定后摁下“*”键确认。0～9十个按键11用于录入所需查询的设备(车间)编号，根据用户实际需求支持5～8位编码，选择好设备(车间)类型后只需要输入设备(车间)编号、摁下“*”键确认，LED显示屏9即可切换到指定设备(车间)的实时状态参数。当需要切换设备(车间)时，若是同一种类型，直接输入另一个设备(车间)编号、摁下“*”键确认即可；若是不同种类型，摁下“#”键重复上述步骤即可。

如图5所示，电源模块4由电源插口14、电源开关13和模块指示灯12组成。在电源模块4中，将配套的两眼电源插头接到电源插口14，给设备各模块供电；由于数据处理模块5和数据通信模块7均支持DC 24V供电，其余模块支持AC 220V供电，为了压缩设备空间、增强电源模块4的供电兼容性，本电源模块4自带稳压源，可根据需要将AC 220V民用电自动转化为DC 24V给数据处理模块5和数据通信模块7供电，其余模块由AC 220V直接供电，节约了开关电源的空间。启用工艺流程监控装置1时，拨动电源开关13，控制电源供电的通断；模块指示灯12指示电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。关闭设备时，先关闭显示模块2的开关，再切断电源开关13。

如图6所示，数据处理模块5由PLC芯片插口15、数据接口16和模块指示灯12组成。在数据处理模块5中，右上角是PLC芯片插口15，选入西门子S7-300型PLC芯片，设备启用前根据需求导入控制程序；启用设备时，用数据线26将各种被监控的设备(风机23、水泵24、电磁阀25等)接到数据处理模块5的各种数据接口16上，各种控制指令也通过数据线26由工艺流程监控装置1向被监控的设备(风机23、水泵24、电磁阀25等)传达。模块指示灯12用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。

如图7所示，散热模块6由散热孔18和风扇17组成。在散热模块6中，工艺流程监控装置1工作时，风扇17自动开启，通过散热孔18将热量向外排出，确保工艺流程监控装置1的散热效果，保证设备的正常运行。

如图8所示，数据通信模块7由RJ-45网络接口19、USB接口20、SD卡插口21、光纤插口22和模块指示灯12组成。在数据通信模块7中，为了便于适应不同网络条件下的数据传输，设置了RJ-45网络接口19、USB接口20、SD卡插口21、光纤插口22。有无线wifi的条件下，在USB接口20插入无线网络接收器，通过显示模块2和控制模块3配合，接入该无线局域网29，通过无线wifi实现数据的传输；没有无线wifi、数据仅需要短距离传输的条件下，在RJ-45网络接口19插入双绞线27，通过无线路由器28实现数据的传输；没有无线wifi、数据需要长距离传输的条件下，可以采用光纤传输，将光纤插入数据通信模块7上的光纤插口22，省去了光端机等设备，直接通过光纤即可实现数据的远距离传输；在一些无法覆盖网络或涉密的工程中，可提前在SD卡插口21中插入标准的Micro SD卡(与智能手机30、数码相机中采用的数据卡相同)，工艺流程监控装置1采集到的数据自动存储到Micro SD卡上，需要数据共享时通过读卡器读取Micro SD卡里的数据即可实现数据传输。模块指示灯12用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。

如图9所示，工艺流程监控装置1工作时，启动电源模块4上的电源开关13接通电源，摁下显示模块2的开关10打开LED显示屏9。插入西门子S7-300型PLC芯片，设备启用前根据需求导入控制程序；启用设备时，用数据线26将各种被监控的设备(风机23、水泵24、电磁阀25等)接到数据处理模块5的各种数据接口16上；依托控制模块3按键11的帮助，选择需要查询的设备类型、编号，调取相应的实时状态示数。当设备状态示数超出规定范围时，报警指示灯8自动亮起，LED显示屏9自动跳转，显示出现异常的设备基本信息，便于值班人员及时安排现场查看与设备维护。工艺流程监控装置1采集到的各项数据通过数据通信模块7传输出去。当现场没有wifi、只需要短距离传输时，用双绞线27将数据通信模块7上的RJ-45网络接口19与路由器28相连，建立局域网29，当用户的智能手机30或者平板电脑31接入该局域网29时，可实现监测数据的远程查看，控制模块3的各种选择功能也可通过智能手机30或者平板电脑31实现。

