CN112267994B - 可实现plc远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及柴油泵远程控制,具体涉及一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法。本发明的目的是解决现有柴油泵控制系统存在无法实现远程监控、无法获取柴油泵全部关键参数的技术问题,提供一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法。该柴油泵系统及柴油泵系统改造方法,在保留现有柴油泵控制系统的基础上,通过新增一套PLC远程控制系统,实现了对于柴油泵系统的远程控制及状态检测,两套PLC控制系统可实现本地、远程控制,无需进行任何切换操作;采用测频的方法测量柴油泵的转速,通过PLC控制器自带的高速计数器对采集到的转速脉冲信号进行计数并计算,从而高效且低成本地实现了对于柴油泵转速的测量。
Description
技术领域
本发明涉及柴油泵远程控制,具体涉及一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法。
背景技术
现有的柴油泵控制系统采用本地控制方式,其结构如图1所示,主要由本地PLC控制器以及柴油泵和测控电缆等组成,柴油泵控制系统一上电,就会进行系统自检。自检通过后,由PLC控制器对柴油泵发出控制指令,驱动柴油泵工作,同时PLC控制器检测柴油泵的工作参数及阀门的状态,将参数和阀门状态反馈在触摸屏上,如有异常,则会发出报警信号,柴油泵停止工作,这种控制系统不具备远程控制功能,存在以下两方面的问题:
其一,试验时,操作人员在柴油泵间通过对讲机与指挥员进行通讯,按照指挥员的指令对柴油泵的试验参数进行设定并手动启动柴油泵,确定柴油泵启动工作正常后才能撤离现场。由于柴油泵间噪音很大,操作人员有时听不准指挥员的指令,从而会影响试验的进度。
其二,试验过程中,柴油泵工作相关的技术参数如柴油泵的转速等关键参数无法在测控大厅进行远程监控。当柴油泵工作异常时,也无法快速地采取相应的措施干预柴油泵的工作,只能靠操作人员快速进入柴油泵间进行现场处置,这样试验设备和操作人员的安全均无法得到保证。
因此,为保证试验的顺利进行,迫切需要一种具有远程控制功能且可以获取柴油泵的转速等关键参数的柴油泵。
发明内容
本发明的目的是解决现有柴油泵控制系统存在无法实现远程监控并获取柴油泵关键参数的技术问题,提供一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法。
为解决上述技术问题,本发明提供的技术解决方案如下:
本发明提供一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统,包括触摸屏、本地PLC控制器、柴油泵、第一电动阀门和第二电动阀门;
本地PLC控制器通过电缆与柴油泵连接;
其特殊之处在于:还包括上位机和远程PLC控制系统;
所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;
所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统的以太网模块连接;
所述远程PLC控制系统、本地PLC控制器和柴油泵均位于柴油泵间;
所述远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态,通过高速计数器采集柴油泵的转速参数;
远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;
远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开、关闭或停止;
所述直流开关电源用于为远程PLC控制器的反馈信号入口供电。
进一步地,所述本地PLC控制器和远程PLC控制器均采用西门子S7-200PLC控制器,均选用CPU226作为控制核心,CPU226的IO点数是24/16;模拟量输入模块采用EM231模拟量输入模块,EM231模拟量输入模块具有4个模拟量输入,12位AD,其采样速度25us,将采集到的信号转换为0-5V的标准信号,EM231模拟量输入模块自动完成AD转换。
进一步地,触摸屏用于本地操作启动或停止柴油泵、打开或关闭或停止第一电动阀门、打开或关闭或停止第二电动阀门、现场监测柴油泵运行状态及相关阀门状态。
进一步地,所述高速计数器采用高速计数器HSC0,工作方式0,用于对转速进行测量。
本发明还提供一种柴油泵系统的改造方法,所述柴油泵系统包括设置在柴油泵间的触摸屏、本地PLC控制器和柴油泵;柴油泵连接有第一电动阀门、第二电动阀门;用于实现上述可实现PLC远程控制的柴油泵系统;
其特殊之处在于,包括以下步骤:
1)在柴油泵间增设远程PLC控制系统,在测控大厅设置上位机;所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统通讯;所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;所述远程PLC控制器与本地PLC控制器型号相同;
2)对远程PLC控制器的控制程序开发编译,将编译好的控制程序下载到远程PLC控制器上;
3)选择高速计数器对柴油泵编码器脉冲的个数进行计数,同时用时基来完成定时,计算得到柴油泵的转速参数;采用同一信号源对转速测量通道进行校验,直至远程PLC控制系统与本地PLC控制器的转速测量偏差≤1rpm;
4)远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;
