專利名稱：Plc式遠程數據測控單元rtu的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)中的數據采集控制裝置。
背景技術：
在距離范圍較大、無人職守的工業(yè)生產的站點，如油田各采油井、煉油廠某些生產 車間、供電系統(tǒng)中的各變/配電站、供水供暖管道中的一些站點等，需要采用分布式遠程監(jiān) 測控制系統(tǒng)進行遠距離監(jiān)視、監(jiān)測或控制，這類系統(tǒng)稱為SCADA。這些系統(tǒng)主要由位于調度 室或監(jiān)測中心的計算機和位于各監(jiān)控對象現場的遠程終端站的數據測控單元RTU組成，計 算機與各RTU之間通過數字通信網絡連接。SCADA可以實時采集現場數據，對監(jiān)控對象進行 遠距離地全面、實時監(jiān)視、測試或控制，為生產、調度、管理提供必要的數據。在目前實際生 產現場，其數據測控單元RTU中的主要元件采用的是單片機，由于單片機內的軟件不斷升 級，不能形成穩(wěn)定可靠的固定應用程序，限制了它的應用范圍，沒有大批量生產。由于產品 批量小，靠人工連線焊接而成，因此其性能不穩(wěn)定，工作不可靠，現場應用時，經常出現RTU 故障，使采集或傳輸的數據產生誤差，不能將生產現場的實際運行狀態(tài)準確及時地傳輸到 監(jiān)控中心，達不到遠距離監(jiān)控的目的。出現故障后就要進行維修，現場維護修復的工作量很 大。
實用新型內容本實用新型的目的是提供一種性能可靠、使用方便的PLC式遠程數據測控單元 RTU，使用它可以根據需要編制程序，按照程序進行監(jiān)測或控制。本實用新型的技術解決方案是這樣實現的，一種PLC式遠程數據測控單元RTU， 由柜體和安裝在柜體內的電路板構成，其特殊之處是，在電路板上安裝的電源開關、電源模 塊、可編程控制器PLC、接收模塊、電量模塊、GPRS模塊、繼電器、端子排，并由導線將它們相 連接構成遠程數據測控單元RTU，由接收模塊、電量模塊采集到各監(jiān)測點的無線電信號后， 輸送到可編程控制器PLC轉化成數字信號，經GPRS模塊發(fā)射到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心發(fā)來的 控制信號由GPRS模塊接收后，傳送到可編程控制器PLC轉化成相應的電信號，控制繼電器 的開合，從而控制執(zhí)行機構。在上述技術解決方案中，其特殊之處還在于，在柜體內安裝有觸摸屏板，在觸摸屏 板上裝有觸摸屏，可編程控制器PLC將各監(jiān)測點的信號轉化成數字信號后，輸送到觸摸屏。本實用新型的技術解決方案還可以這樣實現，一種PLC式遠程數據測控單元RTU， 由柜體和安裝在柜體內的電路板構成，其特殊之處是，在電路板上安裝有電源開關、電源模 塊、可編程控制器PLC、模擬量輸入模塊、電量模塊、光電轉換器、繼電器、端子排，并由導線 將它們相連接構成遠程數據測控單元RTU，由模擬量輸入模塊、電量模塊通過導線采集到各 監(jiān)測點的電信號后，輸送到可編程控制器PLC轉化成數字信號，經光電轉換器將信號輸送 到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心發(fā)來的控制信號通過光電轉換器輸送到可編程控制器PLC，轉化成 相應的電信號，控制繼電器的開合，從而控制執(zhí)行機構。在上述技術解決方案中，其特殊之處還在于，在柜體內安裝有觸摸屏板，在觸摸屏板上裝有觸摸屏，可編程控制器PLC將各監(jiān)測點的信號轉化成數字信號后，輸送到觸摸屏。本實用新型的有益之處是，(1)由于采用的主要內置元件是可編程控制器PLC、通 訊模塊GPRS、接收模塊及電量模塊等，它們都是標準化產品，可靠性高，穩(wěn)定性強，接受、傳 輸和轉換的信號為0失真，數據準確可靠，容量大，可實現連續(xù)不間斷地對監(jiān)測對象實時遠 程監(jiān)測或啟動、停止等控制。(2)由于其主要部件集成化程度高，體積小，結構緊湊，采用 插拔式接線端子，便于維護、維修、更換，安裝使用方便。