CN202067122U - 一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统 - Google Patents

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张智超
张明芬
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Abstract

本实用新型涉及一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，包括用于采集电厂输煤设备的数据的若干RTU模块、MODBUS网关设备以及客户端，其特征在于：所述RTU模块的数字量输出端通过MODBUS网关设备与客户端连接，所述RTU模块的数字量输出端通过电缆与485总线分配器的输入端连接，485总线分配器的输出端通过电缆与串口服务器的输入端连接，串口服务器的输出端通过网线与电光转换器的输入电口连接，电光转换器的输出光口通过光缆与光电转换器的输入光口连接，光电转换器的输出电口与客户端连接。采用以上技术方案后：可方便针对监控系统的信息反馈将采取调度措施，完成生产工艺流程中作业的实时管理、设备控制、系统操作监控工作。

Description

一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统
技术领域
本实用新型涉及一种监控系统，具体属于一种基于Modbus规约的I/O通讯电厂输煤监控系统。
背景技术
随着科学技术的不断进步, 我国的工业生产自动化的程度要求越来越高, 控制系统得到了广泛应用。在这种形势下, 对于一个自动控制系统而言, 不但要求控制监控系统能够监控到更多信息量，而且要求具有稳定性、可靠性。监控系统一般都采用PLC控制器为主，但是编程控制器从价格上来说，它是昂贵的，从容量来说也是有限的。
以太网是目前世界上应用最广的局域网技术,随着Internet的迅速发展,以太网已成为事实上的工业标准,TCP/ IP 的简单实用已深入人心,为广大用户所接受。在工业控制领域,随着仪器仪表智能化的提高和工业管理自动化的深入,系统传输的信息量必将增加,未来传输的数据可能已不满足于几十个字节甚至可以是WEB 网页,所以网络传输的大容量在工业控制中越来越重要,而以太网可以满足工业控制的这种要求。构成一个一体化的网络监控系统，可以在计算机屏幕上看到监控点的图形，了解监控点的信息，降低劳动强度和生产成本，提高效率。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种结构简单、成本较低、可靠稳定的基于Modbus规约的I/O通讯电厂输煤监控系统。
为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案：
一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，包括用于采集电厂输煤设备的数据的若干RTU模块、MODBUS网关设备以及客户端，其特征在于：所述RTU模块的数字量输出端通过MODBUS网关设备与客户端连接，所述MODBUS网关设备包括485总线分配器、串口服务器、电光转换器以及光电转换器，所述RTU模块的数字量输出端通过电缆与485总线分配器的输入端连接，485总线分配器的输出端通过电缆与串口服务器的输入端连接，串口服务器的输出端通过网线与电光转换器的输入电口连接，电光转换器的输出光口通过光缆与光电转换器的输入光口连接，光电转换器的输出电口与客户端连接。
所述客户端包括核心交换机，数据服务器以及用于显示数据的操作站，所述光电转换器的输出电口通过网线与核心交换机的输入电口连接，所述核心交换机的输出电口分别通过网线与数据服务器以及操作站连接。
所述数据服务器采用美国容错公司生产的型号为STRATUS ftserver 4300的数据服务器。
采用以上技术方案后：通过RTU模块采集电厂数据通过MODBUS网关设备将数据传输给客户端，一方面传输给数据服务器保存，一方面显示于操作站反馈给操作人员，可方便针对监控系统的信息反馈将采取调度措施，完成生产工艺流程中作业的实时管理、设备控制、系统操作监控工作。
附图说明
 图1为本实用新型的原理示意图。
具体实施方式
参见图1，一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，包括用于采集电厂输煤设备的数据的若干RTU模块、MODBUS网关设备以及客户端，客户端包括核心交换机，数据服务器以及用于显示数据的操作站，RTU模块的数字量输入口与电厂的拉绳开关、跑偏设备、电机温度表等输煤设备连接，采集这些设备的具体参数，RTU模块的数字量输出端通过MODBUS网关设备与客户端连接， MODBUS网关设备包括485总线分配器、串口服务器、电光转换器以及光电转换器，RTU模块的数字量输出端通过电缆与485总线分配器的输入端连接，485总线分配器的输出端通过电缆与串口服务器的输入端连接，串口服务器的输出端通过网线与电光转换器的输入电口连接，电光转换器的输出光口通过光缆与光电转换器的输入光口连接，光电转换器的输出电口与客户端连接，即光电转换器的输出电口通过网线与核心交换机的输入电口连接，核心交换机的输出电口分别通过网线与数据服务器以及操作站连接。
本实用新型各个设备的功能以及型号：
1）数据服务器可称为SCADA主服务器，具体可采用美国容错公司生产的型号为STRATUS ftserver 4300的数据服务器，SCADA主服务器需要具有各种不可中断的关键性应用，提供连续可用处理能力以及对于错误的容纳能力。同时提供的连续可用、操作简便的平台。SCADA服务器是在应用过程中对于稳定性的追求应有很高的标准。这样能够提高本实用新型的可靠性、开放性与可扩展性,使其易于与其它系统实现互联或数据共享。安装于SCADA服务器中的组态软件应具有三级以上冗余功能，包括数据采集冗余、数据处理冗余、数据存储冗余，而且数据存储部分支持群集技术与存储转发技术。同时应具有功能性、实用性、安全性、可扩展性。
