PLC和GPRS技术在远程供水系统中的设计与应用

摘要

供水系统是保障社会稳定和经济发展的基础设施。现今，国内外具有不同特色的输水监控系统已被广泛采用，降低了供水成本，提高了供水效率。目前，我国大多数供水系统都是采用继电器或独立的PLC控制，对于现代化工企业用水，水源可能距离厂区有几公里或几十公里，这样远距离的供水系统在进行远程监视和控制方面存在着电缆敷设、信号传输、远程监控等问题。
　　本课题利用WINCC的梯形图程序语言进行软件设计，并使用西门子PLC S7-300控制系统和GPRS两者技术融为一体的信号传输、监控方法，实现了水源地供水装置远程监控系统的实时数据监控、实时报警、历史数据查询、操作日志查询等功能，提高了设备运行监控的安全性、节约了成本、提高了企业的经济效益。
　　本课题以兖矿国宏化工有限责任公司远程水源地供水装置为载体，深入研究了GPRS技术在远程供水自动监控系统的设计和实现，主要做了如下工作：
　　1、根据远程监控系统的实际需求，给出了总体设计思想及其基于数据产生一数据传输一数据处理的工作流程图。在对目前几种常用通信方式及控制设备进行分析的基础上，确定了通信方式及硬件设备的选型，设计了远程监控系统的总体结构。
　　2、给出了测控系统的功能与结构；基于PLC设计并实现了数据采集、命令响应、现场控制等软件；并通过语句表等编程语言方法对软件进行了设计与实现。
　　3、具体分析了TCP／IP(传输控制／网际)、UDP(用户数据报)、Modbus三种协议的特点，建立起监控中心、移动网关、DTU(数据终端设备)、RTU(远程测控单元)之间高效的数据通道，通过数据传输实例，研究了基于GPRS(通用无线分组业务)的无线DDN(数字数据网)解决方案，并确定了GPRS终端设备的选型，实现了数据准确、高效的传输。
　　本课题设计完成后，对系统性能与各控制功能分别进行了测试，所有测试项目均顺利通过，目前已上线运行，运行结果表明该DCS控制系统具有响应速度块、控制精度高、控制品质好等优点，达到了设计要求。
　　设计的远程供水自动监控系统现已在国宏输水管网中运行。监控中心对系统的综合分析展示了系统整体运行的效果，证明流量控制达到了预期目标，实现了可观的经济效益和良好的社会效益。

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第一章 绪 论

1.1 概述

1.2 课题研究的意义

1.3 国内外供水控制系统发展状况

1.4 本课题的主要研究设计工作

1.5论文的组织结构

第二章 PLC控制系统和GPRS原理

2.1 PLC控制系统

2.2 GPRS原理及特点

2.3 本章小结

第三章 远程供水监控系统的需求分析与结构设计

3.1 系统的需求分析

3.2 系统结构设计

3.3 本章小结

第四章 供水控制系统的设计

4.1 系统设计原则

4.2 系统方案和架构

4.3 系统组成

4.4 数据安全设计

4.5 测量仪表的设计

4.6 PLC设计

4.7 本章小结

第五章 控制系统组建与实现

5.1 控制系统组成

5.2 GPRS无线模块的设置

5.3 PLC设置

5.4 上位机WINCC6.0的配置

5.5 本章小结

第六章 系统功能测试

6.1 数据读取和显示等功能实现及测试

6.2 通讯连接测试与诊断

6.3 本章小结

第七章 总结与展望

7.1 系统特点

7.2 系统待解决的问题

7.3 应用前景

致谢

参考文献