基于PLC和WinCC的综合自动化监控系统设计与实现

发布时间：2017-09-02 22:00

  本文关键词：基于PLC和WinCC的综合自动化监控系统设计与实现

  更多相关文章： 自动化监控系统 PLC WinCC 冗余配置 组态

【摘要】：随着城镇化建设进程不断加速,城镇人口剧增带来的城市饮用水不足问题日益严重。传统泵站自动化程度不高,运行效率低下,无法满足城市供水需求。泵站综合自动化监控系统具有完善的设备控制和调度管理功能,能够有效提高泵站运行效率满足城市供水需求,从而缓解城市饮用水不足问题。本文以省重点水利项目东江与水库联网工程为背景,设计了一套基于西门子PLC和WinCC的泵站综合自动化监控系统。该系统采用PC+PLC控制模型作为整体架构,且其主机PLC、上位机数据服务器和通信通道等关键部分采用冗余配置方式,使得局部的设备故障不会造成系统停机,具有较高的安全系数。此外,系统还具有故障自诊断功能和良好的人机交互界面。论文的主要工作包括:(1)分析泵站自动化监控系统的发展现状及趋势,并结合工程背景和功能需求采用PC+PLC架构的层次化控制模型。(2)根据系统对控制器的高性能和数据通信的高速率要求,选用西门子PLC和工业以太网组建下位PLC控制网络,并完成主泵组和公用辅机系统PLC的硬件组态、I/O地址分配和相关控制程序的编写工作。(3)根据系统对上位机监控功能的便捷性和安全性需求,在WinCC平台上对人机交互界面、报警消息系统和安全策略等监控功能模块进行组态设计与实现。(4)根据系统对通讯可靠性的需求,在主机PLC与WinCC之间建立基于以太网的S7冗余通讯连接,并在辅机PLC与WinCC之间建立普通以太网(TCP/IP)连接。(5)利用S7-PLCSIM仿真软件对监控系统进行功能仿真,并在完成现场系统配置后进行现场测试,同时提出系统的改进方案及未来的研究方向。该系统现已投入泵站使用,且运行状况良好,实现供水总量控制和对泵站设备的管理调度功能,提高了泵站的运行效率。
【关键词】：自动化监控系统 PLC WinCC 冗余配置 组态
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TV675;TP277
【目录】：

• 摘要5-6
• ABSTRACT6-14
• 第一章 绪论14-22
• 1.1 课题背景及研究意义14-16
• 1.1.1 课题背景14-15
• 1.1.2 研究目的及意义15-16
• 1.2 泵站自动化技术发展现状与趋势16-18
• 1.3 课题来源及主要研究内容18-19
• 1.3.1 课题来源18
• 1.3.2 主要研究内容18-19
• 1.4 论文研究思路及结构19-22
• 第二章 泵站综合自动化监控系统总体设计22-34
• 2.1 系统的工程背景22-27
• 2.1.1 江库联网工程概况22
• 2.1.2 工程全线输水工艺22-23
• 2.1.3 变频调速节能技术23-25
• 2.1.4 泵站自动化系统控制单元组成25-27
• 2.2 系统设计的总体要求与原则27-28
• 2.2.1 系统设计的总体要求27
• 2.2.2 系统设计遵循的原则27-28
• 2.3 系统总体设计方案28-33
• 2.3.1 总体设计方案及功能概述28-30
• 2.3.2 系统的硬件组成方案30-31
• 2.3.3 基于PLC和WinCC的SCADA系统设计方案31-33
• 2.4 本章小结33-34
• 第三章 下位机PLC控制网络的设计与实现34-58
• 3.1 PLC控制网络的类型选择34-36
• 3.1.1 控制网络的选型依据34-35
• 3.1.2 工业以太网的优势35-36
• 3.2 系统PLC控制器选型36-38
• 3.2.1 PLC选型总则36
• 3.2.2 主泵组系统及辅机PLC介绍36-38
• 3.3 PLC控制网络的总体方案设计38-46
• 3.3.1 总体方案概述38
• 3.3.2 控制网络的硬件系统组态38-44
• 3.3.3 控制网络的程序结构设计44-46
• 3.4 控制网络程序的设计与实现46-57
• 3.4.1 泵组主控程序的设计与实现46-52
• 3.4.2 公用辅机程序的设计与实现52-57
• 3.5 本章小结57-58
• 第四章 上位机监控系统的设计与实现58-76
• 4.1 SIMATIC WinCC软件介绍58
• 4.2 上位机监控系统总体方案设计58-62
• 4.2.1 基于C/S架构的冗余服务器设计58-61
• 4.2.2 监控系统功能与界面设计61-62
• 4.3 监控系统功能组态实现62-72
• 4.3.1 系统配置及服务器组态62-64
• 4.3.2 人机交互界面组态64-68
• 4.3.3 报警消息系统组态68-69
• 4.3.4 趋势图组态69-70
• 4.3.5 报表系统组态70
• 4.3.6 安全策略组态70-72
• 4.4 下位PLC与上位WinCC的通讯连接72-75
• 4.5 本章小结75-76
• 第五章 系统仿真与现场调试76-85
• 5.1 基于西门子S7-PLCSIM的仿真测试76-80
• 5.1.1 S7-PLCSIM介绍76
• 5.1.2 仿真调试过程76-80
• 5.2 现场运行调试80-83
• 5.2.1 现场调试的准备工作80-82
• 5.2.2 现场调试82-83
• 5.3 本章小结83-85
• 总结与展望85-87
• 参考文献87-92
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果92-93
• 致谢93-94
• Ⅳ-2答辩委员会对论文的评定意见94

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