西门子6ES7223-1BH22-0XA8现货充足

1 前言

    在各种工厂、发电厂，自来水厂，农业灌溉等等领域，水源井之间的距离相距甚远，并且各水源井离配电值班室距离也很远，从而造成起停各井的深水泵、和监测压力、流量这些数据都非常困难。随着水源井管网分布越来越大，水源井的可靠运行已经成为工厂正常运转的前提条件之一。所以通过运用新成熟的技术，对供水管网进行数字化监控，便于相关部门的管理。

     基于“集中管理，分散控制”的模式，数字化、信息化环保工程的思想，并着眼于“管控一体化”信息系统的建设，建立一个先进、可靠、高效、安全且便于进一步扩充的集过程控制、监视、和计算机控制于一体并且具备良好开放性的监控系统，完成对整个工艺过程及全部生产设备的监测与自动控制，实现“现场无人值守，少人值班，智能调节”的目标。

    对于发电厂，自来水厂，由于有着较强的技术能力，我们建议用户采用自建模式。对于农业灌溉，农村自来水厂，我们建议用户采用租用模式。

2 系统结构

厂内水源井监控

    监控中心能够通过网络或者通信手段，对水源井进行远程的数据监测和控制，视频监控可以作为一个可选项。

    水源井控制器，网络环境，监控中心构成。实线框起来的是监控中心。其余的就是水源井控制器。

Ø  基于物联网的水源井监控

    这样的应用方案适合水源井分布广，单个客户无法维护的应用。

    我们提供系统租用的商业模式。

    租用模式由腾控科技建设监控中心，提供给用户相应的登录界面和用户名密码，用户缴纳开通费用和年使用费用即可使用。用户只要能使用浏览器上网和简单的培训即可。

3 控制中心

Ø  自建控制中心

    我们控制中心采用的是基于物联网的数据平台。

    该平台是基于B/S架构的软件，采用大型数据库作为支撑平台，系统为三层结构，，包括数据库，中间层和WEB服务器。支持用户部署和租用两种运营方式。用户部署就是用户安装服务器，配置网络环境，安装数据库和软件，并负责系统的维护。

    控制中心由一台或者多台服务器和2台或者多台监控计算机构成。考虑到监控点不是很多，如果是用户部署的话，仅设一台服务器和2台监控计算机。

    监控服务器的工作是把数据通过网络把控制器的数据取回来，放到数据库服务器内。要求服务器支持腾控的TCBUS物联网协议。服务器上还要运行一个WEB SERVER，供外部计算机展示数据。监控中心的计算机就是通过浏览器模式进行数据监视和视频监控的。

    用户在异地，通过VPN协议接入到监控中心，就可以通过浏览器访问每个井房的数据甚至视频。这样大大方便了用户的使用。

    软件架构采用三层结构，包括数据库，中间层和WEB服务器，支持GIS系统。有关软件的需求和性能，在实际应用过程中再讨论。

Ø  用户租用模式

    如果用户采用租用方式，我们的监控中心是建立在IDC机房的，机房提供多个网络的接口，并且提供供电，消防，备用电源，网络设施等多种服务。

    我们能够比客户的监控中心提供更好的网络服务和更好的设备。我们的带宽是可以按照需要随时增加的，我们采用的服务器是服务器阵列，存储设备是磁盘阵列。能够大限度给用户提供更好的服务。

    用户费用包括开通费，我们要为每个客户和物联网终端配置信息，提供技术服务。

    用户使用费，按照年收取，主要包括GPRS的年使用费，网络设备的费用，租用IDC的费用以及我们人员费用，管理费用等。

    同样的平台不但可以用于水源井监控，也可以监控管网，水处理设施等，腾控科技提供相应的软件和硬件设备。

 4  网络

    作为中心好是有一条专线接入，能够提供至少1个静态的IP地址,好是多个静态IP，以便给服务器分配地址。作为每个控制点，至少要提供1条宽带的接入，考虑到视频监控，其带宽好不低于512K。如果不部署视频监控，采用GPRS或者CDMA的通信方式也是可行的。

    由于采用的TCBUS协议，网络设备的安装和配置就简化很多。

    采用光纤和以太网方式，几乎不需要对网络设备进行太多的配置。每台控制器需要配置IP地址，网关地址，子网掩码和中心服务器的地址，以及一些TCBUS的协议参数。

    由于采用了腾控物联网协议，整个系统的特别是终端端的网络配置变得非常简单。用户只要能提供一个可以接入互联网的环境就可以了。接入互联网的方式可以是GPRS,3G和ADSL。如果不考虑视频监控，可以采用GPRS甚至为古老的拨号上网方式。

