PLC远程监控巨控李工|4G无线监控系统在矿山供水中的应用
4G无线监控系统在矿山供水中的应用
文章摘要
针对内蒙古某矿业目前供水系统的现状,设计了基于4G和PLC的无线供水监控系统 。 系统中包括上位机监控、无线通信和下位机数据采集及控制部分 。 实践证明,该系统实现简单,通讯可靠,而且具有很好的扩展性 。
前言
水资源是人类赖以生存和发展所必须的不可替代的资源 ， 是工业农业的血液 。 水资源的重要性对于矿山企业更甚 ， 尤其是采用堆浸工艺生产的矿山 。 矿山一般都处于远离城市的地区 ， 供水大部分采用水源井供水 。 矿山供水最大的特点就是距离远 ， 通常水源井、泵站、水池、员工驻地、中心控制点的距离十几公里甚至几十公里 ， 以内蒙古某矿业为例 ， 从末端的水源井到高位池之间距离有15公里远 ， 员工驻地到最近的泵站距离3公里 。 由于控制点的分散性 ， 造成巡检工作的及时性很低 ， 出现问题不能及时发现 ， 造成生产事故 。 为了提高工作效率 ， 减少设备故障时间 ， 开发一款无线监控系统势在必行 。
随着公司的扩建 ， 公司的供水量需求也越来越大 。 对于通往生活区和选冶车间以及破碎车间的储水池 ， 液位的高度尤其重要 。 对于多数储水池的供水运行方式 ， 基本上是人工定时巡检 ， 然后根据巡检结果去泵房进行操作 ， 这种方式下储水池经常出现溢流或者抽空的现象 。 为了节能、节水和挖潜增效 ， 在目前设备的基础上 ， 设计了基于4G通信协议的无线监控系统 。 该系统应用于公司的供水系统中 ， 一年来运行稳定 ， 减少了由于巡检不到位导致的故障停车时间 ， 方便了生产人员及时根据水量情况调节生产指标 ， 取得了不错的效果 。
系统设计
本系统由上位机监控部分、无线通信部分和下位机数据采集和控制部分组成 ， 系统控制结构示意图如下：
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下位机的作用：
下位机采用的PLC是西门子公司的S7-200-226型号的CPU,负责采集水泵流量 ， 水池液位 ， 水源井液位以及各设备的运行故障状态 ， 并且控制水泵的开启和阀门的开闭 ， 从而负责给高位水池供水 。
上位机作用：
上位机采用的是本人用由广州巨控公司的组态监控软件GiantView软件开发的内蒙古某矿业供水监控系统 ， 它接收4G模块(物联网无线数据终端)收集的各水源井、水池的液位数据和各水泵的运行状态以及阀门开闭状态的数据 ， 在监控界面上显示并将需要调节的生产参数传回下位机；通过监控界面对现场的各个数质量、模拟量进行监视；根据实际生产需要监控计算机可以通过监控界面对现场的数字量进行控制 。
无线通信部分作用：
考虑到水源井、水池、泵站、员工生活区距离较远 ， 单独布线成本因素 ， 本系统采用基于4G协议的无线通讯系统作为传输媒介 。
1.1数据采集
储水池和水源井的液位测量是由液位传感器实现的 ， 传感器采用2线制24V液位传感器 ， 传感器接入西门子EM231模拟量输入模块或者4GDTU模块把数据传入下位机PLC 。 下位机根据设置的工作程序和输入数据判断设备的启停工作 。
1.2控制部份
系统中共有5台离心泵、6台深井潜水泵 。 运行方式分为手动运行和自动运行 。 手动控制方式下 ， 操作员通过下位机操作面板或者上位机监控界面控制设备的启停和阀门的开闭 。 自动控制方式下 ， 按照提前写入PLC的程序执行 ， 即当前液位低于下限时并保持一定时间 ， 阀门打开水泵启动 。 当前液位高于上线并保持一定时间 ， 阀门关闭水泵停止 。 保持一定时间的原因是 ， 排除液位传感器回传数据波动造成的水泵频繁启停现象 ， 有助于设备寿命的延长和减少频繁启停对设备的损耗和对电网的冲击 。
1.34G通讯
传统的有线监控方式由于架线难度大且成本较高 ， 因此不试用于矿山等地形复杂的现场 ， 而无线通讯技术解决了这个问题 。 得益于通信运营商广泛的网络覆盖 ， 只要由手机型号的地方 ， 就能够进行无线通讯 。 无线通讯方式非常灵活 ， 具有投资少 ， 建设周期短 ， 性价比高等优点 ， 在工业领域应用较为广泛 。 4G技术在远程无线监控系统的广泛应用 ， 大大提高了监测效率和可维护性 。