2）操作站应具扩充性的视觉化系统，拥有强大的功能可对自动化系统进行监控有绝对的开放式特性，可与标准或使用者的程式整合使用，满足用户的实际需求。操作站可以直接存取控制网的数据信息，并可套用通讯的参数，把撷取的资料立即显示在屏幕上，实现实时数据的显示，提供友善的界面、物件导向的图形化的图形库。同时与SCADA服务器做好结合，不断可以将历史资料作可视化的呈现，操作站具有报警处理的功能，报警处理分为事故报警和预告报警，前者包括非操作引起的断路器跳闸和保护装置动作信号，后者包括一般设备变位、状态异常信息、模拟量或温度量越限、计算机监控系统的软、硬件的状态异常等，系统应能提供所有报警和报警返回的记录，并将报警记录存在硬盘上。报警记录实现长期保存，也需要能把资料转换成报表的格式打印输出，操作站具体可采用工业计算机，比如DELL公司生产的DELL Precision T3500，操作站内安装的监控软件可使用GE研发的IFIX4.5。
3）本实用新型中的Modbus网关设备快速整合Modbus、TCP和RTU/ASCII 网络,它定义了连接口的针脚、电缆、信号位、传输波特率、奇偶校验，可设置为三种传输模式（ASCII、RTU或TCP）中的任何一种在标准的Modbus网络通信，用户选择想要的模式，包括串口通信参数（波特率、校验方式等）或IP地址及端口号（一般默认端口为502），在配置每个控制器的时候，在一个Modbus网络上的所有设备都必须选择相同的传输模式和串口参数。
4）核心交换机采用赫斯曼生产的型号为MACH4000的工业交换机，核心交换机使用的标准网络协议，提供工业以太网通信实时性、网络安全性、本质安全与安全防爆技术，并且采用一些适合于工业环境的措施，如防水，抗振动。
5）RTU模块使用RTU协议通讯，其未规定物理层，具有集成程度高、稳定可靠、完全满足野外使用要求等特点，选择的集成电路与元器件全部选择工业级产品，要完全满足-40℃-85℃温度范围使用，同时应将CPU、模拟量输入、开关量输入、开关量输出、通讯模块等高度集成，其主要用于室外应用，恶劣环境中，比如在一些无人值守的站点，一种耐用的现场智能处理器，它支持SCADA控制中心与现场器件间的通讯，连接到SCADA监控中心的通讯系统的驱动，实现现场设备同SCADA服务器之间的连接，装置有液晶显示屏，操作、调试方便，且具有能指示装置工作状态、保护动作信息的LED。RTU模块采集电厂输煤设备的参数还有：机房的直流供电系统如UPS、电池等相关的测量可以直接接入RTU模块的AI输入端口，交流供电系统的电力参数如三相电压、三相电流、三相无功功率、三相功率、三相不平衡电流、谐波等则通过RTU模块完成采集后接入模块，由网络完成数据的转发。整个系统实现网络化、分布式的测控，具有极高的性能价格比，具有较强的开放性、易扩展性和稳定性。
本实用新型的有益效果是：
1)目前国内大型企业自动化远程监控系统，特别是电厂输煤控制系统要求高，设备多，投资大等特点，但是现场输煤系统的各设备信号只局限于采用PLC控制编程器接入SCADA系统中使用，而PLC编程控制器接入点的局限性以及昂贵性，使得大部分看似不是那么重要而需要增加人力劳动的数据信息不能够接入到HMI操作站自动化远程监控中，本实用新型填补了这一空白，通过这一技术平台电力用户可以对各输煤控制系统中的各设备信息实行集中专业化远程监控运行。
2）本发明采用在输煤控制系统中独立建立一套通过Modbus规约的通信连接系统，可统一对厂区输煤控制系统的各设备状态进行实时监控，节约现场人员机械性对设备的信息及故障的查询和解除，实用集中式管理，让电厂输煤控制系统成为一个完善的自动化监控系统，为变电站设备的正常运行和故障的及时处理提供了可靠的保障。
 3）对于大型企业，特别是电厂，人员的安全无疑是企业生产的重中之重，安全是第一企业的生产力。虽然企业建立了高自动化的监控系统，但是还是缺少不了专门配备的检修及操作人员。本发明将电厂输煤控制系统中的现场保护设备故障的复位这种繁琐作业，能够通过监控系统中显示具体的信息故障种类及故障位置。减少检修人员的繁琐劳动，从而减少现场人员对设备巡视的时间，排除设备的隐患性，以及减少人员安全的隐患。
4）对于基于Modbus规约的本实用新型，Modbus综合高速、对等通讯和易于安装等特点来实现简化应用和减少安装费用，大大降低了企业的维护和人力成本。同时所有操作记录全部记录历史数据库存档，可以通过对历史数据的查询来分析设备信息，做出统计数据。

Claims (3)

1.一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，包括用于采集电厂输煤设备的数据的若干RTU模块、MODBUS网关设备以及客户端，其特征在于：所述RTU模块的数字量输出端通过MODBUS网关设备与客户端连接，所述MODBUS网关设备包括485总线分配器、串口服务器、电光转换器以及光电转换器，所述RTU模块的数字量输出端通过电缆与485总线分配器的输入端连接，485总线分配器的输出端通过电缆与串口服务器的输入端连接，串口服务器的输出端通过网线与电光转换器的输入电口连接，电光转换器的输出光口通过光缆与光电转换器的输入光口连接，光电转换器的输出电口与客户端连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，其特征在于：所述客户端包括核心交换机，数据服务器以及用于显示数据的操作站，所述光电转换器的输出电口通过网线与核心交换机的输入电口连接，所述核心交换机的输出电口分别通过网线与数据服务器以及操作站连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于Modbus规约I/O通讯电厂输煤监控系统，其特征在于：所述数据服务器采用美国容错公司生产的型号为STRATUS ftserver 4300的数据服务器。
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