远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态;采用直流开关电源为远程PLC控制器的反馈信号入口供电;
远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开或关闭或停止。
进一步地,还包括步骤5):
在远程PLC控制器控制程序中设置报警输出模块,若转速、油压、油温、水温、电池电压参数不符合预定要求时,远程PLC控制器发出报警信号。
进一步地,所述上位机采用组态王Kingview 6.0柴油泵监控画面。
进一步地,所述远程PLC控制器与本地PLC控制器型号相同。
进一步地,步骤2)具体为:对远程PLC控制器的控制程序采用梯形图方式开发编译,将编译好的控制程序通过USB PC/PPI电缆下载到远程PLC控制器上。
本发明相比现有技术具有的有益效果如下:
1、本发明提供的可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法,在保留现有柴油泵控制系统的基础上,通过新增一套PLC远程控制系统,实现了对于柴油泵系统的远程控制及状态检测,两套PLC控制系统可实现本地、远程控制,无需进行任何切换操作,提高了试验的自动化程度,提高了试验效率。
2、本发明提供的可实现PLC远程控制的柴油泵系统及柴油泵系统改造方法,采用测频的方法测量柴油泵的转速,通过PLC控制器的高速计数器对采集到的转速脉冲信号进行计数并计算,从而高效且低成本地实现了对于柴油泵转速的测量。
附图说明
图1为现有柴油泵系统的结构示意图;
图2为本发明可实现PLC远程控制的柴油泵系统的结构示意图;
图3为本发明可实现PLC远程控制的柴油泵系统的上位机的控制程序图;
图4为本发明可实现PLC远程控制的柴油泵系统的远程PLC控制器的控制程序图;
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步地说明。
由于原设计柴油泵控制系统无法对下位机PLC程序进行二次开发,因此必须增加一套远程控制系统,完成远程控制功能,即在原有本地控制系统的基础上,新增一套远程控制系统,两套控制系统是可实现本地、远程控制,无需切换。
一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统,包括触摸屏、本地PLC控制器、柴油泵、第一电动阀门和第二电动阀门;本地PLC控制器通过电缆与柴油泵连接;还包括上位机和远程PLC控制系统;所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统的以太网模块连接;所述远程PLC控制系统、本地PLC控制器和柴油泵均位于柴油泵间;所述远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态,通过高速计数器采集柴油泵的转速参数;远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开、关闭或停止;所述直流开关电源用于为远程PLC控制器的反馈信号输入端口供电。
所述本地PLC控制器和远程PLC控制器均采用西门子S7-200PLC控制器,均选用CPU226作为控制核心,CPU226的IO点数是24/16;模拟量输入模块采用EM231模拟量输入模块,EM231模拟量输入模块具有4个模拟量输入,12位AD,其采样速度25us,将采集到的信号转换为0-5V的标准信号,EM231模拟量输入模块自动完成AD转换。
触摸屏用于本地操作启动或停止柴油泵、打开或关闭或停止第一电动阀门、打开或关闭或停止第二电动阀门、现场监测柴油泵运行状态及相关阀门状态。所述高速计数器采用高速计数器HSC0,并确定工作方式0,对转速进行测量。
本发明还提供一种柴油泵系统的改造方法,所述柴油泵系统包括设置在柴油泵间的触摸屏、本地PLC控制器和柴油泵;柴油泵连接有第一电动阀门、第二电动阀门;用于实现上述可实现PLC远程控制的柴油泵系统;包括以下步骤:
1)在柴油泵间增设远程PLC控制系统,在测控大厅设置上位机(上位机的控制程序如图3所示,包括初始化、数据显示模块、柴油泵控制模块、功能互锁模块、第一控制模块、第二控制模块、状态显示模块、报警输出模块);上位机采用组态王Kingview 6.0柴油泵监控画面;所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统通讯;所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;所述远程PLC控制器与本地PLC控制器型号相同;
2)PLC程序采用S7-200PLC编程软件编制,程序编制有三种方法,包括梯形图、指令表、顺序控制图,如图4所示,此处远程PLC控制器的控制程序采用梯形图方式开发编译,包括初始化、模拟量采集模块、柴油泵控制模块、频率采集模块、定时模块、转速计算模块、报警输出模块、中断模块、第一控制模块、第二控制模块、通讯模块;将编译好的控制程序通过USB PC/PPI电缆下载到远程PLC控制器上;
3)选择高速计数器对柴油泵编码器脉冲的个数进行计数,同时用时基来完成定时,计算得到柴油泵的转速参数;采用同一信号源对转速测量通道进行校验,直至远程PLC控制系统与本地PLC控制器的转速测量偏差≤1rpm;
4)远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;
远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态;采用直流开关电源为远程PLC控制器的反馈信号入口供电;远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开或关闭或停止;
