邓 磊
(云锡文山锌铟冶炼有限公司,云南 文山 663700)
陶瓷过滤机是集机电、微孔陶瓷板、自动化控制、超声波清洗等高新技术于一体的一种新型的固液分离的设备,本文基于TT系列陶瓷过滤机的工作原理,通过给陶瓷加装DTU无线数据模块,PLC数据能够通过DTU经过GPRS网络传到手机终端或者传到路由器被数据采集中心采集之后存于数据库中,同时也可以通过PC机或者手机终端发送请求,经过DTU传送给设备PLC,进而改变PLC程序以实现设备的多种运行方式。
DTU(Data Transfer unit)数据传输单元,是专门用于将串口数据转换为IP数据或将IP数据转换为串口数据通过无线通信网络进行传送的无线终端设备。
GPRS是通用分组无线业务(General Packet Radio Service)的英文简称,是在现有GSM(全球移动通讯系统)系统上发展出来的一种新的承载业务,目的是为GSM用户提供分组形式数据业务。
GPRS理论带宽可达171.2Kbps,实际应用带宽大约在10Kbps~70Kbps,在此信道上提供TCP/IP(传输控制协议/因特网互联协议)连接,可以用于Internet连接、数据传输等应用。
TT型陶瓷过滤机由自动控制系统、主机系统、反冲洗、酸洗、配酸、真空、气路、搅拌、超声波等装置组成。
TT型陶瓷过滤机系统数据通讯网络结构如图1所示由以下八个部分组成:现场数据采集(主轴电机、搅拌电机、液位计、电接点压力表、压力变送器等)部分、PLC控制中心、DTU无线数据通讯模块、GPRS网络传输部分、路由器、数据采集中心、手机接收和发送终端、便携电脑。
图1 陶瓷过滤机数据通讯网络结构示意图
PLC模块一块(本例选用K7M-DR40U)、发射和接收端DTU无线数据传输终端(本例选用CM 350P GSM DTU)一块、路由器一台(任选)、计算机一台、开通APN(Access Point Name接入点)专网业务的手机卡2张、手机一部(任选)。
PLC通过RS232/485接口把所需数据发送到DTU无线数据传输模块,然后DTU无线数据传输模块通过GPRS网络把数据发送到接收端路由器,数据经过数据采集中心采集之后存于数据库中,所有数据传输方式为双向传输方式,数据采集中心可以通过同样的路线把数据传输到PLC中进行各项参数的变更。同时也可以以手机作为操作终端快捷处理PLC传送过来的设备数据,并通过手机终端发送请求,经DTU传送给设备PLC,进而改变PLC程序以实现设备的多种运行方式。
PLC:对现场主轴电机等各设备的故障信号、压力、流量、液位信号、设备故障报警等数据进行采集,把设备运行信息数据通过RS232/RS485串口将数据发送至DTU模块,接收DTU模块传回的请求数据并处理。
GPRS数据传输部分:数据经过DTU模块发送到中国移动GPRS网络中,然后再经过Internet,最后在数据中心通过ADSL(非对称数据环路)进行接收,数据中心路由器收到据被数据采集中心采集然后存储数据库中。同时也可以以短信的方式发送至手机终端,以便快捷实时知道设备信息,所有GPRS数据传输皆可双向传输,数据采集中心和手机终端也可以通过GPRS网络向设备PLC发送请求指令。
DTU:DTU模块数据传输时双向的,向数据采集中心或者手机终端送数据信息的同时,也直接向下位机(PLC)发送请求指令。
数据采集中心:实时监测包括压力、液位、料位及所有设备运行状态等;分析收集回来的设备信息数据,便根据趋势图向下位机发送请求;可直接使用Excel编制报表,借助Excel的强大功能,对采集到的数据编制出各种报表;对重要设备的操作、重要参数的修改均会自动记录,包括登录的操作员、对设备进行的操作、时间以及修改前的参数值、修改后的参数值等,以利于进行管理及事故分析。
手机终端:接收设备报警和请求信息;向外发送下位机发送请求数据。以便方便、快捷、实时处理信息。
