基于plc的通用型鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測信號采集系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于一種物聯(lián)網(wǎng)信號采集系統(tǒng)，特別是涉及鍋爐物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測技術(shù)領(lǐng)域的一種基于PLC的通用型鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測信號采集系統(tǒng)，適合多類型工業(yè)鍋爐的安全與節(jié)能在線監(jiān)測。
【背景技術(shù)】
[0002]鍋爐物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測技術(shù)是通過對鍋爐系統(tǒng)不同部位安裝各型傳感器，或者利用鍋爐現(xiàn)有傳感器，將鍋爐的實(shí)時運(yùn)行參數(shù)采集、編碼、并傳送至遠(yuǎn)程管理平臺，進(jìn)一步分析計算并評價被測鍋爐的安全及能效指標(biāo)，并以視頻、電話、短信或現(xiàn)場診斷等方式對運(yùn)行鍋爐開展有針對性的優(yōu)化運(yùn)行指導(dǎo)。該系統(tǒng)能解決在用工業(yè)鍋爐，特別是燃煤工業(yè)鍋爐普遍無運(yùn)行參數(shù)儀表系統(tǒng)，作業(yè)人員和管理人員無法掌握鍋爐運(yùn)行狀態(tài)，而難調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)的問題，能形成人機(jī)互補(bǔ)關(guān)系，提高鍋爐操作管理水平，實(shí)現(xiàn)鍋爐動態(tài)監(jiān)管。不僅有效減少鍋爐安全事故的發(fā)生，而且能提高鍋爐效率，促進(jìn)節(jié)能減排。
[0003]目前，我國在用鍋爐數(shù)量眾多、布點(diǎn)分散，給鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)推廣應(yīng)用帶來難度，特別是工業(yè)鍋爐，爐型眾多(包括燃油(氣)、燃煤和生物質(zhì)等鍋爐)、品牌煩雜，給鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測系統(tǒng)安裝施工帶來了很大困難。因此，設(shè)計一種適用于各類爐型、各類品牌工業(yè)鍋爐的通用型物聯(lián)網(wǎng)在線監(jiān)測信號采集系統(tǒng)勢在必行。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為了克服上述技術(shù)問題，本發(fā)明提出一種基于PLC的通用型鍋爐物聯(lián)網(wǎng)監(jiān)測信號采集系統(tǒng)，采用外接傳感器結(jié)合PLC采集的方案，模塊化設(shè)計，開發(fā)周期短，維修更換方便，可為工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與推廣提供保障。
[0005]本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:
本發(fā)明包括用于采集鍋爐信號的采集組塊、PLC組塊、通訊組塊、視頻組塊以及用于為上述各個組塊供電的供電組塊，采集組塊經(jīng)PLC組塊與通訊組塊連接，視頻組塊與PLC組塊、通訊組塊連接。
[0006]所述的采集組塊包括鍋爐主控柜采集器、電量表、水質(zhì)硬度報警儀、壓力傳感器、給水流量計、燃料計量儀、氧量傳感器、給水溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、蒸汽溫度傳感器、排煙溫度傳感器、氧量PCB板、開關(guān)量端子排、模擬量端子排和溫度端子排，采集組塊采集的信號包括開關(guān)量信號、模擬量信號和溫度信號；鍋爐主控柜采集器、電量表、水質(zhì)硬度報警儀采集的開關(guān)量信號經(jīng)開關(guān)量端子排與所述PLC組塊的開關(guān)量輸入模塊連接；氧量傳感器采集的模擬量信號經(jīng)氧量PCB板后，與壓力傳感器、給水流量計和燃料計量儀采集的模擬量信號一起經(jīng)模擬量端子排與所述PLC組塊的模擬量輸入模塊連接；水溫度傳感器、環(huán)境溫度傳感器、蒸汽溫度傳感器和排煙溫度傳感器采集的溫度信號經(jīng)溫度端子排與所述PLC組塊的溫度測量模塊連接。
[0007]所述的PLC組塊包括溫度測量模塊、模擬量輸入模塊、PLC主機(jī)、開關(guān)量輸入模塊和通訊擴(kuò)展模塊；溫度測量模塊、模擬量輸入模塊和開關(guān)量輸入模塊分別接收來自采集組塊的開關(guān)量信號、模擬量信號和溫度信號，溫度測量模塊、模擬量輸入模塊和開關(guān)量輸入模塊經(jīng)PLC主機(jī)連接到通訊擴(kuò)展模塊，通訊擴(kuò)展模塊與所述通訊組塊連接。
