本发明专利技术提出一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统，包括.NET上位机监测系统、PLC控制柜、管线信息测量系统。管线信息测量系统测量管线的压力及流量信息，通过通信线缆将所测数据传回PLC控制柜；PLC控制柜采集管线信息测量系统的测量数据，供上位机监测系统读取，并实时展示PLC及管线信息测量系统的工作状态；.NET上位机监测系统读取PLC控制柜中压力及流量数据，实时监视水库供水系统的运行状态以及管线的压力、流量数据及其变化趋势。本发明专利技术针对早期水库存在的安全隐患，通过测量供水管线压力及流量信息，实时监视水库的运行状态，提高水库管理人员对水库运行的监管力度，实现对异常情况进行预警，保证水库长期安全稳定运行。
A reservoir water supply monitoring system based on PLC and.NET
The invention provides a reservoir water supply monitoring system based on PLC and.NET, which comprises a.NET upper computer monitoring system, a PLC control cabinet and a pipeline information measuring system. Measurement of pressure pipeline information measurement system and the flow of information through the communication cable data back to the PLC control cabinet control cabinet; PLC measurement data acquisition pipeline information measurement system, monitoring system for PC reads, and real-time display PLC and pipeline information measurement system working state; the pressure and flow data read PLC control cabinet in the monitoring system of.NET PC, running state real-time monitoring of reservoir water supply system and data flow and change of pressure pipeline, trend. The present invention for security risks early reservoir existence, by measuring the water supply pipeline pressure and flow of information, monitor the state of the reservoir, to improve reservoir management personnel supervision of reservoir operation, to achieve early warning of abnormal situation, ensure the long-term safe and stable operation of reservoir.
【技术实现步骤摘要】
一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统
本专利技术属于数据采集、供水监测等
，特别涉及到一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统。
技术介绍