5)在远程PLC控制器控制程序中设置报警输出模块,若转速、油压、油温、水温、电池电压参数不符合预定要求时,远程PLC控制器发出报警信号。
根据系统的功能及需求,对远程PLC控制器的输入、输出的定义如表1所示:
表1PLC I/O地址分配及功能
系统设计、安装完毕后,对各个功能模块进行测试,能够实现远程和本地的功能控制和数据采集。
其中,柴油泵转速参数的控制与测量极为关键,因此采用同一信号源对转速测量通道进行校验,具体的参数如表2所示:
表2转速测量数据表
从测量数据可以得出:增加的远程PLC控制系统与原有本地PLC控制系统的转速测量偏差为1rpm,试验时,柴油泵转速一般在800rpm到1200rpm之间。
系统调试完毕后,经过多次热试车,均能完成柴油泵的远程控制任务,提高了试验的自动化程度,提高了试验效率。
最后应说明的是:以上实施例仅用以说明本发明的技术方案,而非对其限制,对于本领域的普通专业技术人员来说,可以对前述各实施例所记载的具体技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换,而这些修改或者替换,并不使相应技术方案的本质脱离本发明所保护技术方案的范围。
Claims (9)
1.一种可实现PLC远程控制的柴油泵系统,包括触摸屏、本地PLC控制器、柴油泵、第一电动阀门和第二电动阀门;
本地PLC控制器通过电缆与柴油泵连接;
其特征在于:还包括上位机和远程PLC控制系统;
所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;
所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统的以太网模块连接;
所述远程PLC控制系统、本地PLC控制器和柴油泵均位于柴油泵间;
所述远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态,通过高速计数器采集柴油泵的转速参数;
远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;
远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开、关闭或停止;
所述直流开关电源用于为远程PLC控制器的反馈信号入口供电。
2.根据权利要求1所述的可实现PLC远程控制的柴油泵系统,其特征在于:所述本地PLC控制器和远程PLC控制器均采用西门子S7-200PLC控制器,均选用CPU226作为控制核心,CPU226的IO点数是24/16;模拟量输入模块采用EM231模拟量输入模块,EM231模拟量输入模块具有4个模拟量输入,12位AD,其采样速度25us,将采集到的信号转换为0-5V的标准信号,EM231模拟量输入模块自动完成AD转换。
3.根据权利要求1或2所述的可实现PLC远程控制的柴油泵系统,其特征在于:触摸屏用于本地操作启动或停止柴油泵、打开或关闭或停止第一电动阀门、打开或关闭或停止第二电动阀门、现场监测柴油泵运行状态及相关阀门状态。
4.根据权利要求3所述的可实现PLC远程控制的柴油泵系统,其特征在于:所述高速计数器采用高速计数器HSC0,工作方式0,用于对转速进行测量。
5.一种柴油泵系统的改造方法,所述柴油泵系统包括设置在柴油泵间的触摸屏、本地PLC控制器和柴油泵;柴油泵连接有第一电动阀门、第二电动阀门;用于实现权利要求1至4任一所述可实现PLC远程控制的柴油泵系统;
其特征在于,包括以下步骤:
1)在柴油泵间增设远程PLC控制系统,在测控大厅设置上位机;所述上位机通过以太网与远程PLC控制系统通讯;所述远程PLC控制系统包括远程PLC控制器、以太网模块、模拟量输入模块、数字量输入模块、数字量输出模块、高速计数器、中间继电器以及直流开关电源;
2)对远程PLC控制器的控制程序开发编译,将编译好的控制程序下载到远程PLC控制器上;
3)选择高速计数器对柴油泵编码器脉冲的个数进行计数,同时用时基来完成定时,计算得到柴油泵的转速参数;采用同一信号源对转速测量通道进行校验,直至远程PLC控制系统与本地PLC控制器的转速测量偏差≤1rpm;
4)远程PLC控制器通过中间继电器控制本地PLC控制器控制开关的通断,且中间继电器的常开触点接在本地PLC控制器控制开关的触点上;
远程PLC控制器通过模拟量输入模块采集柴油泵的油压、油温、水温、电池电压参数,通过数字量输入模块采集柴油泵的反馈信号以及第一电动阀门和第二电动阀门的开关状态;采用直流开关电源为远程PLC控制器的反馈信号入口供电;
远程PLC控制器通过数字量输出模块分别控制第一电动阀门、第二电动阀门的打开或关闭或停止。
6.根据权利要求5所述的柴油泵系统的改造方法,其特征在于,还包括步骤5):
在远程PLC控制器控制程序中设置报警输出模块,若转速、油压、油温、水温、电池电压参数不符合预定要求时,远程PLC控制器发出报警信号。
7.根据权利要求6所述的柴油泵系统的改造方法,其特征在于:所述上位机采用组态王Kingview 6.0柴油泵监控画面。
8.根据权利要求7所述的柴油泵系统的改造方法,其特征在于:所述远程PLC控制器与本地PLC控制器型号相同。
9.根据权利要求8所述的柴油泵系统的改造方法,其特征在于,步骤2)具体为:对远程PLC控制器的控制程序采用梯形图方式开发编译,将编译好的控制程序通过USB PC/PPI电缆下载到远程PLC控制器上。
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