无人值守水压监控系统设计——S7-1200

显示全部楼层 · 2024-9-16 22:03:18

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全面推进乡村振兴，在乡村振兴战略实施中，需继续改善人居环境。目前，在经济条件一般的地区，集中供水不稳定问题依然成为影响人居环境的主要因素之一。究其原因客观上是乡村人口居住分散、水源地距离较远，供水管网铺设距离长、设备维护保养难度大。另一方面，现有供水管理模式依然采用人员值守的方式，这种方式虽然具有较强的灵活性，但受值守人员专业能力与责任心等主观因素影响较为严重，无法达到实时监控设备运行状态数据，客观无法给予预测性维护。鉴于以上客观因素，研发一种取代人工值守的无人值守水压监控系统显得尤为重要，这对于保障乡村居民供水质量、对改善人居环境具有重要工程实践意义。

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一、系统总体方案设计

本地控制子系统、数据远程传输功能和远程管理系统。本系统以PLC为控制核心，建立本地控制子系统，将子系统采集数据和PLC处理后的数据，通过无线通信模块与MODBUS-RTU协议实现PLC数据远程传送，并设计远程上位机管理系统，以便本地控制系统和远程上位机之间能够进行数据交换。

该子系统主要是通过压力和流量传感器获取供水管网的内的水流水压和水流流量数据信号，通过PLC进行处理分析所获取的系统调节信号，进而得出调控指令，将这些指令发送到变频器，通过控制变频器调整水泵组的运行频率，从而对水泵组的运行情况进行调节，系统会持续检测实际水流压力和水流流量数据与设定值之间的比较，直到两者匹配时停止调节，此时系统会进入一个稳定的状态。

无人值守水压监控系统主要面向的是乡村供水，在设计方案上，采用PLC、变频器、触摸屏和压力传感器等设备。选择了三台水泵，按照两用一备的原则进行配置（采用三台功率不同的水泵，其中1号和2号是工作泵，3号是备用泵）。无人值守水压控制系统设计有两种控制模式，自动和手动模式。手动控制模式主要通过外部的按钮，单独启动、停止任意泵。自动控制模式则是通过使用PLC和变频器进行水泵工/变频切换、工作数量的控制，来维持管网供水水压恒定。

二、系统的软件设计

本设计主要是对程序上电初始化、系统参数设置、本地控制子系统、数据传输子系统进行详细阐述。

在上电初始化阶段，系统将进行自我检测，包括硬件模块和软件配置的检查，确保所有组件均能正常工作。本地控制子系统负责启动、停止、水泵电机的工/变频切换等功能。数据传输子系统则负责将本地数据发送至远程监控中心，或从远程监控中心接收控制指令。

（一）、MODBUS-RTU轮询子程序

基于Modbus-RTU通讯协议的稳定性与高效性，本项目进一步扩展了其应用范围。除了与外接变频器的交互外，还将其应用于与现场传感器和执行器的连接。通过这种方式，系统可以实时采集现场数据，并快速做出响应，提高了整个系统的智能化与自动化水平。此外，Modbus-RTU协议的抗干扰性也大大保证了系统在复杂环境下的稳定运行。

（二）、滑动滤波子程序

数字滤波程序流程图展示了一个按照特定顺序执行的算法流程。将输入信号经过采样，再进入预处理阶段，接下来经过滤波，得到的数据会接近实际值，这样会使系统更加有效的处理，来时供水压力达到恒定。

三、触摸屏设计（简易版本实际用的VS写的上位机）

四、部分电路图

五、程序（需要做此项目的可以联系）

[西门子] 无人值守水压监控系统设计——S7-1200

一、系统总体方案设计

二、系统的软件设计

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