一种工业用多参数数据远传装置

1. 一种工业用多参数数据远传装置，其特征在于：该装置包括固定在现场控制柜中的可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、变压器、不间断电源UPS、无线数据远传单元DTU和触摸屏，其中可编程逻辑控制器PLC经 RS485总线分别与无线数据远传单元DTU、工业用数据采集器连接，触摸屏通过RS232串口与可编程逻辑控制器PLC连接，工业用数据采集器与工业现场传感器连接，无线数据远传单元DTU数据远传至远程监控中心，变压器、不间断电源UPS 分别与可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、无线数据远传单元DTU及触摸屏连接；
数据采集器承载八组4-20mA标准电流信号：分别对应端口P1-P4、S1-S4， 六组PT100温度传感器信号：分别对应端口T1-T6，数据采集器独立24V供电，对所有采集信号进行标定与数据打包，并设计有Modbus接口，可经过RS485物理层经Modbus协议与PLC实现通讯；
所述的可编程逻辑控制器PLC执行以下步骤：
第一步：PLC上电后，按照工业用数据采集器对应的唯一MODBUS地址进行通讯匹配，此过程需要配置的信息有地址、读取的寄存器起始单元、读取字节个数、存放PLC寄存器起始单元、奇偶校验位；
第二步：对采集读取进来的4-20mA模拟量信号进行判断，大于6400的为有效值，排除干扰后，累加400个有效采集值，并取平均值放入对应PLC寄存器单元；
第三步：行线性标定，还原真实温度和压力，线性标定范围对应PT100温度传感器和压力变送器有效测量范围；
第四步：对已经放入寄存器单元的标定完成数据进行浮点化处理，变成浮点型数据；
第五步：设定比较上限，拿浮点数与设定上限比较，当超过上限，设置现场报警显示。
2.根据权利要求1所述的一种工业用多参数数据远传装置，其特征在于：可编程逻辑控制器PLC的型号为汇川H2u-1010MR-XP。
3.根据权利要求1所述的一种工业用多参数数据远传装置，其特征在于：工业用数据采集器型号为CJQ600i。

一种工业用多参数数据远传装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及远程监控技术，尤其涉及针对工业现场运行工况的一种工业用多参数数据远传装置。\n背景技术\n[0002] 目前多数企业对生产自动化都比较重视,他们或采用DCS(含PLC)或采用CP总线为基础的工控机构成简易的分散型测控系统。但现实当中的自动化系统都是分散在各装置上的,企业内部的各自动化装置之间缺乏互联手段,很难实现信息的实时共享。当前的PLC控制系统多数采用现场控制总线,基于这种总线所组成的网络是封闭式的,开放性不好,工作站之间需要配备专门的通讯卡才能互相通讯,费用很高,而且这种通讯位于现场控制层,无法通过以太网上传到管理层。企业的数据资产将受到损失。现在广泛采用的工业现场就地监控模式，体现出了诸多弊端，如监控局限化、整体控制复杂化等。现场工况需现场人员对现场触摸屏逐一查看，浪费人力，难于对现场数据进行实时把控，且无法实现对整体的实时监控管理与协调。\n发明内容\n[0003] 针对上述现有技术的弊端，本发明的目的是提供一种工业用多参数数据远传装置，采用该装置将从根本上解决监控难的问题，实现现场运行工况与实时数据的远程传输，且距离不受制约和限制，有移动信号覆盖的地方，均可使用该多参数数据远传装置。\n[0004] 本发明为了实现上述目的，采取以下技术方案：一种工业用多参数数据远传装置，其特征在于：该装置包括固定在现场控制柜中的可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、变压器、不间断电源UPS、无线数据远传单元DTU和触摸屏，其中可编程逻辑控制器PLC经 RS485总线分别与无线数据远传单元DTU、工业用数据采集器连接，触摸屏通过RS232串口与可编程逻辑控制器PLC连接，工业用数据采集器与工业现场传感器连接，无线数据远传单元DTU数据远传至远程监控中心，变压器、不间断电源UPS 分别与可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、无线数据远传单元DTU及触摸屏连接。