基于分布式智能监控系统的下位机开发

1.监控系统中的硬件系统的设计

图10-55　分布式监控方案

按照注水系统分布式智能监控系统的要求进行硬件选型，控制器（PLC）是恒压注水控制系统中的核心硬件，承担着采集输入信号、控制输出信号及实现数据交换等任务。扩展模块的作用是接收传感器测得的信号，每一个扩展模块可以接收8 个信号。监控系统硬件如图10－56 所示。监测点监控方案见表10－11。

图10-56　监控系统硬件

表10-11　监测点监控方案

续表

续表

注水站控制系统采集信号过程中，隔离栅将输入的电流或电压信号送入模块内进行多重处理，再输出电流和电压信号。隔离栅的使用大大降低了系统外部因素对信号传输的干扰，提高了被测量的准确性。(www.xing528.com)

2.泵体接杆、柱塞脱扣监控方案

由于高压往复泵需要昼夜不停地开泵注水，具有持续时间长、运转速度快等特点，工作环境非常恶劣。工作过程中容易发生接杆或者柱塞的脱扣现象，该现象通常是因为柱塞与接杆之间产生了相对转动。由于接杆不会转动，通常是柱塞产生转动，从而引起直线运动。若发生脱扣现象，设备仍然运转，极易造成设备损坏，因此，对脱扣现象的监测非常重要。

高压往复泵脱扣检测装置包括金属圆盘、防水型接近开关、报警装置和控制系统，如图10－57 所示。圆盘安装在柱塞的外周上，正对圆盘在大流量高压往复泵所在箱体的内壁安装防水型接近开关，防水型接近开关连接控制系统，控制系统连接报警装置。当柱塞与接杆之间产生相对转动时，圆盘会慢慢远离防水型接近开关。当防水型接近开关在单位时间内没有检测到金属圆盘时，表明即将发生脱扣，防水型接近开关立即将该信息以信号的形式传给控制系统，并通过控制系统控制高压往复泵停止运行，防止脱扣后设备运转而对设备造成损坏。同时，控制系统启动报警装置进行报警，从而使技术人员及时发现故障并进行维修。另外，该金属圆盘还能够起到防止填料刺漏出的水稀释曲轴箱内润滑油，确保往复泵使用寿命的作用。

图10-57　接杆、柱塞脱扣监控装置示意图

3.视频与声光报警系统设计

三路摄像头和视频分割器与监控计算机连接，专门开发一套软件系统，将其嵌入监控界面。通过该界面，不仅能实时看到画面，还能按照需要人为调整摄像头角度，实现多方位监控。当高压往复泵设备发生故障时，声光报警器能及时释放报警信号，使注水泵站的监测人员做出快速的反应。选用的声光报警器型号为HX－100B。在每台往复泵柱塞上方安装高清摄像头，实现脱扣、刺水等现象的可视化监控。同时，在整个厂区安装摄像头，实现整体的可视化监控，视频信号可以无线发送出去。

4.注水系统下位机程序设计

下位PLC 连接监控界面与采集信号的传感器，主要实现信息采集和执行工作人员发出的操作指令。选择4 个S7－200 CPU224 CN 用于构建分布式智能监控系统主控单元。选取1 个PLC 作为主控PLC，其他PLC 用于采集每台高压往复泵及相应系统部件的被测变量信号。下位机程序结构图如图10－58 所示。

图10-58　下位机程序结构图

影响高压往复泵正常工作的因素有很多，如进出口水压、润滑油压力、冷却水温度和压力、电动机定子温度、电动机轴瓦温度等。当这些模拟量的值高（低）于某一特定值时，如果不及时停泵，将会影响高压往复泵的正常工作，甚至会造成重大事故。影响高压往复泵工作的模拟量输入之间的逻辑关系为并，即当其中任何一个条件满足时，高压往复泵将停止工作。停泵信号通过PLC 200 的Q0.2 端口输出，进而与之相连的继电器发出相应的动作，将高压往复泵的电源切断，达到停泵的目的。