    腾控物联网协议可以接入的终端数量为32位地址，而且每台设备都是要鉴权的，非物联网终端不能连接到服务器上，网络安全性能够得到充分的保证。

    对于GPRS和CDMA的设备，我们建议用户购买GPRS或者CDMA的路由器，配置起来和ADSL类似。

5 物联网控制器

    对于水源井监控腾控科技有一款WLT-960物联网控制器可选。

    WLT-960是腾控科技集多年研发经验，在腾控T9系列可编程控制器的基础之上研发的一款集成了电力信号采集，电力保护和可编程控制于一体的产品。它非常适合于具有电机，电力控制方面的控制和保护，可以用于水源井监控，泵站监控，功率因数补偿，节能控制等等应用。

它提供如下输入输出信号：

    交流输入 三相电压（0～400v），电流（0～5A/80A)，频率20～65Hz，计算电压有效值，电流有效值，有功功率，无功功率，功率因数，谐波等数据，可供PLC编程使用。

8路开关量输入，6路继电器输出（3A/250V)

3路直流模拟量输入（0～5V/0～20mA)

1路模拟量输出（0～5v(10V)/0～20mA )

1个10M/100M网络接口

2个RS232/RS485串口

工作温度 -40～85 摄氏度

它具有如下的功能特点：

    T9系列其他产品的各种功能块，如串口自由口编程，MODBUS功能块，ENET功能块，文件操作，PID，模糊控制功能块，编程环境符合IEC61131-3标准。

    支持MODBUS,MODBUS TCP/IP协议，腾控TCBUS协议，腾控ENET协议等。

    提供三段过流保护，过电压保护，欠电压保护，缺相/负序电流保护，逆相序/负序电压保护，反时限过流保护，电动机启动/堵转保护，零序保护。

对于水源井一般要采集的信号包括

    电动机的三相电压和电流，功率，功率因数，用电量等。T－960可以直接接电机的电压到WLT-960的电压输入端子，电流信号经过互感器后直接接WLT-960的电流输入端子即可。省去了变送器等中间环节，降低了成本，降低了接线复杂度。

    水源井一般还要采集井的水位，出水口的压力，水的流量。水位信息一般采用投入式水位变送器，其实就是一个压力变送器，把水位信息转换成4～20mA，接入WLT-960的一路模拟量输入，出水口压力经压力变送器，转换成4～20mA，接WLT-960的一路模拟量输入。水的流量如果输出为4～20mA信号可以接接WLT-960的一路模拟量输入；如果采用脉冲信号，可以接WLT-960的一路开关量输入，需要编程进行计数；如果是电磁流量计等智能流量计，可以通过WLT-960的串口通信实现，WLT-960提供非常强大的自由口编程功能块和MODBUS功能块，可以方便实现电磁流量计的协议。

    一个水源井可能还需要知道接触器的位置和阀的位置。WLT-960提供了8路的开关量输入，一共需要2～4个开关量输入，剩余的留作备用。

    水源井还需要远程的启停，腾控WLT-960提供了6路继电器输出，可以控制电机的启停，阀的开关。同时其可以非常方便的编程，实现电动机不同的启动和停止方式。同时WLT-960还提供了1路模拟量输出，可以控制变频器，实现远程调节或者本地调节控制。

6 安装

    对于水源井控制，需求比较确定，用户可以自己定制基于T-960控制器为核心的控制箱，也可以委托腾控科技制作控制箱。

    对于用户来说，提供给用户的是控制箱，它包括强电和弱电部分，分在箱子正反两侧。正面为弱电，反面为强电。强电部分和用户的电动机功率有关。

强电部分示意图

弱电部分供电示意图

内部接线示意图

开关量输入接线示意

直流模拟量接线示意（2线制）

    对于用户而言，在现场需要接的线包括交流进线，交流出线，传感器的接线和通信线。

  工程简介
    机床PLC数据采集及条码识别打印网络集成工程，客户有3000余套机床，机床的自动控制主要通过PLC实现，每台机床的控制分别由单个的PLC控制。PLC使用产品有KOYO公司的SN32DRB、SM16/24，B&R公司的PLC，SIEMENS公司的S7-300（PROFIBUS）等。主要为KOYO公司的SN32DRB、SM16/24。SN32DRB、SM16/24都有RSC232和RS485接口，RS232接口接文本显示器MD-02L。公司已布好有管理以太网网络。
 
    客户需求
    客户需要将这3000余套机床的PLC中某些寄存器中数据（数据包含机床号，生产人员工号，生产日期，产品的长度等。）读出并定期生成报表提送到某几个管理部门，便于日常生产的管理。套工序中机床生产完产品后打印条形码（条形码数据包含机床号，生产人员工号，生产日期，产品的长度，产品的弹性度等。），并将信息读入产品管理系统。下一套工序机床用条形码识别器读出上个工序的条形码数据，并综合打印出这套工序产品的条形码。后的产品条形码作为完整的产品条形码数据进入产品管理系统中。
 