[0008]所述的視頻組塊包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭，網(wǎng)絡(luò)攝像頭經(jīng)通訊組塊連接互聯(lián)網(wǎng)。
[0009]所述的通訊組塊包括數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)，所述PLC組塊和視頻組塊經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)通過無線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接。
[0010]所述的通訊組塊包括路由器、信號端VPN服務(wù)器和調(diào)制解調(diào)器，所述PLC組塊和視頻組塊依次經(jīng)路由器、信號端VPN服務(wù)器和調(diào)制解調(diào)器通過有線方式與互聯(lián)網(wǎng)連接。
[0011]所述的供電組塊包括斷路器、熔斷器、第一 24V轉(zhuǎn)換電源、第二 24V轉(zhuǎn)換電源和12V轉(zhuǎn)換電源，鍋爐的主控柜輸出220V交流電經(jīng)供電線路接入斷路器，斷路器經(jīng)熔斷器分為三路:第一路作為220V交流電源連接所述采集組塊的水質(zhì)硬度報警儀、所述視頻組塊的網(wǎng)絡(luò)攝像頭、所述通訊組塊的數(shù)據(jù)傳輸單元和信號端VPN服務(wù)器以及報警燈與蜂鳴器進(jìn)行供電；第二路分別經(jīng)第一 24V轉(zhuǎn)換電源和第二 24V轉(zhuǎn)換電源轉(zhuǎn)化為24V直流電，第一 24V轉(zhuǎn)換電源連接PLC組塊供電，第二 24V轉(zhuǎn)換電源連接所述采集組塊的氧量PCB板供電；第三路經(jīng)12V轉(zhuǎn)換電源轉(zhuǎn)化為12V直流電，12V轉(zhuǎn)換電源連接所述采集組塊的壓力傳感器供電。
[0012]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明采用外接傳感器結(jié)合PLC采集的方案，模塊化設(shè)計，開發(fā)周期短，維修更換方便，可為工業(yè)鍋爐物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的建設(shè)與推廣提供保障。
[0013]由于傳感器適用于燃油(氣)、燃煤和生物質(zhì)等鍋爐的參數(shù)采集，并預(yù)留有足夠采集通道，因此本發(fā)明適用于各類爐型、各類品牌工業(yè)鍋爐，適合多類型工業(yè)鍋爐的安全與節(jié)能在線監(jiān)測。
【附圖說明】
[0014]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖中:1_鍋爐主控柜采集器，2-電量表，3-水質(zhì)硬度報警儀，4-蒸汽壓力傳感器，5-給水流量計，6-燃料計量儀，7-排煙氧量傳感器，8-給水溫度傳感器，9-環(huán)境溫度傳感器，10-蒸汽溫度傳感器，11-排煙溫度傳感器，12-氧量PCB板，13-開關(guān)量端子排，14-模擬量端子排，15-溫度端子排，16-溫度測量模塊，17-模擬量輸入模塊，18-PLC主機(jī)，19-開關(guān)量輸入模塊，20-通訊擴(kuò)展模塊，21-斷路器，22-熔斷器，23-第一 24V轉(zhuǎn)換電源，24-第二 24V轉(zhuǎn)換電源，25-12V轉(zhuǎn)換電源，26-報警燈與蜂鳴器，27-網(wǎng)絡(luò)攝像頭，28-數(shù)據(jù)傳輸單元(DTU)，29-路由器，30-信號端VPN服務(wù)器，31-調(diào)制解調(diào)器，32-互聯(lián)網(wǎng)。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0017]如圖1所示，本發(fā)明包括用于采集鍋爐信號的采集組塊、PLC組塊、通訊組塊、視頻組塊以及用于為上述各個組塊供電的供電組塊，采集組塊經(jīng)PLC組塊與通訊組塊連接，視頻組塊與PLC組塊、通訊組塊連接。
[0018]如圖1所示，采集組塊包括鍋爐主控柜采集器1、電量表2、水質(zhì)硬度報警儀3、壓力傳感器4、給水流量計5、燃料計量儀6、氧量傳感器7、給水溫度傳感器8、環(huán)境溫度傳感器9、蒸汽溫度傳感器10、排煙溫度傳感器11、氧量PCB板12、開關(guān)量端子排13、模擬量端子排14和溫度端子排15，采集組塊采集的信號包括開關(guān)量信號、模擬量信號和溫度信號。
