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发布时间:2008-7-15 阅读:3030

热网监控工程ADSL网络与PLC通讯方案

一、 概述
按照新一轮城市建设和经济发展规划,城市建设和经济发展对优化城市能源结构提出了更高的要求。而推行热电联产、城市集中供热,是解决城市能源结构和环境污染问题的有效措施,充分体现节约能源、保护环境,提高能源利用效率、企业经济效益和社会效益的最佳途径。所以既有利于节约能源,又有利于提高热电企业的经济效益和社会环境效益,给热电企业的发展创造了更加广阔的前景。
随着热用户的不断增加,热用量不断的加大,而怎样才能更好,更有效的对整个热网管道,热用户计量进行管理呢?利用远程监测,对整个热网管道,仪表进行跟踪监控,不仅可以全面掌握整个热网管线供热状态,还能快速、准确地反映仪表故障报警信息,方便维护人员及时查修,这样不仅节省大量的人力、物力,而且极大的提高了热网的现代化管理水平。城市热网监控作为数字化城市的一个方面,已显示出越来越重要的作用。
二、 需求:
将下属的16个分站的数据传递到中央数据中心,由于数据中心与各分站之间已经建立了ADSL视频网络,因此针对本项目,借用原有的ADSL网络进行数据通讯是最具性价比的方式。同时,由于系统以后需要根据需求扩展,要求对系统的开放性、可维护性和扩展性给予充分考虑。
三、 系统设计原则
1.安全可靠稳定性原则
系统的安全可靠运行起着十分关键的作用,因此在系统建设过程中,将系统的安全可靠性稳定性作为设计的首选原则
2.开放性原则
坚持开放行原则,为今后系统的升级扩展维护和二次开放过程提供较大的灵活性
3.技术先进性原则
保证系统的先进性,只有这样,系统才能经受实际的考验,保证不会被淘汰
4.经济性原则
经济性原则不仅体现在设计过程中,而且会为系统今后的维护降低成本
5.操作维护简单原则
系统不仅要功能完善,而且应该操作简单,维护方便,这会为使用人员带来很多操作的方便性
6.可扩展性原则
为了使系统具有一定的应变能力,可以方便的修改和灵活的扩充,应使系统保证一定的可伸缩性

四、 系统概述
系统主要由监控软件、MOXA串口联网服务器和凯迪恩 PLC构成,这种方式的主要特点是结构分散、开放性好、稳定性强、性价比高并且扩展容易。监控软件主要负责数据采集、通讯处理、人机界面和WEB发布等工作;串口联网服务器负责将PLC的串口通讯转为以太网通讯,并将数据通过ADSL网络传递给力控软件;凯迪恩 PLC负责现场仪表和设备的通讯及数据采集和控制。主要工作方式:监控软件设在中央数据中心,数据中心有一个固定的外网IP,监控软件采用典型的C/S和B/S结构,B/S方式是作为WEB服务器,将实时数据和画面通过WEB进行发布,远端用户经过授权,无须安装任何插件,使用标准的浏览器通过固定IP或域名绑定进行访问即可在远程进行监视。C/S方式是监控软件作为标准服务器端与各分站的多个客户端(MOXA串口联网服务器)进行通讯,建立连接时由串口联网服务器主动向拥有固定IP的服务器端发出连接请求,服务器进行应答,建立网络连接之后,由监控软件主动向下位的凯迪恩 PLC发出请求,通过标准MODBUS协议与凯迪恩PLC进行通讯,MOXA串口联网服务器在中间起到透明转发的作用。整个通讯系统的拓扑结构如下图:

                                        图1系统拓扑图

五、系统简介
(1)上位系统
上位系统服务器选用监控软件,以VC++或VB编程平台为辅助,使得数据中心监控软件具备良好的人机界面,操作直观,简便并且灵活性强等特点,可实现主要功能有:
  1.24小时在线运行,实时采集各热用户子站的温度、压力、流量和其他运行参数,实时监测每个采集计量仪表的运行情况,而现场采集计量仪表出现故障也可以在短时间内发现,并将故障时间纪录备案,避免计量方面的损失;杜绝了用户偷汽的想法;
  2.显示供热管网地理信息(GIS);
3.进行整个热网数据的运行分析,具有强大的统计和数据库查询功能,可以查询任意用户任意时段内的用汽情况;实时有效的分析管线的管损情况;
4.对热用户端市电断电、采集参数异常的情况,进行报警,并记录备查;
5.根据需要自动生成结算帐单(日报表、月报表和年报表),并可以直接打印输出;
6.图表曲线功能,可以直观的反映出各个用户的用汽情况;
7.网络化设计,支持远程访问功能;
8.支持模拟屏或投影仪显示;
9.实时数据库与关系型数据库的结合使用保证了数据的稳定性和安全性。