    网络特点
    从传输距离和覆盖范围来看，该通信网络应属于工业级厂区生产控制网络。主要功能包括：信号采集、自动控制、信息管理等基本生产业务。以数据业务为主，而该通信网络所支持的业务则包括实时图像、监控数据及IP数据等，是一个全业务的网络。

    从以上两点来看，该网络更接近于城域网。根据IEEE802局域网标准委员会的初定义，城域网（MAN）是以光纤为通信媒体，能提供高速率（大于45Mbit/s），支持数据、话音和图形的综合业务传输，在跨度为50km—150km的城市覆盖范围内实现高速/宽带传输的数据通信网络。可以看出，机床PLC数据采集及条码识别打印网络通信网仅在覆盖范围上小于城域网。由于工程的特点决定了其通信系统适宜采用自建光缆的形式组建专用网络，因而，在厂区内的网络可以用双绞线组成冗余度较高的环型网络。

    因此，可以将该通信网看作是一个厂区网络，以承载数据业务为主，但又对业务的实时性有较高要求的专用多业务区域网络。
 
    网络结构
    机床PLC数据采集及条码识别打印网络作为多种业务的传输与交换平台，承担着数据采集、自动控制及其它数据业务信号的汇接和传输任务。从拓扑结构上，整个网路是环型结构互连的准星型网络结构，如图所示。其中，控制中心是由七台KIEN6000-2S组成的冗余环网，作为网络的核心层；分别采用单模光缆与七个厂区各骨干节点相连接；使用双光纤备份链路，每个厂区都有一个KIEN 6000-2S和16个KIEN 1000–8TX组成的100M/S冗余工业环网，使用双绞线连接成环网。

    
    网络优势分析
    以太网的方案是基于二层交换传输方案。采用以太网作为交换传输和接入平台的优势十分明显。其一是巨大的网络基础和长期的经验知识，以及目前所有流行的操作系统和应用也都与以太网兼容；其二，以太网性能价格比好，初始成本和运营成本均较低；另外，以太网的扩展性好，容易安装开通，并且可靠性较高。以太网接入采用异步工作方式，很适合于处理IP突发数据流。目前以太网从共享媒质转向全双工LAN交换后，在相当程度上实现了计算机间的信息隔离，消除了链路带宽的竞争和潜在的碰撞机会，同时使以太网的传输距离也大大地得到扩展。

    近来，以太网已逐渐向城域网甚至广域网扩展。从技术上看，以太网是一种很简单的解决方案，只需要少量的规划、设计和测试工作，应用多年，为用户所熟悉，业务指配时间可以减少到几个小时或几天；其次，以太网是标准技术，互换互操作性好，具有广泛的软硬件支持，成本低。有人预测，在城域网和广域网上，以太网成本可能SDH和ATM的25%和10%；后，以太网是与媒体无关的承载技术，可以透明地与铜线对、电缆和各种光纤等不同传输媒体接口，避免了重新布线的成本。从结构上看，以太网正以前所未有的端到端解决方案面目出现，消去了其他解决方案所必不可少的网络边界处的格式变换，减少了网络的复杂性。同时，以太网是具有很好扩展性的解决方案，其速率可以从10Mbits/s、100Mbits/s、1Gbits/s一直扩展到10Gbit/s。从管理上看，由于同样的系统可以应用在网络的各个层面上，因此，网络管理可以大大简化。
   
    方案
    ，我们选用东土电信公司的两层交换工业以太网交换机KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX，组成环型网络与星型相结合。
   
    根据光缆的铺设情况，此种网络结构为星状网络结构。在每个厂区MOUDBUS转以太网模块、CCM协议或无协议通讯转以太网模块分别接到厂区内的工业冗余环网上，相关的控制计算机、控制器等分别连接到冗余环网上。工厂内部的冗余环网是由KIEN6000-2S和KIEN 1000-8TX连接组成，使用KIEN6000-2S的1#、2# RJ45口与KIEN 1000-8TX的4#、8#口连接成一个双绞线冗余环网，切换时间为300MS，然后通过KIEN6000-2S的两个光口以冗余的方式与控制中心的一台KIEN 6000-2S相连，控制中心采用七台KIEN 6000-2S形成的冗余环网，他们之间也是用双绞线连接成环，使用KIEN 6000-2S的1#、2#口即可。每个KIEN6000-2S的两对光纤口分别用来连接七个厂区环网，在局端监控中心到每个监控点之间单根纤断裂时，可自动切换到备用通道实现业务的不间断传输。双电源的冗余备份、光口/电口自动故障保报警都显示了在工业场合上其他交换机所不能达到的强大网络优势。使用强大网络管理功能对整个网络系统进行管理。