\n[0005] 本发明所产生的有益效果是：采用该装置实现监控装置对现场数据的采集、远传和智能化监控，实现了一个可开发智能控制平台。方便工作人员在一个监控中心便可以可视化监控整个地区的现场工况。远传采用ＶＰＮ技术，通过GPRS网络、internet可以实现远程监控中心与监控现场无失真的双向数据传输。\n附图说明\n[0006] 图1是本发明的连接原理框图；\n[0007] 图2是本发明的连接端口分配图；\n[0008] 图3是本发明在热网远程监控中应用原理框图;\n[0009] 图4是工业用数据远传装置整体工作流程框图；\n[0010] 图5是图4中PLC程序数据处理流程图。\n具体实施方式\n[0011] 以下结合附图对本发明作进一步说明：\n[0012] 参照图1，一种工业用多参数数据远传装置包括固定在现场控制柜中的可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、变压器、不间断电源UPS、无线数据远传单元DTU和触摸屏，其中可编程逻辑控制器PLC经 RS485总线分别与无线数据远传单元DTU、工业用数据采集器连接，触摸屏通过RS232串口与可编程逻辑控制器PLC连接，工业用数据采集器与工业现场传感器连接，无线数据远传单元DTU数据远传至远程监控中心，变压器、不间断电源UPS 分别与可编程逻辑控制器PLC、工业用数据采集器、无线数据远传单元DTU及触摸屏连接。\n[0013] 可编程逻辑控制器PLC的型号为汇川H2u-1010MR-XP。工业用数据采集器型号为CJQ600i。\n[0014] 参照图2，工业用数据采集器包括四路压力信号采集端口1（对应端口P1-P4）、电源端口2（DC24V）、液晶显示窗口3、四路流量信号采集端口4（对应端口S1-S4），六路温度信号采集端口5(对应PT100温度传感器信号端口T1-T6)和通讯端口6（PLC端口）。\n[0015] 工业用数据采集器与无线数据远传单元DTU为24V直流供电，且无线数据远传单元DTU、工业用数据采集器与可编程逻辑控制器PLC的连接物理层均为RS485通讯。\n[0016] 本发明各器件功能作用如下：\n[0017] 1、PLC（汇川H2u-1010MR-XP）：PLC经RS485总线由COM2端口从工业用数据采集器读取所有现场数据；PLC经RS485总线由COM1口与无线数据远传单元DTU连接，实现数据双向通讯。\n[0018] 2、工业用数据采集器：工业用数据采集器通过端口与工业现场的传感器、信号反馈装置、运行工况反馈信号相连，接线口和端子如图2所示。数据采集器可以承载八组4-\n20mA标准电流信号：分别对应端口P1-P4、S1-S4， 六组PT100温度传感器信号：分别对应端口T1-T6，如果现场信号较多，可以多个采集器合并使用。数据采集器独立24V供电，可以对所有采集信号进行标定与数据打包，设计有Modbus接口，可以经过RS485物理层经Modbus协议与PLC实现通讯。\n[0019] 3、无线数据远传单元DTU：与PLC连接实现数据双向通讯。无线数据远传单元DTU中装入普通SIM卡，通讯功能通过对无线数据远传单元DTU的配置与组态王模块化变量的设置实现，配置方法目前已经成熟统一，此处不再赘述。\n[0020] 4、触摸屏通过RS232串口与PLC连接，可以对工业现场运行状态实时显示，也可写入数据控制。\n[0021] 如图1所示，对元器件进行连接搭建，外部用交流220V对控制柜进行供电，经空气开关，变压器实现交流220V向直流24V转变，直流24V为PLC、数据采集器电源和无线数据远传单元DTU进行供电。 