(3)由于采用的電源模塊輸入電壓 范圍寬，適用于電壓波動大的場合，還可采用直流供電，以適應無電源的現場，如氣井、戈壁 灘、沙漠等偏遠地區(qū)。(4)模擬量與數字量輸入輸出擴展性強，可擴展到7個模塊，特別適用 于諸如采油井的多監(jiān)測對象的工業(yè)生產中的信號數據采集、存儲。所有操作均可采用可視 化操作，操作方便，故障診斷直觀，便于故障排除。(5)由于所采用的模塊具有極豐富的指令 集，控制指令豐富，可以實現計數、脈沖發(fā)生、順序控制等多種功能。(6)具有優(yōu)先報警功能， 無論系統(tǒng)在進行何種運行或操作，當某一部位發(fā)生故障，可實現優(yōu)先報警，為采取措施贏得 時間，及時排除故障。(7)本實用新型中的無線傳輸方式(第一種方案)主要用于地理區(qū)域 分散、敷設通訊電纜困難、傳輸的數據包較小的場合，適用分布于山區(qū)、丘陵、湖泊、沙漠等 地域廣大、交通不便、無人值守的監(jiān)測對象。有線傳輸方式可用于檢測對象相對比較集中， 便于布線的場合(如煉油廠的車間)，特別是具有現成的光纜可以利用的情況下。(8)可以 將柜體制作成帶有保溫層、加熱和散熱功能的，可以應用于-30°C -50°C的溫度范圍，以適 用于惡劣的野外環(huán)境。
圖1是本實用新型第一種方案的電路圖。適用于本裝置與各監(jiān)測點及控制中心采 用無線連接的方式。圖2是本實用新型第二種方案的電路圖。適用于本裝置與各監(jiān)測點及控制中心采 用有線連接的方式。
具體實施方式
例1、柜體采用0.6毫米厚的鋼板根據設計的尺寸制作成具有門的箱體。電源 模塊選用AC220/DC24、可編程控制器PLC選用S7-200、接收模塊選用NRM02、電量模塊選 用SMT18N、無線接收發(fā)射GPRS模塊選用WSTOljS電器選用MY2NJ-DC24V、端子排選用 280-101。將以上元件固定安裝在電路板上。電源開關的A、B、C三相分別和端子排的接點 (端子號，下同)XT13、XT14、XT15相連接，N線和端子排的接點ΧΤ12相連接。電源模塊的接 點1L、N通過導線和電源的C線、N線相連接，電源模塊的接點+24通過導線111和可編程 控制器PLC的接點L相連接，電源模塊的接點+24、0分別和端子排的接點XT4、XT5相連接。 繼電器1KC、2KC、3KC的上端接點相互聯結后通過導線112和端子排的接點XT5相連接，繼 電器1KC、2KC、3KC的下端接點分別通過導線207、208、209和可編程控制器PLC的接點00、 01,02相連接，繼電器3KC的常開觸點3KC1的一端通過導線201和端子排的接點XT15相 連接，另一端通過導線203、報警電鈴L和端子排的接點XT12相連接，常閉觸點3KC2和端 子排的接點XT10、XT11相連接。繼電器2KC的常開觸點兩端分別和端子排的接點ΧΤ8、ΧΤ9 相連接，繼電器IKC的常開觸點兩端分別和端子排的接點ΧΤ6、ΧΤ7相連接。繼電器3KC控 制報警電鈴L，繼電器1KC、2KC控制抽油機電機的啟動和停止。繼電器的數量可根據控制點 的多少而增減。接收模塊的接點D+、D-和電量模塊的接點D+、D-通過導線分別相連接后，通過電纜和可編程控制器PLC的輸入接口中的接點3、8相連接。接收模塊的接點+24、0、 電量模塊的接點+24、0、GPRS模塊的接點+24、0及觸摸屏的接點+24、0分別連接在一起，并 通過導線和端子排的接點XT4、XT5相連接。電量模塊的接點A、B、C、N分別通過導線和端 子排的接點XT13、XT14、XT15、XT12相連接，電量模塊的接點II、12和現場上的電流互感器 A相相連結，接點13、14和電流互感器B相相連結，接點15、16和電流互感器C相相連結。 GPRS模塊的接口通過導線和可編程控制器PLC的接口中的接點3、8相連接，觸摸屏的輸入 接口通過導線可編程控制器PLC的輸出接口中的接點3、8相連接，可編程控制器PLC的輸 入端接點M3、0、l通分別過導線101、102、103和端子排的接點乂13312311相連接。將電 路板固定安裝在柜體內。