水库是整个水利系统中最重要的基础工程，担负着水利发电、调洪蓄水、防洪抗旱以及向工业生产、城市生活、农业灌溉提供用水的重任。国内许多水库始建于早期年代，自动化、信息化程度偏低，部分设备年久失修，又经过多期建设和改造，导致水库整体运行标准和规范发生变化，存在极大的安全隐患。实际水库运行中，也已经发生了由于水击压力过大导致闸阀爆裂的事故，对供水安全造成了不小的影响。因此需要建立完备的自动化监测系统，实时监视水库供水系统的运行情况，对异常情况进行预警，保证水库的安全稳定运行。目前，对于水库的监测多注重于入库出库流量、水质、库容等方面，也存在相关的监测系统，但此类系统往往忽略了水库供水管线压力及流量信息的监测。然而，对于本身存在一定安全隐患的早期水库供水管线来说，这些信息的监测是极其重要的，直接关系到水库的长期稳定运行。同时，目前多数的水库监测系统的上位机监测界面均基于组态软件搭建。虽然现在市场上的组态软件种类多样，开发难度较小、周期较短，但是其也存在诸多问题，主要包括：各个公司推出的组态软件都有较大差异，彼此之间以及和各类下位机设备之间的兼容性差；而且软件内各类资源都十分有限，有时很难根据用户的实际需求及特定的应用场合定制不同的显示形式和使用方法；另外在Web发布及数据库管理、维护等方面也存在一定的局限性。使用.NET环境下的WPF用户界面框架开发上位机监测系统，则可以弥补以上的不足。WPF属于.NETFramework3.0的一部分，它提供了统一的编程模型、语言和框架，真正做到了分离界面设计人员与开发人员的工作，界面设计使用XAML语言，后台逻辑开发使用C#语言；同时提供了全新的多媒体交互用户图形界面，具有灵活的前台界面与后台逻辑的数据交互，并且可以展示更加精美的前台多媒体动画；在Web发布及数据库管理方面也便捷可靠。综上所述，针对国内经历多期建设的早期水库存在的安全隐患，以及现有水库监测系统的不足，需要结合早期水库的特点设计并搭建完备的水库供水管线监测系统，实时监视水库的运行情况，以保证水库的长期安全稳定运行。
技术实现思路
本专利技术针对水库由于多期建设、部分设备年久失修而存在的安全隐患，以及现有监测系统存在的不足，提出一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统，该供水监测系统通过安装压力传感器和流量传感器实时监测供水管线的压力及流量数据；通过PLC采集传感器的测量数据，并保存在共享数据块的相应字段中；通过建立上位机与PLC之间的数据通信，在上位机中实时读取PLC中保存的压力及流量传感器的测量数据，配置或读取PLC与各传感器的通信参数，实时监视PLC及各传感器的运行状态；通过在.NET平台搭建供水系统全线运行实时监视模块和报警控制模块，实时监视水库供水系统管线的整体运行情况及瞬时压力、流量数值，通过配置各传感器数值报警上下限及变化率报警上下限，用于对异常情况进行报警，预留应对时间，避免严重事故的发生。为达到上述目的，该专利技术的技术方案为：一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统，主要包括.NET上位机监测系统、PLC控制柜、管线信息测量系统。所述的管线信息测量系统用于测量管线的压力及流量信息，并将所测数据传回PLC控制柜；所述的PLC控制柜用于采集管线信息测量系统的测量数据供上位机监测系统读取使用，实时展示PLC及各传感器设备的工作状态，并可以对部分传感器进行参数配置。所述的.NET上位机监测系统用于远程实时监测水库供水系统的运行状态以及各管线的压力、流量数据及变化趋势，对异常情况进行预警；所述的.NET上位机监测系统使用.NET环境下的WPF框架进行开发。所述的管线信息测量系统包括管线压力测量系统、管道流量测量系统、明渠流量测量系统。所述的管线压力测量系统包括压力变送器和通信线缆，用于实时测量管线的瞬时压力数值，并以4～20mA模拟量信号的形式传回所测数据；所述的压力变送器分别安装在管线的垂直支管上，用来测量管线的瞬时压力数值，并将瞬时压力数值转换为模拟量信号；所述的通信线缆通过线缆槽与与PLC控制柜中的模拟量输入模块连接。所述的管道流量测量系统包括一对超声波探头、主机和通信线缆。所述的超声波探头安装在管线外壁上；所述的主机用于接收超声波探头测得的信号，计算管线内的瞬时流量和累计流量，通过LCD显示屏和按钮现地观察测量数值以及对测量参数和通讯参数进行配置；所述的通信线缆选择2*1.0的屏蔽信号线，用于传输4～20mA的模拟量信号，通过线缆槽与PLC控制柜的模拟量输入模块相连接。所述的明渠流量测量系统包括超声波多普勒探头、主机、支撑钢架、白钢防护罩、白钢防雨主机柜和通信线缆。所述的超声波多普勒探头通过多普勒原理进行流量测量，并将测量信息通过线缆传回主机；所述主机用于接收超声波多普勒探头返回的测量信号，计算明渠渠道内的瞬时流量和累计流量，通过LCD显示屏和按钮现地观察测量数值以及对测量参数和通信参数进行配置；所述支撑钢架用于将超声波多普勒探头固定在渠道底部位置，保证探头及信号线的稳固；所述白钢防护罩用于在支撑钢架外侧形成一道防护设施，通过添加防护锁，防止不相关人员利用支撑钢架所开空洞进行不正当行为，也便于明渠设备管理维护；所述白钢防雨主机柜用于放置主机，内部配置交流220V转直流12V的变压模块，用于给主机供电，柜体使用白钢材质，并刷防雨漆，保证明渠流量传感器主机的安全可靠运行；所述的通信线缆选择2*1.5的屏蔽信号线，与PLC控制柜中的串口通信模块连接，进行基于MODBUS协议的数据通信。