[0019]鍋爐主控柜采集器1、電量表2、水質(zhì)硬度報警儀3采集的開關(guān)量信號經(jīng)開關(guān)量端子排13與所述PLC組塊的開關(guān)量輸入模塊19連接；氧量傳感器7采集的模擬量信號經(jīng)氧量PCB板12后，與壓力傳感器4、給水流量計5和燃料計量儀6采集的模擬量信號一起經(jīng)模擬量端子排14與所述PLC組塊的模擬量輸入模塊17連接；水溫度傳感器8、環(huán)境溫度傳感器9、蒸汽溫度傳感器10和排煙溫度傳感器11采集的溫度信號經(jīng)溫度端子排15與所述PLC組塊的溫度測量模塊16連接。
[0020]如圖1所示，PLC組塊包括溫度測量模塊16、模擬量輸入模塊17、PLC主機(jī)18、開關(guān)量輸入模塊19和通訊擴(kuò)展模塊20，PLC組塊品牌為臺達(dá)，PLC主機(jī)18型號為DVP-28SV11R，模擬量輸入模塊17型號為DVP06AD-S，溫度測量模塊16型號為DVP04TC-S，通訊擴(kuò)展模塊20型號為DVPEN01-S ;溫度測量模塊16、模擬量輸入模塊17和開關(guān)量輸入模塊19分別接收來自采集組塊的開關(guān)量信號、模擬量信號和溫度信號，溫度測量模塊16、模擬量輸入模塊17和開關(guān)量輸入模塊19經(jīng)PLC主機(jī)18連接到通訊擴(kuò)展模塊20，通訊擴(kuò)展模塊20與所述通訊組塊連接。
[0021]如圖1所示，視頻組塊包括網(wǎng)絡(luò)攝像頭27，網(wǎng)絡(luò)攝像頭27經(jīng)通訊組塊連接互聯(lián)網(wǎng)32。
[0022]如圖1所示，一種通訊組塊包括數(shù)據(jù)傳輸單元DTU28，所述PLC組塊和視頻組塊經(jīng)數(shù)據(jù)傳輸單元DTU通過無線方式與互聯(lián)網(wǎng)32連接。
[0023]如圖1所示，另一種通訊組塊包括路由器29、信號端VPN服務(wù)器30和調(diào)制解調(diào)器31，所述PLC組塊和視頻組塊依次經(jīng)路由器29、信號端VPN服務(wù)器30和調(diào)制解調(diào)器31通過有線方式與互聯(lián)網(wǎng)32連接。
[0024]如圖1所示，供電組塊包括斷路器21、熔斷器22、第一 24V轉(zhuǎn)換電源23、第二 24V轉(zhuǎn)換電源24和12V轉(zhuǎn)換電源25，鍋爐的主控柜輸出220V交流電經(jīng)供電線路接入斷路器21，斷路器21經(jīng)熔斷器22分為三路:
第一路作為220V交流電源連接所述采集組塊的水質(zhì)硬度報警儀3、所述視頻組塊的網(wǎng)絡(luò)攝像頭27、所述通訊組塊的數(shù)據(jù)傳輸單元DTU28和信號端VPN服務(wù)器30以及報警燈與蜂鳴器26進(jìn)行供電；
第二路分別經(jīng)第一 24V轉(zhuǎn)換電源23和第二 24V轉(zhuǎn)換電源24轉(zhuǎn)化為24V直流電，第一24V轉(zhuǎn)換電源23連接PLC組塊供電，第二 24V轉(zhuǎn)換電源24連接所述采集組塊的氧量PCB板12供電；
第三路經(jīng)12V轉(zhuǎn)換電源25轉(zhuǎn)化為12V直流電，12V轉(zhuǎn)換電源25連接所述采集組塊的壓力傳感器4供電。
[0025]本發(fā)明采用外接傳感器結(jié)合PLC采集的方案，模塊化設(shè)計，主要由采集組塊、供電組塊、PLC組塊、視頻組塊和通訊組塊五部分組成。采集組塊負(fù)責(zé)各類信號采集，供電組塊負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)換電源及對終端各元器件進(jìn)行供電，PLC組塊負(fù)責(zé)對各類信號進(jìn)行匯總、編碼，視頻組塊負(fù)責(zé)采集鍋爐房視頻信號，通訊組塊負(fù)責(zé)信號傳輸。
[0026]采集組塊中，鍋爐主控柜采集器用來從鍋爐主控制柜內(nèi)的繼電器、接觸器提取開關(guān)量信號，開關(guān)量信號包括綜合報警信號、超壓報警信號、高水位信號、低水位信號、運(yùn)行信號、鼓風(fēng)機(jī)信號；電量表用來獲取鍋爐及附屬設(shè)備耗電量并提供耗電量信號，耗電量信號為開關(guān)量信號；水質(zhì)硬度報警儀用來在線監(jiān)測鍋爐給水硬度并發(fā)出超標(biāo)報警信號，超標(biāo)報警信號為開關(guān)量信號；壓力傳感器用來采集鍋爐蒸汽壓力信號，蒸汽壓力信號為O?5V電壓模擬量信號；給水流量計用來采集鍋爐給水量信號，給水量信號為4?20mA電流模擬量信號；燃料計量計用來獲取燃料量信號，分為燃煤計量裝置和燃油氣計量計，燃料量信號為4?20mA電流模擬量信號；氧量傳感器用來采集鍋爐尾部煙道排煙氧含量信號，由氧化鋯探頭和PCB板兩部分組成，排煙氧含量信號為4?20mA電流模擬量信號；溫度傳感器為K型熱電偶，用來采集鍋爐各部位溫度信號，溫度信號包括給水溫度、環(huán)境溫度、蒸汽溫度和排煙溫度