怎样在一个没有电的地方安装一个远程监控的PLC?

成功案例：水泵远程在线监测。

 

“Unitronics的PLC+HMI一体化控制器为慈善事业提供了方便的技术。”

                                                               Johan Meyer

摘要：一个来自约翰内斯堡大学工程学院的团队致力于一个服务项目：将清洁的饮用水带给一个偏远的村庄。他们认为通过实现自动化和远程监控技术，他么可以在长时间内远程监测当地的水质情况。通过使用两个Unitronics的PLC+HMI单元，他们便能够控制一个太阳能水泵，记录水泵性能数据，并通过蜂窝通信（2G）报告水泵的状态。这些多功能PLC使得约翰内斯堡大学的研究小组能够很容易地确保水泵在初始安装后的很长一段时间内继续在最佳状态运行。

 

正文：约翰内斯堡大学工程与建筑环境学院致力于为学生未来的职业生涯做准备，让他们掌握实际的工程经验。工程系副教授Johan Meyer和电子电气工程专业的大四学生Rene Naidoo开始着手一项社区服务项目。Johan Meyer看到了一个契机，参与这次的项目的同时还能够解决这类工程的一个关键的问题。在许多这样的社区服务和慈善项目中，存在着一种“给予并忘记”的效应。大多数此类项目都是一次性的筹款，在项目完成后便无人维修或是提供持续的技术支援，因此很多项目很快便进入失修状态；接下来，要么重启项目，要么需要项目发起者自掏腰包来支付昂贵的维修费用。Johan Meyer认为，如果能将自动化控制及监控技术融入他的社区服务项目中，他便可以打破“给予并忘记”的循环。

该项目的主要目标是为偏远乡村Gwakwani提供使用太阳能的清洁饮用水。村里的供水原本是由一台使用了十多年的柴油泵提供的，为此村民们需要提供柴油；但由于成本和运输方面的条件，导致柴油短缺，供水受到影响。为了确保可靠的能源来提供清洁水源，Meyer安装了一个太阳能钻孔泵系统。这个系统的水泵位于洼地中，与洼地顶部约500米高的储油罐相连。为了安全起见，他们还安装了第二个太阳能供电系统来为泛光灯供电，并为村民们建立了一个手机充电站。

蜂窝数据网络覆盖了Gwakwani村，所以Meyer和他的团队能够基于此创建一个远程监控系统，以防止“给予并忘记”效应。现场的系统由Unitronics的Jazz系列PLC控制，连接压力和流量传感器，同时还控制照明设备以及充电站。由于水箱和水泵是分开的，所以水箱并没有电源来供电传感器以直接测量水位。因此，水位只能通过测量给水管的静水压和补偿泵与水箱之间的高度差增益来进行估值。此外，使用一个直流电流传感器来测量太阳能电池板和泵之间的电流，再用多个传感器测量主逆变器的电池电压、电池温度和交流输出电流来监控PLC自身的电源状态。

为了让Jazz系列PLC收集的所有信息具有一定的意义，可将PLC配置成一个Modbus 从站，使用一个无线调制解调器将数据无线传输到蜂窝数据接口站。一旦数据在蜂窝网络上转换成信号，它就会通过GSM网络传输到第二个做Modbus 主站的PLC。这台PLC用的是Unitronics的Vision 1210，安装在约翰内斯堡大学中以用来监控泵、电源和水箱的状态。

水箱压力随时间的趋势分析能够让Meyer创建数学模型来确定村庄的水使用情况。Vision 1210还可以根据太阳能泵的电流来跟踪水流速度，这使得团队能够监测泵的状态，并在泵出现故障前就提前发现问题。类似地，通过查看集成的HMI显示屏上的数据，他们也可以监测电压和温度随时间的变化情况，以保证电池不会失效或者有过热的危险。

介于两台PLC设备之间的连通性对于避免“给予并忘记”效应至关重要：如果监测的数据中任何一个超出了正常范围，Vision 1210就会触发警报，通知Meyer和他的团队。他们从大学中的Vision 1210 PLC中便可以远程关闭整个系统或者部分系统，或者是在出现重大问题或者损坏之前派人进行必要的维护。

Unitronics的PLC+HMI一体机使慈善事业得到重大改善。Unitronics的一体化PLC有多种的尺寸和配置，用于现场控制的Jazz单元是个小型PLC，带有板载I/O、基本的文本显示HMI以及键盘，而用于远程监控的Vision 1210则是集成了12.1英寸彩色触摸屏HMI的PLC。Jazz系列和Vision 1210有很好的通信选项：特别是Modbus协议和GSM调制解调器，它们允许设备能对太阳能电池板和泵进行远程监控和控制。通信配置、梯形图和HMI设计都在一个软件环境中进行编程，非常易于上手。Unitronics还提供软件通用程序，使数据趋势和数据导出易于配置并轻松使用。

本文转载自广州虹科自动化团队“工业通讯”微信公众号