CN114200883A - 一种可远程操控的分布式控制系统及其远程操控方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可远程操控的分布式控制系统及其远程操控方法，所述的分布式控制系统包括：电流传感器、可燃气体探头、涡轮流量计、可编程逻辑控制器、UPS不间断电源、报警指示器、声光报警器、开关电源、火焰探测器、低温泄漏探测器、出液阀、上进液阀、下进液阀、总出口阀、第一模拟量输入模块、第二模拟量输入模块、停止按钮、消音按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一安全隔离栅、第二安全隔离栅、第三安全隔离栅、第四安全隔离栅、触摸屏、以及物联网智能终端、报警驱动单元和声光报警驱动单元。该分布式控制系统通过物联网智能终端将采集到的数据进行初步处理后上传、接收来自Web界面设定的命令及参数。

Description

一种可远程操控的分布式控制系统及其远程操控方法

技术领域

本发明涉及到一种可远程操控的分布式控制系统、以及对该分布式控制系统进行远程操控的方法。

背景技术

业内人士都知道，分布式能源站点分布比较广，不能及时获取站点实时数据，对企业生产、管理、调度带来诸多不便。如何对分布式站点进行整合，结合大数据云平台把数据整合到一起，对数据进行整理分析，从而实现分布式站点的统一监测、数据查询、调度管理来降低企业成本、提高企业效率是目前迫切需要解决的问题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种可以对分布式站点进行整合、并可结合大数据云平台将数据整合到一起、对数据进行整理分析的可远程操控的分布式控制系统。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：一种可远程操控的分布式控制系统，包括：电流传感器、可燃气体探头、涡轮流量计、可编程逻辑控制器、UPS不间断电源、报警指示器、声光报警器、开关电源、火焰探测器、低温泄漏探测器、出液阀、上进液阀、下进液阀、总出口阀、第一模拟量输入模块、第二模拟量输入模块、停止按钮、消音按钮、第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器、第一安全隔离栅、第二安全隔离栅、第三安全隔离栅、第四安全隔离栅、触摸屏、以及物联网智能终端、报警驱动单元和声光报警驱动单元；所述的开关电源设置有正极输出端L+、负极输出端M；所述的UPS不间断电源的火线输出端和零线输出端与开关电源的火线输入端和零线输入端一一对应相连，所述的物联网智能终端与可编程逻辑控制器相连，物联网智能终端的作用为：数据采集、对采集到的数据进行初步处理、加密，并向网络层发送；所述的电流传感器通过第一安全隔离栅与第一模拟量输入模块的第一路相连，所述的可燃气体探头通过第二安全隔离栅与第一模拟量输入模块的第二路相连，所述的火焰探测器通过第三安全隔离栅与第二模拟量输入模块的第一路相连，所述的低温泄漏探测器分别通过第四安全隔离栅与第二模拟量输入模块的第二路相连，第一模拟量输入模块和第二模拟量输入模块与所述可编程逻辑控制器的相应端相连；所述的涡轮流量计通过串行通讯接口与可编程逻辑控制器相连，所述的停止按钮的一端、所述消音按钮的一端与可编程逻辑控制器的相应端相连，所述停止按钮的另一端、消音按钮的另一端与所述的开关电源的正极输出端L+相连，所述的触摸屏通过网络接口与可编程逻辑控制器的网络接口相连，所述的第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器各自线圈的接地端、所述的出液阀、上进液阀、下进液阀、总出口阀以及所述报警驱动单元、声光报警驱动单元的负极端与开关电源的负极输出端M相连，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器各自的一个常开触点组中的一个触点与开关电源的电源输出端L+相连，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器各自一个常开触点组中的另一个触点与所述的出液阀、上进液阀、下进液阀、总出口阀一一对应相连，第一继电器、第二继电器、第三继电器、第四继电器各自线圈的控制端、以及报警驱动单元、声光报警驱动单元的控制端与所述可编程逻辑控制器的相应端相连。

作为一种优选方案，在所述的可远程操控的分布式控制系统中，所述的电流传感器采用的是4-20ma仪表。

作为一种优选方案，在所述的可远程操控的分布式控制系统中，所述的触摸屏为带有HMI的触摸屏。

作为一种优选方案，在所述的可远程操控的分布式控制系统中，所述开关电源的输出电压为直流24伏。

作为一种优选方案，在所述的可远程操控的分布式控制系统中，所述的可编程逻辑控制器采用的是西门子的型号为ST30的可编程逻辑控制器。

本发明还提供了一种对本发明所述的可远程操控的分布式控制系统进行远程操控的方法，其步骤为：

1)所述的分布式控制系统按照各项规范安装完成，并保证各项仪表和检测仪表数据准确；

2)可编程逻辑控制器通过有线连接采集各项仪表数据或需要上传的仪表数据，并根据技术要求对数据进行解析处理，接着把处理后的数据按照要求存入相对应寄存器，最后由物联网智能终端读取相应寄存器数据；