PLC经485总线与数据采集器连接，定义为Modbus协议，同样的方式与无线数据远传单元DTU连接，对无线数据远传单元DTU进行配置，无线数据远传单元DTU可读写PLC任何寄存器单元的数据且可经GPRS进行远传，即可实现远程中心对现场的监控。\n[0022] 以下以某一种工业应用---集中供热热网监控为例，介绍该工业用多参数数据远传装置实现远程监控和提高智能化程度具体实施方式。\n[0023] （1）控制现场工况如图3所示，固定本发明于现场。现场工况模拟信号均为4-20mA标准电流信号与PT100温度传感器信号，符合该工业多参数数据远传装置使用范围。\n[0024] （2）把各个参数信号，依据电气设备接线法则接在该装置上，此处不再赘述。对于所要进行的采集与远传的数据进行分析，对PLC编程，编程过程中提托该平台可设置智能化控制策略，同时根据实际情况设计触摸屏界面。\n[0025] （3）远传装置上电，配置DTU模块，配置内容包括电话号码、接入公网IP、波特率、奇偶校验位。此处，远程监控中心需要组态软件作对应配置。\n[0026] （4）断电，检查线路和传感器重新上电，将可以时间数据的远程传输，数据传输不受距离限制，有移动信号覆盖的地方均可使用该装置。可以接入因特网的地方均可接受远程传输过来的数据。\n[0027] 数据远传装置数据流动如下：现场电流与PT100温度传感器模拟信号经采集器采集，转化成具体数值存储于采集器寄存器单元中；采集器内部嵌入Modbus协议，对数据整理打包；PLC经该协议批量读数采集器中数据；无线数据远传单元DUT作为远传数据中转站，双向读写PLC任何单元中的数据。\n[0028] 远程监控中心搭建服务器，下设客户机方便监控操作。服务器和客户机用组态软件，通过无线数据远传单元DTU的配置与组态模块化变量的设置，该装置采集的数据经GPRS网络实现双向传输。\n[0029] 基本配置：首先PLC时钟、COM1口和COM2口初始化；内部默认D8126数值为02H，RTU从站，D8121数值为1，该配置使得COM1口为从站地址口，DTU模块可以通过COM1口读取PLC内部数据，运行过程中更改有效；内部默认D8266数值为03H，RTU主站，D8261数值为0，该配置使得COM2口为主站地址口，PLC可以通过COM2口读取数据采集装置内部存储区数据，运行过程中更改有效。\n[0030] 参照图4，数据远传装置整体工作流程是：\n[0031] 步骤一：控制柜上电，数据采集装置上电后初始化，清空寄存器单元内容，PLC单元有记忆功能，保留上次运行断电时的运行数值；\n[0032] 步骤二：PLC根据配置信息，通过COM2口向数据采集装置发送数据‘读’请求，数据采集装置应答，反馈读回来的数据；\n[0033] 步骤三：进行数据处理，最后把处理好的数据放入对应寄存器单元。对于最终处理单元，远程监控中心的电脑终端可以远程读写该类单元数据。\n[0034] 参照图5，本装置PLC程序数据处理执行以下步骤：\n[0035] 第一步：PLC上电后，按照工业用数据采集器对应的唯一MODBUS地址进行通讯匹配，此过程需要配置的信息有地址（此实施例地址统一配置为01）、读取的寄存器起始单元、读取字节个数、存放PLC寄存器起始单元（之后单元会依据设定的读取字节个数依次占用）、奇偶校验位。\n[0036] 第二步：对采集读取进来的4-20mA模拟量信号进行判断，大于6400（备注：6400为模拟信号采集的最小值，小于6400的值为错误值，应该去除掉）的为有效值，排除干扰后，累加400个有效采集值，并取平均值放入对应PLC寄存器单元（PLC单元可以根据需求自己选着设定），目的是使采集量显示更加精确，防止因传感器返回信号噪音导致的数值显示闪屏现象。\n[0037] 第三步：行线性标定，还原真实温度和压力，线性标定范围对应PT100温度传感器和压力变送器有效测量范围。\n[0038] 第四步：对已经放入寄存器单元的标定完成数据进行浮点化处理，变成浮点型数据。\n[0039] 第五步：设定比较上限，拿浮点数与设定上限比较，当超过上限，设置现场报警显示。