便携电脑:配置DTU参数;配置PLC参数以及编写PLC程序;调试。
系统网络主要是通过DTU模块和移动公司网络GPRS网络来完成对上位机数据采集中心及手机终端的数据传输任务,同时也对下位机(PLC)的进行通讯。主要参数配置如下。
图2 DTU参数配置图
①采用移动公司APN(访问结点网络)专线访问方式。②数据发送目的地,即数据中心服务器或者路由器的IP地址或者域名。③与下位机(PLC)的接口参数设置,包括串口波特率、串口停止位、串口奇偶校验、串口数据位、串口流控制、工作模式、对端手机号码等各项参数设置。
PLC的参数应与DTU参数匹配,具体包括站号、波特率、校验位、数据位、停止位等各参数设置。
该设备中,运用PLC中央处理器及DTU无线数据通讯模块能够实现设备以下功能:设备故障报警信息;设备管路产水流量、压力、酸位、料位等信号的采集;各用电设备参数更改。
(1)设备故障及报警。主轴电机、搅拌电机、真空泵各设备发生故障都将引起设备故障,表现在设备异常灯闪烁。
设备故障之后,主轴电机、搅拌电机将停止工作,直至解除设备故障。此时PLC将设备故障信息发送DTU经过转换之后通过GPRS网络将信息发送至数据采集中心,以便设备维护人员快速解决设备问题。
(2)数据采集。根据数据采集中心采集到设备管路产水流量、压力、酸位、料位信号等各项实测数据,然后再数据采集中进行分析,得出当前设备主轴电机、搅拌电机、真空泵等的工作状态,然后根据实际情况,有数据采集中心计算过GPRS网络向下位机PLC发送请求,通过改变PLC程序以实现设备最合理化工作模式。具体改变程序有两种方法,一是根据需要调用预先编写好能实现不同工作模式的各段程序;而是具体针对每一参数进行更改,比如,压力变送器的压力值范围,料位、酸位高度等。
以上所说报警及更改参数等功能,除了能数据采集中心处理之外,还可以运用手机终端进行快捷处理。
而对于更改PLC程序,则采用一问一答输入密码方式进行更改。例如,手机终端发送“QQBGCX”(请求变更程序)或者“QQBGCS”(请求变更参数)几个字符给PLC,PLC回复“请输入密码”,手机终端再给PLC发送程序设计人员预先设计好的密码,密码正确之后,PLC给手机回复“密码正确,请输入需更改的程序(参数)”,最后再发送所需更改的程序段或者参数给设备PLC,就完成了手机终端对下位机PLC程序更改的操作。流程如图3。
图3 手机变更程序流程图
本系统所选用PLC具有能高速处理、通过内置PID控制功能、具有丰富的指令集及函数库等多种优点,方便用户能够以简洁的程序实现各种功能。
运行程序即为满足既定动作要求,其中包括主轴电机、搅拌电机、真空泵等的运行状态;压力信号、料位信号、酸位信号等的采集;设备故障报警信息等。例如图4为主轴电机PLC程序。
图4 主轴电机运行PLC程序
(1)设备故障
搅拌电机、主轴电机、真空泵的任意一个设备发生故障都将引起设备故障,其对应的报警扩展模块上的输出指示灯也将常亮。
(2)液位、压力异常
当液位持续处于高液位之上或者低液位之下,液位异常报警。液位异常报警之后,如果液位恢复正常将自动解除报警,否则将持续报警。压力异常输入点持续输入10秒之后,压力异常报警。压力异常报警之后,如果压力恢复正常将自动解除报警,否则将持续报警。压力异常报警之后,真空泵停止工作。
图5 液位异常报警PLC程序
以上所有程序中所用到的字符,均应转化成16进制的ASCII值,否则PLC无法识别。
此项技术应用在TT型陶瓷过滤机处理系统上,方便设备监视管理、运行管理、生产操作,系统运行稳定良好、安全可靠,能实时了解设备运行信息,特别是采用PC机和手机终端两种方式,大大提高了设备的自动化程度,降低了系统的运行维护管理成本,使陶瓷过滤机的管理和运行水平上了一个新台阶,提高了企业的经济效益。