3)物联网智能终端读取数据后，用SIM卡通过2G/4G的无线传输方式把读取的数据转发到云平台服务器数据库；

4)云平台服务器数据库存入数据后，在云平台上对存入数据进行分类解析，用Web界面系统把需要的数据按类别实时展示；

5)需要进行远程操作时，通过Web系统界面下发命令再传输到可编程逻辑控制器，以此操作执行元件；

6)执行元件完成动作后，反馈状态给可编程逻辑控制器再由物联网智能终端传送到云平台服务器数据库；

7)可编程逻辑控制器对实时数据进行循环扫描，一旦数据超出上下限值时则发出报警，并改变报警状态标志，由物联网智能终端传送到云平台服务器数据库，Web系统界面检测到报警状态标志改变，发出报警信息。

本发明的有益效果是：本发明通过现场采样得到分布式站点数据，并通过将实时数据在云平台分析、整合、整理，使得用户可快速准确地掌握相关设备的信息，报警信息及时推送，便于用户快速处理故障，大幅提高了工作效率。

附图说明

图1是本发明所述分布式控制系统及其与远程控制平台联接的原理结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图，详细描述本发明所述的一种可远程操控的分布式控制系统以及对该分布式控制系统进行远程操控的方法的具体实施方案。

如图1所示，本发明所述的一种可远程操控的分布式控制系统，包括：电流传感器5、可燃气体探头6、涡轮流量计7、可编程逻辑控制器9、UPS不间断电源10、报警指示器13、声光报警器14、开关电源15、火焰探测器16、低温泄漏探测器17、出液阀18、上进液阀19、下进液阀20、总出口阀21、第一模拟量输入模块A1、第二模拟量输入模块A2、停止按钮SB0、消音按钮SB1、第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4、以及报警驱动单元H1和声光报警驱动单元AH1；所述的开关电源15设置有正极输出端L+、负极输出端M；所述的UPS不间断电源10的火线输出端和零线输出端与开关电源15的火线输入端和零线输入端一一对应相连，其特征在于：所述的分布式控制系统还包括有：第一安全隔离栅B1、第二安全隔离栅B2、第三安全隔离栅B3、第四安全隔离栅B4、触摸屏C1、以及物联网智能终端4，物联网智能终端4与可编程逻辑控制器9相连，物联网智能终端4的作用为：数据采集、对采集到的数据进行初步处理、加密，并向网络层发送；所述的电流传感器5通过第一安全隔离栅B1与第一模拟量输入模块A1的第一路相连，所述的可燃气体探头6通过第二安全隔离栅B2与第一模拟量输入模块A1的第二路相连，所述的火焰探测器16通过第三安全隔离栅B3与第二模拟量输入模块A2的第一路相连，所述的低温泄漏探测器17通过第四安全隔离栅B4与第二模拟量输入模块A2的第二路相连，第一模拟量输入模块A1和第二模拟量输入模块A2与所述可编程逻辑控制器9的相应端相连；所述的涡轮流量计7通过串行通讯接口与可编程逻辑控制器9相连，所述的停止按钮SB0的一端、所述消音按钮SB1的一端与可编程逻辑控制器9的相应端相连，所述停止按钮SB0的另一端、消音按钮SB1的另一端与所述的开关电源15的正极输出端L+相连，所述的触摸屏C1通过网络接口与可编程逻辑控制器9的网络接口相连，所述的第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4各自线圈的负极端、所述的出液阀18、上进液阀19、下进液阀20、总出口阀21以及所述报警驱动单元H1、声光报警驱动单元AH1的负极端与开关电源15的负极输出端M相连，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4各自的一个常开触点组中的一个触点与开关电源15的电源输出端L+相连，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4各自一个常开触点组中的另一个触点与所述的出液阀18、上进液阀19、下进液阀20、总出口阀21一一对应相连，第一继电器K1、第二继电器K2、第三继电器K3、第四继电器K4各自线圈的控制端、以及报警驱动单元H1、声光报警驱动单元AH1的控制端与所述可编程逻辑控制器9的相应端相连。

实际应用时，所述的电流传感器5采用的是4-20ma仪表；所述的触摸屏C1为带有HMI的触摸屏；所述开关电源15的输出电压为24伏；所述的可编程逻辑控制器9采用的是西门子的型号为ST30的可编程逻辑控制器。

本发明所述的对可远程操控的分布式控制系统进行远程操控的方法，其具体步骤为：

1)实时采样现场仪表的实时数据，根据现场仪表实际量程对应4-20ma在可编程控逻辑制器上进行设定，其量程在HMI人机交互界面上可以进行修改，保证更换仪表后可以随时更正量程；