將觸摸屏安裝在觸摸屏板上，觸摸屏板固定安裝在柜體內電路板 的前面，可編程控制器PLC的輸出端口通過導線和觸摸屏的輸入端口相連接。根據需要，柜 體內可加裝保溫層、電加熱帶和排風扇。使用時，將各監(jiān)測點安裝上相應的檢測儀器，將本裝置安裝在與各監(jiān)測點相對居 中的適當位置。工作時，接收模塊、電量模塊采集到各監(jiān)測點發(fā)來的無線電信號后，通過導 線輸送到可編程控制器轉化成數字信息，經無線發(fā)射模塊GPRS發(fā)射到監(jiān)控中心，在監(jiān)控中 心即可隨時查看各監(jiān)測點的狀況或將它們打印出來。若要控制某監(jiān)測點的啟動或停止，從 監(jiān)控中心將控制信號發(fā)送出，由無線發(fā)射接收模塊GPRS接收，并傳送到可編程控制器PLC 轉化成相應的電信號，通過控制繼電器的開合，從而控制執(zhí)行機構，完成控制過程?？筛鶕?控制點的多少，安裝相應數量的繼電器。若要在工作現場察看各監(jiān)測點的狀況，可通過觸摸 屏即時察看。例2、柜體制作同例1。電源模塊選用AC220/DC24、可編程控制器PLC選 用6ES7214-2BD23-0XB8、模擬量輸入模塊選用6ES7-231-0HC22-0XA0、電量模塊選用 EDA9033DC、光電轉換器選用PB-B-485，繼電器選用MY2NJ-DC24V、端子排選用280-101，將 以上元件固定安裝在電路板上。電源開關的A、B、C三相分別和端子排接點(端子號)XT31、 XT32、XT33相連接，N線和端子排接點XT34相連接。電源模塊的接點1L、N通過導線和電 源相連接，電源模塊的接點+24、0分別和端子排的接點XT23、XT24相連接，電源模塊的接點 +24通過導線127和可編程控制器PLC的接點L相連接。繼電器0KC、1KC、2KC的上端接點 相互聯結后通過導線128和端子排的接點XT24相連接，繼電器OKC、1KC、2KC的下端接點分 別通過導線207、208、209和可編程控制器PLC的接點00、01、02相連接，繼電器2KC的常開 觸點2KC1 —端通過導線201和端子排的接點XT33相連接，另一端通過導線203、報警電鈴 L和端子排的接點XT34線連接，繼電器2KC的另一個常開觸點2KC2兩端分別和端子排接點 XT29、XT30相連接。繼電器1KC的常開觸點兩端分別和端子排的接點XT27、XT28相連接，繼 電器0KC的常開觸點兩端分別和端子排接點XT25、XT26相連接。繼電器2KC控制報警電鈴 L，繼電器0KC、1KC控制抽油機的啟動和停止。繼電器的數量可根據控制點的多少而增減。 可編程控制器PLC的接點M2、A+、B+分別通過導線106、107、108和端子排的接點XT6、XT7、 XT8相連接，接點N、L1通過導線和220V交流電源相連接?？删幊炭刂破鱌LC的接點M3、0、 1、2分別通過導線101-104和端子排的接點XT1-XT4相連接?？删幊炭刂破鱌LC的接點M4 通過導線和模擬量輸入模塊的接點M、電量模塊的接點0V相連接。可編程控制器PLC的接 點L+通過導線和模擬量輸入模塊的接點L+、電量模塊的接點+24相連接。模擬量輸入模塊 接地接點通過導線105和端子排的接點XT15相連接。模擬量輸入模塊的接點RA、A+、A-、RB、B+、B-、RC、C+、C-、RD、D+、D-分別通過導線110-121和端子排的接點XT9-XT20相連接。 端子排的接點XT9-XT20分別通過導線和各監(jiān)測點的檢測儀器相連接。電量模塊的接點A、 B、C、N分別通過導線和端子排的接點XT31-XT34相連接，電量模塊的接點II、12通過導線 和現場上的電流互感器A相相連接，電量模塊的接點13、14通過導線和現場上的電流互感 器B相相連接，電量模塊的接點15、16通過導線和現場上的電流互感器C相相連接?？删?程控制器PLC的輸出接口通過導線和光電轉換器的輸入端相連接，光電轉換器的輸出端分 別通過導線和端子排的接點XT21、XT22相連接，再連接到光纜上去。根據需要，在本裝置中 可安裝觸摸屏，將觸摸屏安裝在觸摸屏板上，觸摸屏板固定安裝在柜體內電路板的前面，可 編程控制器PLC的輸出端口通過導線和觸摸屏的輸入端口相連接。