所述的PLC控制柜包括PLC模块、输入输出信号接线端子和触摸屏HMI。所述的PLC模块包括电源模块、CPU模块、模拟量输入模块、串口通信模块。所述的电源模块用于为PLC其他模块提供24VDC电源；；所述的模拟量输入模块用于采集管线压力测量系统、管道流量测量系统的数据，其中4路(4台管道压力传感器)为两线制仪表信号采集方式，在采集模拟量信号的同时为仪表提供24VDC供电，其余4路为四线制仪表信号采集方式，所有负端与模块地进行连接；所述的串口通信模块用于对明渠流量测量系统进行数据采集和相关参数写入，串口通信模块作为MODBUSMaster用于对2台MODBUSSlave进行MODBUSRTU多站点轮询，调用发送查询命令功能与接收返回数据功能，用于对两台明渠流量设备进行数据采集和相关参数写入；所述的模拟量输入模块和串口通信模块采集的数据，传输给CPU模块，CPU模块通过以太网接口和网线与上位机进行数据通信，用于上传采集到的传感器数据。所述触摸屏HMI模块用于展示PLC工作状态、各传感器工作状态以及PLC与各传感器间的通信状态，展示传感器测量真值(未经过上位机清洗、转换的数值)，进行PLC采集传感器数值的参数配置，展示系统的整体流程图。所述的.NET上位机监测系统包括供水系统全线运行实时监视模块、报警控制模块、数据采集及分析处理模块。所述的报警控制模块用于对异常情况进行预警，保证水库的安全稳定运行；所述的数据采集及分析处理用于读取PLC模块中的数据，并对读取的数据进行分析处本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统，其特征在于，所述的水库供水监测系统包括.NET上位机监测系统(1)、PLC控制柜(2)、管线信息测量系统(3)；所述的管线信息测量系统(3)用于测量管线的压力及流量信息，通过通信线缆将所测数据传回PLC控制柜(2)；所述的PLC控制柜(2)用于采集管线信息测量系统(3)的测量数据供上位机监测系统(1)读取，并实时展示PLC及管线信息测量系统(3)的工作状态；所述的.NET上位机监测系统(1)读取PLC控制柜(2)中压力及流量数据，实时监视水库供水系统的运行状态以及管线的压力、流量数据及其变化趋势，并对异常情况报警；所述的管线信息测量系统(3)包括管线压力测量系统(3‑1)、管道流量测量系统(3‑2)、明渠流量测量系统(3‑3)；所述的管线压力测量系统(3‑1)包括压力变送器(3‑1‑1)、通信线缆(3‑1‑2)，用于测量管线的瞬时压力数值，并将瞬时压力数值返回PLC控制柜(2)；所述的压力变送器(3‑1‑1)安装在管线上，用来测量管线的瞬时压力数值，并将瞬时压力数值转换为模拟量信号；所述的通信线缆(3‑1‑2)与PLC控制柜(2)中的模拟量输入模块(2‑1‑3)连接；所述的管道流量测量系统(3‑2)包括超声波探头(3‑2‑1)、主机(3‑2‑2)、通信线缆(3‑2‑3)；所述的超声波探头(3‑2‑1)安装在管线外壁上；所述的主机(3‑2‑2)用于接收超声波探头(3‑2‑1)测得的信号，计算管线内的瞬时流量和累计流量，通过LCD显示屏和按钮现地观察测量数值以及对测量参数和通讯参数进行配置；所述的通信线缆(3‑2‑3)与PLC控制柜(2)中的模拟量输入模块(2‑1‑3)连接；所述的明渠流量测量系统(3‑3)包括超声波多普勒探头(3‑3‑1)、主机(3‑3‑2)、支撑钢架(3‑3‑3)、白钢防护罩(3‑3‑4)、白钢防雨主机柜(3‑3‑5)、通信线缆(3‑3‑6)；所述的超声波多普勒探头(3‑3‑1)进行流量测量得到测量信号；所述主机(3‑3‑2)用于接收超声波多普勒探头(3‑3‑1)返回的测量信号，计算瞬时流量和累计流量；所述的支撑钢架(3‑3‑3)用于将超声波多普勒探头(3‑3‑1)固定在渠道底部；所述白钢防护罩(3‑3‑4)位于支撑钢架(3‑3‑3)外侧，形成防护设施；所述白钢防雨主机柜(3‑3‑5)用于放置主机(3‑3‑2)，内部配置给主机供电的变压模块；所述的通信线缆(3‑3‑6)与PLC控制柜(2)中的串口通信模块(2‑1‑4)连接；所述的PLC控制柜(2)包括PLC模块(2‑1)、输入输出信号接线端子(2‑2)、触摸屏HMI(2‑3)；所述的PLC模块(2‑1)包括电源模块(2‑1‑1)、CPU模块(2‑1‑2)、模拟量输入模块(2‑1‑3)、串口通信模块(2‑1‑4)；所述触摸屏HMI模块(2‑3)用于展示PLC模块(2‑1)的工作状态、管线信息测量系统(3)的工作状态；展示管线信息测量系统(3)的测量真值，进行PLC模块(2‑1)的参数配置；展示系统的整体流程图；所述的传感器测量真值为未经过上位机程序清洗、转换的数值；所述的电源模块(2‑1‑1)用于为PLC其他模块提供24V