基于遠(yuǎn)程無線技術(shù)的水泵變頻調(diào)速系統(tǒng)設(shè)計(jì)的研究報(bào)告

摘要：本設(shè)計(jì)是以因特網(wǎng)作為媒介實(shí)現(xiàn)無線控制變頻器及其參數(shù)，以達(dá)到遠(yuǎn)程控制電動機(jī)轉(zhuǎn)速的目的。通過本系統(tǒng)，成功地解決了異地對現(xiàn)場被控對象的數(shù)據(jù)采集和控制，以達(dá)到更靈活的控制目的。


　　關(guān)鍵字：力控組態(tài)軟件、變頻器、GPRS


　　一、 技術(shù)背景

　　目前，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展迅速，人民的生活水準(zhǔn)不斷提高，居住環(huán)境更是日新月異。其中人們對生活用水的質(zhì)和量的要求也越來越高，而中國是一個水資源相對匱乏的國家，尤其在西北和東北地區(qū)，現(xiàn)有水資源與日常生產(chǎn)、生活用水的矛盾更加突出。在這一背景下，水資源——尤其是自來水的合理開發(fā)和有效使用就成為一個非常重要的課題。在這一課題中，應(yīng)首先掌握自來水的生產(chǎn)、使用各環(huán)節(jié)的原始數(shù)據(jù)。但是由于現(xiàn)在所采用的供水方式和現(xiàn)有管理方法的約束，無法準(zhǔn)確獲取供水設(shè)備的實(shí)際運(yùn)行情況，給自來水公司進(jìn)一步加強(qiáng)的對外服務(wù)質(zhì)量和現(xiàn)代化管理水平帶來了困難。另外，隨著工業(yè)自動化、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，變頻器作為交流調(diào)速的重要手段在工業(yè)生產(chǎn)中獲得越來越廣泛的應(yīng)用。當(dāng)今世界能源緊張成為全球性問題，節(jié)能更顯重要，而變頻器的應(yīng)用對電力、石油、化工、冶金、水資源等工業(yè)中的風(fēng)機(jī)、水泵、壓縮機(jī)等，取代傳統(tǒng)擋風(fēng)板、節(jié)流閥，可根據(jù)負(fù)荷大小適時控制風(fēng)量和流量，顯著提高節(jié)能效果。另外，還可以改善和適應(yīng)運(yùn)行環(huán)境，平滑加減速、提高加工工藝等功能。

　　本系統(tǒng)將最先進(jìn)的GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù),應(yīng)用到變頻調(diào)速供水系統(tǒng)中，使遠(yuǎn)程監(jiān)控對象參數(shù)(如電流、電壓、頻率等數(shù)據(jù)及報(bào)警信號）通過GPRS無線方式實(shí)時傳輸給控制中心，實(shí)現(xiàn)在控制中心的計(jì)算機(jī)上同時對許多不同地點(diǎn)的水泵進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，能夠及時掌握水泵的運(yùn)行狀況 ，為自來水公司供水決策提供可靠的依據(jù)?？刂浦行牡纳衔粰C(jī)通過無線通訊與GPRS調(diào)制解調(diào)器進(jìn)行信息傳輸，GPRS調(diào)制解調(diào)器再通過串口與變頻器相連，從而達(dá)到異地遠(yuǎn)程無線控制變頻器的功能，上位機(jī)通過監(jiān)控組態(tài)軟件實(shí)時對變頻器操作、監(jiān)控、及故障報(bào)警，提高了控制的靈活性。

　　此項(xiàng)設(shè)計(jì)的創(chuàng)新點(diǎn)是利用GPRS無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)對變頻調(diào)速系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，它可應(yīng)用于城市供熱、水文監(jiān)測等方面，尤其在城市供水和農(nóng)田灌溉方面具有廣闊的應(yīng)用前景。針對目前城市供水的現(xiàn)狀，泵站的分散，水廠中心不能及時了解每個泵站的具體供水情況，應(yīng)用此項(xiàng)設(shè)計(jì)，可以直接了解每個泵站的供水情況，進(jìn)行遠(yuǎn)程的監(jiān)測和控制，并依據(jù)科學(xué)的供水決策，進(jìn)行供水設(shè)置，達(dá)到水資源的合理利用，既節(jié)約用水，又可做到節(jié)約能源，同時還節(jié)約了人力。目前我國水資源嚴(yán)重短缺，如果將此項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于農(nóng)田灌溉，可以大大提高水資源利用率。


　　二、系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　2.1 系統(tǒng)組成

　　本系統(tǒng)是由水泵、變頻器、GPRS無線調(diào)制解調(diào)器、安裝監(jiān)控組態(tài)軟件的PC機(jī)組成，如圖





　　2.2 監(jiān)控組態(tài)軟件

　　軟件采用力控PCAuto3.6監(jiān)控組態(tài)軟件。該軟件提供通過internet/intranet瀏覽器直接監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場的解決方案，數(shù)據(jù)傳輸采用事件驅(qū)動方式，因此當(dāng)在internet上遠(yuǎn)程訪問監(jiān)控畫面時，具有更好的實(shí)時性；支持以GPRS、CDMA等移動方式與控制設(shè)備和力控網(wǎng)絡(luò)節(jié)點(diǎn)通訊，GSM手機(jī)短信報(bào)警管理系統(tǒng)方便管理報(bào)警信息。這些特點(diǎn)可以很好的和WM-100DTU進(jìn)行無限通訊，完成控制任務(wù)。操作步驟如下：



①創(chuàng)建實(shí)時數(shù)據(jù)庫DB





②對三維力控PCauto進(jìn)行I/O驅(qū)動
新建I/O設(shè)備







對設(shè)備進(jìn)行參數(shù)設(shè)定




通訊端口及設(shè)置





③變量定義




④動畫連接









　　2.3 GPRS無線調(diào)制解調(diào)器

　　GPRS（Genera packet radio Service）是通用分組無線業(yè)務(wù)的簡稱。GPRS是采用分組交換技術(shù)，高效傳輸高速或低速數(shù)據(jù)和信令，理論最高速率可達(dá)171.2kbit/s，實(shí)際速率依賴于GPRS網(wǎng)絡(luò)。GPRS具有永遠(yuǎn)在線、按流量計(jì)費(fèi)、通信速率高、組網(wǎng)方便、覆蓋范圍廣等特點(diǎn)。

　　本設(shè)計(jì)采用實(shí)達(dá)WM-100 DTU系列工業(yè)級GPRS無線調(diào)制解調(diào)器行業(yè)版產(chǎn)品，其內(nèi)部集成了高速嵌入式處理系統(tǒng)，提供TCP/IP協(xié)議棧。利用其串行通訊口和變頻器連接，向變頻器輸入?yún)?shù)，同時從變頻器提取參數(shù)，掌握系統(tǒng)運(yùn)行狀況。

　　WM-100 DTU行業(yè)版原理框圖如下：





　　WM-100 DTU配制主菜單界面如下：





菜單說明：
C Configurations DTU參數(shù)設(shè)置
T Self Test 測試
F Set Work Mode 工作模式設(shè)置
L List Setting 顯示所有參數(shù)配置
V Version Info 版本信息
R Reset 重啟系統(tǒng)