2)对采集到的数据进行处理，模拟量模块把电流信号转成数字信号并把信号值存入可编程控逻辑制器的寄存器中；

3)对可编程控逻辑制器寄存器中的数值进行处理，仪表测得的电流最低为4ma、最高为20ma分别对应可编程控逻辑制器寄存器中的数值5530、27648，寄存器数值变化与电流信号变化成正比，仪表实际量程通过HMI交互界面传输到可编程控逻辑制器的寄存器中，通过可编程控逻辑制器计算出仪表实际数据并存入相应寄存器；

4)步骤3)中计算出的仪表实际数据应当在仪表的量程范围内，超出仪表量程的数值应当舍去；

5)各运行数据上下限值的设定：首先在Web运行界面的设置页面通过身份验证后进入参数设置页面，根据站点的实际情况设定运行参数，Web系统后台通过无线或有线网络经云平台将数据发送到现场物联网终端，物联网终端通过通讯的方式将数据写入可编程控逻辑制器指定的寄存器；

6)各运行数据上下限报警判定：通过步骤5)得到各运行数据并存入可编程控逻辑制器的寄存器，在可编制控制器内部用步骤4)得到的实际数据与步骤5)得到的上下限数据进行实时比较，当实际数据超出上下限值2S后可编程控逻辑制器发出报警，并将报警状态存入指定寄存器，再通过通讯方式将数据发送给物联网智能终端，物联网智能终端再通过有线或无线的方式将数据发送给指定云平台服务器数据库，云平台再将接收到的信息整理成报警信息推送到指定人员账户或手机APP客户端，可编程控逻辑制器运行周期150ms，物联网智能终端发送数据的间隔周期30s，整个推送过程大概在1min左右，时间长短受网络信号和传输数据大小影响。

7)销售数据的采集和管理：现场销售数据通过采集涡轮流量计或现场预收费系统采集，涡轮流量计通过有线通讯方式把测得的数据实时发送到可编程控逻辑制器，可编程控逻辑制器通过数据解析得到标准数据显示格式并把数据存入指定寄存器实时存储，物联网智能终端通过有线方式读取可编程控逻辑制器事先设定好的寄存器，读取成功后通过2G/4G网络把数据发送到云平台服务器数据库，存入云平台服务器实时数据库后方便相关人员实时查看现场数据。云平台服务器可以自动切断预付费用户的出口总阀门，当系统检测出预付费用户余额不足时会发出提示消息，如果用户没有进行相关指令操作，系统在余额归零时发出关阀信号通过物联网智能终端传输给可编程控逻辑制器，物联网智能终端接收命令后发出指令输出关闭信号，关闭出口的执行元件，并反馈完成操作。

8)现场执行元件和阀门的远程操作：首先电脑客户端打开Web界面，阀门远程操作前需要进行授权操作，授权正确后方可进行远程操作，Web系统通过后台向物联网智能终端发送命令并在云平台大数据服务器保存操作记录，物联网智能终端接收到云平台操作命令后通过有线通讯把操作命令发送给可编程控逻辑制器，可编程控逻辑制器接受命令后存入指定的操作寄存器，可编程控逻辑制器在循环扫描时检测到新操作指令，根据事先设定好的程序输出相应的指令并存入指定的输出寄存器，最后输出到外部执行元件。

9)外部执行元件接受到命令后进行动作，动作完成后反馈动作是否完成并把状态信号发送给可编程控逻辑制器，可编程控逻辑制器检测到状态反馈信号后，判断动作是否完成，并把状态信号存入相应的状态寄存器，接着由物联网智能终端通过无线网络把数据发送到云平台服务器数据库，最后通过Web监控系统的远程操作页面显示实时状态，由此判定此次远程操作是否完成，整个过程可能受信号影响会有所延时；

10)历史数据和报表查询：Web远程操作系统的实时数据保存在云平台服务器数据库中，可通过操作系统实时查询并可以根据具体时间段导出到本地电脑，导出时间长短受导出数据量的大小影响。

11)权限设定：系统会分配一个管理员权限账户，用户可根据自身需要分配若干个子账户，子账号权限是：在分配时可以勾选指定权限，并且做到层次分明，方便进行用户管理。

综上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用来限定本发明实施的范围，凡依本发明权利要求范围所述的形状、构造、特征及精神所作的均等变化与修饰，均应包括在本发明的权利要求范围内。

Claims (6)