DC电源；所述的模拟量输入模块(2‑1‑3)用于采集管线压力测量系统(3‑1)、管道流量测量系统(3‑2)的数据；所述的串口通信模块(2‑1‑4)用于对明渠流量测量系统(3‑3)进行数据采集和相关参数写入；所述的模拟量输入模块(2‑1‑3)和串口通信模块(2‑1‑4)采集的数据，传输给CPU模块(2‑1‑2)，CPU模块(2‑1‑2)通过以太网接口和网线与上位机进行数据通信；所述的.NET上位机监测系统(1)包括全线运行实时监视模块(1‑1)、报警控制模块(1‑2)、数据采集及分析处理(1‑3)；所述的报警控制模块(1‑2)用于对异常情况进行预警，保证水库的安全稳定运行；所述的数据采集及分析处理(1‑3)用于读取PLC模块(2‑1)中的数据，并对读取的数据进行分析处理，分析处理的结果通过全线运行实时监视模块(1‑1)显示；所述的供水系统全线运行实时监视模块(1‑1)包括模拟供水系统状态展示界面(1‑1‑1)、传感器基本信息展示界面(1‑1‑2)、传感器数值修正界面(1‑1‑3)；所述的模拟供水系统状态展示界面(1‑1‑1)展示水库供水系统运行状态；所述的传感器基本信息展示界面(1‑1‑2)用于展示各传感器的数值状态、工作状态、瞬时数值、数值变化趋势曲线；所述的传感器数值修正界面(1‑1‑3)用于对传感器测量数值进行线性修正；所述的数据采集及分析处理(1‑3)包括PLC数据读取(1‑3‑1)、数据分析处理(1‑3‑2)、数据采集参数配置界面(1‑3‑3)；所述的数据采集参数配置界面(1‑3‑3)用于配...
【技术特征摘要】
1.一种基于PLC和.NET的水库供水监测系统，其特征在于，所述的水库供水监测系统包括.NET上位机监测系统(1)、PLC控制柜(2)、管线信息测量系统(3)；所述的管线信息测量系统(3)用于测量管线的压力及流量信息，通过通信线缆将所测数据传回PLC控制柜(2)；所述的PLC控制柜(2)用于采集管线信息测量系统(3)的测量数据供上位机监测系统(1)读取，并实时展示PLC及管线信息测量系统(3)的工作状态；所述的.NET上位机监测系统(1)读取PLC控制柜(2)中压力及流量数据，实时监视水库供水系统的运行状态以及管线的压力、流量数据及其变化趋势，并对异常情况报警；所述的管线信息测量系统(3)包括管线压力测量系统(3-1)、管道流量测量系统(3-2)、明渠流量测量系统(3-3)；所述的管线压力测量系统(3-1)包括压力变送器(3-1-1)、通信线缆(3-1-2)，用于测量管线的瞬时压力数值，并将瞬时压力数值返回PLC控制柜(2)；所述的压力变送器(3-1-1)安装在管线上，用来测量管线的瞬时压力数值，并将瞬时压力数值转换为模拟量信号；所述的通信线缆(3-1-2)与PLC控制柜(2)中的模拟量输入模块(2-1-3)连接；所述的管道流量测量系统(3-2)包括超声波探头(3-2-1)、主机(3-2-2)、通信线缆(3-2-3)；所述的超声波探头(3-2-1)安装在管线外壁上；所述的主机(3-2-2)用于接收超声波探头(3-2-1)测得的信号，计算管线内的瞬时流量和累计流量，通过LCD显示屏和按钮现地观察测量数值以及对测量参数和通讯参数进行配置；所述的通信线缆(3-2-3)与PLC控制柜(2)中的模拟量输入模块(2-1-3)连接；所述的明渠流量测量系统(3-3)包括超声波多普勒探头(3-3-1)、主机(3-3-2)、支撑钢架(3-3-3)、白钢防护罩(3-3-4)、白钢防雨主机柜(3-3-5)、通信线缆(3-3-6)；所述的超声波多普勒探头(3-3-1)进行流量测量得到测量信号；所述主机(3-3-2)用于接收超声波多普勒探头(3-3-1)返回的测量信号，计算瞬时流量和累计流量；所述的支撑钢架(3-3-3)用于将超声波多普勒探头(3-3-1)固定在渠道底部；所述白钢防护罩(3-3-4)位于支撑钢架(3-3-3)外侧，形成防护设施；所述白钢防雨主机柜(3-3-5)用于放置主机(3-3-2)，内部配置给主机供电的变压模块；所述的通信线缆(3-3-6)与PLC控制柜(2)中的串口通信模块(2-1-4)...
【专利技术属性】
技术研发人员：郑丹晨，韩敏，杨启东，闫阔，李宇，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：辽宁,21
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