以上所述仅是本发明的较佳实施方式，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，均包括于本发明专利申请范围内。

Claims (7)

1.一种基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：包括显示模块、控制模块、电源模块、数据处理模块、散热模块和数据通信模块；所述的显示模块由LED显示屏、报警指示灯和开关组成，所述的控制模块由按键组成，所述的电源模块由电源插口、电源开关和模块指示灯组成，所述的数据处理模块由PLC芯片插口、数据接口和模块指示灯组成，所述的散热模块由散热孔和风扇组成，所述的数据通信模块由RJ-45网络接口、USB接口、SD卡插口、光纤插口和模块指示灯组成。

2.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的显示模块中，开关用于控制该模块的运行。启用工艺流程监控装置通电后，摁下开关，LED显示屏亮起，显示提示语；依托控制模块按键的帮助，选择需要查询的设备类型、编号，调取相应的实时状态示数。当设备状态示数超出规定范围时，报警指示灯自动亮起，LED显示屏自动跳转，显示出现异常的设备基本信息，便于值班人员及时安排现场查看与设备维护。当工艺流程监控装置停止使用时，首先摁下开关关闭LED显示屏，再切断电源。

3.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的控制模块中，有16个按键。启动工艺流程监控装置时，摁下“#”键切换到设备(车间)类型选择界面，目前设备类型有风机、水泵、电磁阀三个选项(用户可根据用户实际需求调整或增加)，车间类型可根据用户实际需求设定；“↑”、“↓”用于调节选择项，确定后摁下“*”键确认。0～9十个按键用于录入所需查询的设备(车间)编号，根据用户实际需求支持5～8位编码，选择好设备(车间)类型后只需要输入设备(车间)编号、摁下“*”键确认，LED显示屏即可切换到指定设备(车间)的实时状态参数。当需要切换设备(车间)时，若是同一种类型，直接输入另一个设备(车间)编号、摁下“*”键确认即可；若是不同种类型，摁下“#”键重复上述步骤即可。

4.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的电源模块中，将配套的两眼电源插头接到电源插口，给设备各模块供电；由于数据处理模块和数据通信模块均支持DC 24V供电，其余模块支持AC 220V供电，为了压缩设备空间、增强电源模块的供电兼容性，本电源模块自带稳压源，可根据需要将AC 220V民用电自动转化为DC 24V给数据处理模块和数据通信模块供电，其余模块由AC 220V直接供电，节约了开关电源的空间。启用工艺流程监控装置时，拨动电源开关，控制电源供电的通断；模块指示灯指示电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。关闭设备时，先关闭显示模块的开关，再切断电源开关。

5.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的数据处理模块中，右上角是PLC芯片插口，选入西门子S7-300型PLC芯片，设备启用前根据需求导入控制程序；启用设备时，用数据线将各种被监控的设备(风机、水泵、电磁阀等)接到数据处理模块的各种数据接口上，各种控制指令也通过数据线由工艺流程监控装置向被监控的设备(风机、水泵、电磁阀等)传达。模块指示灯用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。

6.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的散热模块中，工艺流程监控装置工作时，风扇自动开启，通过散热孔将热量向外排出，确保工艺流程监控装置的散热效果，保证设备的正常运行。

7.根据权利要求1所述的基于PLC的工艺流程监控装置，其特征在于：所述的数据通信模块中，为了便于适应不同网络条件下的数据传输，设置了RJ-45网络接口、USB接口、SD卡插口、光纤插口。有无线wifi的条件下，在USB接口插入无线网络接收器，通过显示模块和控制模块配合，接入该无线局域网，通过无线wifi实现数据的传输；没有无线wifi、数据仅需要短距离传输的条件下，在RJ-45网络接口插入双绞线，通过无线路由器实现数据的传输；没有无线wifi、数据需要长距离传输的条件下，可以采用光纤传输，将光纤插入数据通信模块上的光纤插口，省去了光端机等设备，直接通过光纤即可实现数据的远距离传输；在一些无法覆盖网络或涉密的工程中，可提前在SD卡插口中插入标准的Micro SD卡(与智能手机、数码相机中采用的数据卡相同)，工艺流程监控装置采集到的数据自动存储到Micro SD卡上，需要数据共享时通过读卡器读取Micro SD卡里的数据即可实现数据传输。模块指示灯用于显示该模块的电源供电情况，绿灯表示电源接通，红灯表示电源未接通。