根據安裝地點的要求， 柜體內也可加裝保溫層、電加熱帶和排風扇。 使用時，將各監(jiān)測點安裝上相應的檢測儀器，將本裝置安裝在與各監(jiān)測點相對居 中的適當位置，通過導線將本裝置和各監(jiān)測儀器相連接，并通過光纜將本裝置與監(jiān)控中心 相連接。工作時，模擬量輸入模塊、電量模塊采集到各監(jiān)測點輸送來的電信號后，通過導線 輸送到可編程控制器PLC轉化成數字信號，經光電轉換器和光纜輸送送到監(jiān)控中心，在監(jiān) 控中心即可隨時查看各監(jiān)測點的狀況或將它們打印出來。若要控制某監(jiān)測點的啟動或停 止，從監(jiān)控中心將控制信號發(fā)送到本裝置，由光電轉換器傳送到可編程控制器PLC，轉化成 相應的電信號，通過控制繼電器的開合，從而控制執(zhí)行機構，完成控制過程。本裝置也可安 裝觸摸屏，由可編程控制器PLC將信號輸送到觸摸屏，可在工作現場通過觸摸屏察看各監(jiān) 測點的狀況。
權利要求一種PLC式遠程數據測控單元RTU，由柜體和安裝在柜體內的電路板構成，其特征是由電路板上安裝的電源開關、電源模塊、可編程控制器PLC、接收模塊、電量模塊、GPRS模塊、繼電器、端子排，并由導線將它們相連接構成遠程數據測控單元RTU，由接收模塊、電量模塊采集到各監(jiān)測點的無線電信號后，輸送到可編程控制器PLC轉化成數字信號，經GPRS模塊發(fā)射到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心發(fā)來的控制信號由GPRS模塊接收后，傳送到可編程控制器PLC轉化成相應的電信號，控制繼電器的開合，從而控制執(zhí)行機構。
2.根據權利要求1所述的PLC式遠程數據測控單元RTU，其特征是在柜體內安裝有觸 摸屏板，在觸摸屏板上裝有觸摸屏，可編程控制器PLC將各監(jiān)測點的電信號轉化成數字信 號后，輸送到觸摸屏。
3.—種PLC式遠程數據測控單元RTU，由柜體和安裝在柜體內的電路板構成，其特征 是電路板上安裝有電源開關、電源模塊、可編程控制器PLC、模擬量輸入模塊、電量模塊、 光電轉換器、繼電器、端子排，并由導線將它們相連接構成遠程數據測控單元RTU，由模擬量 輸入模塊、電量模塊通過導線采集到各監(jiān)測點的電信號后，輸送到可編程控制器PLC轉化 成數字信息，經光電轉換器將信號輸送到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心發(fā)來的控制信號通過光電轉 換器輸送到可編程控制器PLC，轉化成相應的電信號，控制繼電器的開合，從而控制執(zhí)行機 構。
4.根據權利要求3所述的PLC式遠程數據測控單元RTU，其特征是在柜體內安裝有觸 摸屏板，在觸摸屏板上裝有觸摸屏，可編程控制器PLC將各監(jiān)測點的信號轉化成數字信號 后，輸送到觸摸屏。
專利摘要PLC式遠程數據測控單元RTU，涉及一種遠程監(jiān)測控制系統(tǒng)中的數據采集控制裝置。其主要特征是，由可編程控制器PLC、接收模塊、電量模塊、GPRS模塊等構成，由接收模塊、電量模塊采集到各監(jiān)測點的無線電信號后，輸送到可編程控制器轉化成數字信息，經GPRS模塊發(fā)射到監(jiān)控中心；監(jiān)控中心發(fā)來的控制信號由GPRS模塊接收，傳送到可編程控制器PLC轉化成相應的數字信號，控制繼電器及執(zhí)行機構。其有益之處是，性能穩(wěn)定，可靠性高，傳輸和轉換的信號為0失真，容量大，可實現連續(xù)不間斷地對監(jiān)測對象實時遠程監(jiān)測或啟動、停止等控制。體積小，結構緊湊，維修安裝使用方便，具有優(yōu)先報警功能。適用交通不便、無人值守的的監(jiān)測對象。
文檔編號G05B19/05GK201616018SQ20092016168
公開日2010年10月27日 申請日期2009年7月14日 優(yōu)先權日2009年7月14日
發(fā)明者胡順亮 申請人:華北油田科達開發(fā)有限公司