(2) 通讯服务器
每个分站的通讯服务器采用MOXA串口联网服务器产品。特点如下:
立即使您的串口设备联网
点对点连接模式,可在不使用PC的情况下经由网络连接两个串口设备
可利用简单易用的Windows Utility执行大量安装
自动侦测10/100 Mbps Ethernet
所有串口信号皆内建15 KV ESD突波保护
支持SNMP MIB-II网管功能
可通过网络/Telnet/控制器端口进行配置
配置工具可在网络上自动寻找设备联网服务器

LAN
以太网 10/100 Mbps, RJ45
保护 內建1.5 KV电磁隔离
串口介面
介面 RS-232
串口數 1
信号 TxD, RxD, RTS, CTS, DTR, DSR, DCD, GND
串口保护 为所有信号提供 15 KV隔离
电源保护 4 KV Burst (EFT), EN61000-4-42 KV Surge (Power), EN61000-4-5
串口通讯参数
校验 None, Even, Odd, Space, Mark
数据位 5, 6, 7, 8
停止位 1, 1.5, 2
流控 RTS/CTS, XON/XOFF
速率 110 bps 至 230.4 Kbps
控制台端口 RS-232
软件特性
协议 ICMP, IP, TCP, UDP, DHCP, BOOTP, Telnet, DNS, SNMP, HTTP, SMTP, SNTP
使用平台 Windows 95/98/ME/NT/2000/XP
Real COM/TTY 驱动程序 Windows 95/98/ME/NT/2000/XP/2003 Real COM drivers, Linux real tty driver
配置 Web 浏览器, 串口/Telnet Console, 或者 Windows 使用平台
电源需求
电源输入 9 至 30 VDC
电源输出 165 mA @12V、95 mA @24V
机械
材料 铝合金 (1 mm)
环境
操作温度 0 至 55°C (32 至 131°F), 5 至 95% RH
储存温度 -20 至 85°C (-4 至 185°F), 5 至 95% RH
安规认证
EMC FCC Class A, CE Class A
安全性 UL, CUL, TüV
保修 5年


(3) 下位系统
PLC选用凯迪恩KDN PLC 产品,KDN-K3系列小型一体化可编程控制器是用于工厂自动化领域中机器控制和小规模过程控制的先进PLC产品,与市场众多的同类产品相比它是后来者,但却跨越了PLC发展的初级阶段,将多种先进技术和高级功能集成到逻辑控制器中,因此广泛适用于以下控制应用:包装机械、纺织机械、建材机械、食品机械、塑料机械、数控机床、印刷机械、中央空调、环保设备以及单一过程控制装置。
  按国际通用分类规则,KDN-K3属于小型PLC系统,由于采用高性能处理器芯片和软件优化设计,布尔指令执行速度优于0.5μs/步。K3系列共有6款CPU模块,控制点数、内存容量、内部资源、扩展能力等依次增强,开关量控制点数从14~280点,模拟量最大40点。通过二十多种扩展I/O和扩展功能模块灵活组合,可以满足大部分该领域应用的要求。
 编程软件符合IEC61131-3标准
最大控制点数开关量280点,模拟量40点
DIO通道可自由设置输入输出功能
多种通讯方式真正实现开放性
全部自主开发,拥有100%知识产权
易学易用,符合国人编程及使用习惯
PLC系统集成了一些传统产品不具备的高级功能,这些功能也使得PLC不再仅仅是逻辑控制器,而能够胜任更复杂的控制任务。
高速计数和脉冲输出:
  在CPU本体上集成了4路高速计数输入(30kHz)和2路高速脉冲输出(20kHz),用于精确定位和控制步进/伺服驱动装置
PID算法:
  内置PID算法
DIO模块原理介绍:
  DIO模块(KDN-K323-08DTX)的每一个点既可以设置成DI,又可以设置成DO,只要按手册的说明以不同形式接线即可,CPU内部为此模块分配一个输入字节和一个输出字节地址
顶调电位器
CPU模块带两个8位分辨率的顶调电位器,设定值被送入CPU内部寄存器供程序调用。
实时时钟功能
系统时钟可以设定和读取年、月、日、时、分、秒、星期
提供24V负载电源
 为方便使用,CPU模块上设计了DC24V电源输出端,用于晶体管输入点的电流源,其容量可以供100个DI点同时输入,多数情况下客户不用单独配置输入负载电源。


 
 

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