1.一种可远程操控的分布式控制系统，包括：电流传感器(5)、可燃气体探头(6)、涡轮流量计(7)、可编程逻辑控制器(9)、UPS不间断电源(10)、报警指示器(13)、声光报警器(14)、开关电源(15)、火焰探测器(16)、低温泄漏探测器(17)、出液阀(18)、上进液阀(19)、下进液阀(20)、总出口阀(21)、第一模拟量输入模块(A1)、第二模拟量输入模块(A2)、停止按钮(SB0)、消音按钮(SB1)、第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)、以及报警驱动单元(H1)和声光报警驱动单元(AH1)；所述的开关电源(15)设置有正极输出端L+、负极输出端M；所述的UPS不间断电源(10)的火线输出端和零线输出端与开关电源(15)的火线输入端和零线输入端一一对应相连，其特征在于：所述的分布式控制系统还包括有：第一安全隔离栅(B1)、第二安全隔离栅(B2)、第三安全隔离栅(B3)、第四安全隔离栅(B4)、触摸屏(C1)、以及物联网智能终端(4)，物联网智能终端(4)与可编程逻辑控制器(9)相连，物联网智能终端(4)的作用为：数据采集、对采集到的数据进行初步处理、加密，并向网络层发送；所述的电流传感器(5)通过第一安全隔离栅(B1)与第一模拟量输入模块(A1)的第一路相连，所述的可燃气体探头(6)通过第二安全隔离栅(B2)与第一模拟量输入模块(A1)的第二路相连，所述的火焰探测器(16)通过第三安全隔离栅(B3)与第二模拟量输入模块(A2)的第一路相连，所述的低温泄漏探测器(17)分别通过第四安全隔离栅(B4)与第二模拟量输入模块(A2)的第二路相连，第一模拟量输入模块(A1)和第二模拟量输入模块(A2)与所述可编程逻辑控制器(9)的相应端相连；所述的涡轮流量计(7)通过串行通讯接口与可编程逻辑控制器(9)相连，所述的停止按钮(SB0)的一端、所述消音按钮(SB1)的一端与可编程逻辑控制器(9)的相应端相连，所述停止按钮(SB0)的另一端、消音按钮(SB1)的另一端与所述的开关电源(15)的正极输出端L+相连，所述的触摸屏(C1)通过网络接口与可编程逻辑控制器(9)的网络接口相连，所述的第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)各自线圈的负极端、所述的出液阀(18)、上进液阀(19)、下进液阀(20)、总出口阀(21)以及所述报警驱动单元(H1)、声光报警驱动单元(AH1)的负极端与开关电源(15)的负极输出端M相连，第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)各自的一个常开触点组中的一个触点与开关电源(15)的电源输出端L+相连，第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)各自一个常开触点组中的另一个触点与所述的出液阀(18)、上进液阀(19)、下进液阀(20)、总出口阀(21)一一对应相连，第一继电器(K1)、第二继电器(K2)、第三继电器(K3)、第四继电器(K4)各自线圈的控制端、以及报警驱动单元(H1)、声光报警驱动单元(AH1)的控制端与所述可编程逻辑控制器(9)的相应端相连。

2.根据权利要求1所述的可远程操控的分布式控制系统，其特征在于：所述的电流传感器(5)采用的是4-20ma仪表。

3.根据权利要求1所述的可远程操控的分布式控制系统，其特征在于：所述的触摸屏(C1)为带有HMI的触摸屏。

4.根据权利要求1所述的可远程操控的分布式控制系统，其特征在于：所述开关电源(15)的输出电压为直流24伏。

5.根据权利要求1所述的可远程操控的分布式控制系统，其特征在于：所述的可编程逻辑控制器(9)采用的是西门子的型号为ST30的可编程逻辑控制器。

6.对权利要求1至5所述的可远程操控的分布式控制系统进行远程操控的方法，其步骤为：

1)所述的分布式控制系统按照各项规范安装完成，并保证各项仪表和检测仪表数据准确；

2)可编程逻辑控制器通过有线连接采集各项仪表数据或需要上传的仪表数据，并根据技术要求对数据进行解析处理，接着把处理后的数据按照要求存入相对应寄存器，最后由物联网智能终端读取相应寄存器数据；

3)物联网智能终端读取数据后，用SIM卡通过2G/4G的无线传输方式把读取的数据转发到云平台服务器数据库；

4)云平台服务器数据库存入数据后，在云平台上对存入数据进行分类解析，用Web界面系统把需要的数据按类别实时展示；

5)需要进行远程操作时，通过Web系统界面下发命令再传输到可编程逻辑控制器，以此操作执行元件；

6)执行元件完成动作后，反馈状态给可编程逻辑控制器再由物联网智能终端传送到云平台服务器数据库；

7)可编程逻辑控制器对实时数据进行循环扫描，一旦数据超出上下限值时则发出报警，并改变报警状态标志，由物联网智能终端传送到云平台服务器数据库，Web系统界面检测到报警状态标志改变，发出报警信息。

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