基于S7-200PLC扬程的水泵运行失效监控系统设计
摘要：泵站是城市排水防涝系统的核心部分，实现其自动监控具有很大的现实意义。随着城市排水现状的日益严峻以及人力成本的日益提升,人们对泵站的性能和自动化水平的要求也越来越高，PLC及其相关技术的发展让建立更加先进的泵站监控系统成为现实。
在对泵站监控系统的研究过程中，尤其是对PLC和组态软件基本性能及其特点进行充分分析和研究的基础上，本文详细分析了泵站的监控需求，设计出了基于PLC的泵站监控系统，并结合MCGS组态软件实现更加高级的控制功能。
本监控系统中下位机采用西门子公司的S7-200系列PLC，上位机运行北京昆仑通态MCGS组态软件，并通过PPI协议与PLC连接。本文根据实际控制要求，从节能增效的角度出发，选择了PLC型号及其扩展模块，并基于MCGS平台设计了上位机监控软件，具有数据采集、报警分析、趋势分析等功能，系统能够满足监控要求，并且具有良好的实用性和可维护性。
关键词:泵站监控;PLC; MCGS
Pump operating failure system based on head
Abstract:Pumping station is the core of the city waterlogging drainage system, to achieve its automatic monitoring has great practical significance. With the increasingly serious situation of urban drainage and labor costs rising, people have increasingly high requirements for the performance and the level of automation of the pumping station , PLC and its related technologies allow a more advanced pump monitoring system to become a reality .
On the research process of Pumping station monitoring system , especially after enough analysis and research on the basic performance and characteristics of the PLC and configuration software, after a detailed analysis of the demand of the system, the article has designed a pumping station monitoring system based on PLC , combined with MCGS configuration software more advanced control functions have been realized.
Lower machine for this control system is Siemens S7-200 series PLC, upper machine is the Beijing Kunlun-state MCGS configuration software. MCGS is based on the Windows operating system as the operating platform, and uses PPI protocol to connect with the PLC. Based on the actual control requirements and from the most economical point of view, this article has chose the most appropriate PLC model and its extensions, and used MCGS powerful features to make monitoring system has signal acquisition, alarm analysis, trend analysis and other functions, so that the system can basically meet the monitoring requirements, and has good usability and maintainability.
KEY WORDS: Pumping station's monitoring; PLC; MCGS
目 录
第一章 绪论 1
第二章 监控系统要求及设计方案 2
2.1泵站监控系统的设计要求 2
2.2泵站监控系统的总体设计方案 2
第三章 监控系统的硬件设计部分 3
3.1PLC概述 3
3.2泵站监控系统各种参数的检测 9
3.2.1水池液位的检测 9
3.2.2水泵压力的检测 11
3.2.3水泵流量的检测 13
3.3PLC泵站的系统设计 15
3.3.1泵站工艺流程 15
3.3.2系统的控制要求 16
3.3.3控制系统的I/O点及地址分配 16
3.3.4PLC系统选型 17
3.3.5控制系统的电气原理图 19
3.3.6PLC外围接线电路图 21
3.3.7PLC程序设计 22
第四章 监控系统的上位机软件设计 28
4.1MCGS概述 29
4.1.1MCGS组态软件的概念 29
4.1.2MCGS组态软件的系统构成 30
4.1.3MCGS组态软件的特点 32
4.1.4MCGS组态软件的工作方式 33
4.2监控系统主界面 34
4.3系统报警界面 36
4.4控制系统的报表输出 39
4.4.1实时数据报表 39
4.4.2历史数据报表 40
4.5控制系统的曲线显示 41
4.6PLC与上位机的通讯 41
第五章 总结 44
第六章 致谢 44
参考文献 45
第一章 绪论
泵站在国民经济建设的各个领域中发挥着重要的作用，随着经济的进一步发展，人们必将对泵站的运行提出更高的要求，研究泵站监控并实现其高效运行是很有现实意义的。
实现泵站控制系统的自动运行会带来很大的益处，对减少泵站运行管理人员的数量有很大帮助。为泵站建立一个控制系统并改善其各方面的控制功能，达到泵站运行自动化的目的。泵站的自动化运行还能够带来稳定性和安全性的提升。
PLC对现场的控制又是专门为在工业环境下应用而设计的工业计算机，具有高可靠性，编程简单，安装简单，维护方便等优点。再结合组态软件可以很好的完成对泵站的监控。
本文基于扬程监控设计一套适合城市排水的基于PLC的泵站监控系统，以达到安全，高效的控制泵站运行的目的。具体包括：选择泵站监控系统所需要用到的各种传感器，以实现对流量、压力、液位等参数的测量；根据控制要求选择合适的PLC并进行硬件系统设计，包括PLC的选型、外电路的设计、不同控制方式的实现、plc编程等问题；结合MCGS组态软件，实现更加可视化的监控。
第二章 监控系统要求及设计方案
2.1泵站监控系统的设计要求
泵站监控系统是实现对各个泵站设备的监测和控制功能，实现监测泵站运行的状态和运行参数，接收故障报警信息，并能够通过计算机下达控制信号，实现实时数据的显示和历史数据的统计等功能。具体要求如下：
运行方式：手动操作和自动运行相结合。
实时监控：实时监测系统工作流程，动态显示流程画面、自动监控整个系统的各种变量，包括水位、泵的启停、流量、压力。
用户界面：提供友好的监控界面。
报警功能：实现系统的自动报警功能，并能够记录故障的时间等信息。
数据显示：具有系统实时数据显示的功能。
历史数据：能够实现对系统历史数据的统计和保存等功能。
2.2泵站监控系统的总体设计方案
图2.1是泵站监控系统的系统构成图，此系统采用安装有MCGS的IPC作为上位机，PLC作为下位机。PLC与IPC通过PC/PPI电缆连接，采用PPI协议进行通讯。传感器通过现场电流、电压信号或RS-485数字通讯的方法来实现与PLC的连接。整个系统能够实现对泵站的监测和控制，能够满足监控系统的设计要求。
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