摘 要:文章設(shè)計(jì)了一種基于串口服務(wù)器的電機(jī)保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案,實(shí)現(xiàn)了水泵房的遠(yuǎn)程監(jiān)控,達(dá)到了無人值守、集中化管理的目的。此方案對于中小型工程項(xiàng)目或小廠區(qū)改造來說,具有一定優(yōu)勢,既節(jié)省了改造時(shí)間,又降低了開發(fā)成本。
關(guān)鍵詞:串口服務(wù)器;電機(jī)保護(hù)裝置;RS-485;遠(yuǎn)程監(jiān)控
引言
隨著工業(yè)自動(dòng)化和遠(yuǎn)程通訊技術(shù)的迅猛發(fā)展,遠(yuǎn)程監(jiān)控在工業(yè)生產(chǎn)中也成了一種趨勢。文章針對內(nèi)蒙古海拉爾一較偏遠(yuǎn)廠區(qū)內(nèi)的水泵房內(nèi)的實(shí)際情況,設(shè)計(jì)了一種基于串口服務(wù)器的電機(jī)保護(hù)裝置的遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)方案,從而提高其企業(yè)的智能化、無人化和集中化的管理。
1 方案設(shè)計(jì)
目前,該廠區(qū)泵房有4臺水泵電機(jī),一直由工作人員現(xiàn)場進(jìn)行操作,又因?yàn)殡x調(diào)度中心較遠(yuǎn),有時(shí)發(fā)生故障不能及時(shí)發(fā)現(xiàn)、處理,并且不便于管理,現(xiàn)想將其進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊,使其能夠在調(diào)度中心完成對該泵房的控制。但是由于建廠時(shí)間較早,電機(jī)生產(chǎn)年限較早,不支持遠(yuǎn)傳功能,這為遠(yuǎn)程通訊增加了一定的難度,所以一種新的設(shè)備,即電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置,并能完成對電機(jī)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控,它支持標(biāo)準(zhǔn)的RS485通信接口,支持Modbus協(xié)議。但是由于該泵房離調(diào)度監(jiān)控中心較遠(yuǎn),不能采用RS485工業(yè)總線直接與上位機(jī)通訊實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程通訊,而且擴(kuò)展不靈活,所以加增一個(gè)串口服務(wù)器,它能實(shí)現(xiàn)RS485與TCP/IP網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)雙向透明傳輸,提供串口轉(zhuǎn)以太網(wǎng)功能,可快速實(shí)現(xiàn)RS485串口轉(zhuǎn)為TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口,從而實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離的通訊,輕松實(shí)現(xiàn)組網(wǎng)功能,為遠(yuǎn)程監(jiān)控提供了有利條件[1]。
2 方案設(shè)計(jì)優(yōu)勢
本方案設(shè)計(jì)有以下優(yōu)勢:
(1)由于設(shè)備較早,不具備遠(yuǎn)程通訊功能,如果重新更換設(shè)備,一是影響生產(chǎn),二是增加了不必要的投資。直接加裝電機(jī)保護(hù)裝置,既簡單又經(jīng)濟(jì)。
(2)新增加的電機(jī)保護(hù)裝置,體積小,安裝方便,價(jià)格便宜,并且能夠提供電機(jī)的運(yùn)行三相電流、三相電壓、監(jiān)控運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行精確測量,能夠提供電機(jī)的過載(過流)、欠載(欠流)、堵轉(zhuǎn)、三相不平衡、過壓、欠壓、短路、漏電、接地等的保護(hù),提供RS-485通訊功能,支持自定義協(xié)議、Modbus通訊協(xié)議,方便用戶對MCC進(jìn)行集中智能化、數(shù)字化保護(hù)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)通訊一體化管理[2]。
(3)為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離傳輸,增加一個(gè)串口服務(wù)器,它能夠?qū)⒍嗯_裝置進(jìn)行組網(wǎng),并將RS-485的物理串口映射成虛擬的標(biāo)準(zhǔn)串口,上位機(jī)軟件組態(tài)王通過虛擬串口能夠直接對各種數(shù)據(jù)進(jìn)行收發(fā)和控制,就不需要再安裝和開發(fā)其他軟硬件,對于該泵房來說,降低了成本,節(jié)省了開支[3]。
3 方案設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)
3.1 網(wǎng)絡(luò)拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)
電機(jī)和電機(jī)保護(hù)器采用直接啟動(dòng)的接線方式。串口服務(wù)器將電機(jī)保護(hù)器RS-485接口轉(zhuǎn)換為Base-T(x)網(wǎng)絡(luò)接口,將采集到的電壓、電流等數(shù)據(jù)通過串口服務(wù)器進(jìn)行傳輸,上位機(jī)組態(tài)王將數(shù)據(jù)進(jìn)行組態(tài),可查詢、控制、及打印報(bào)表。本方案網(wǎng)絡(luò)拓?fù)鋱D如圖1所示。
3.2 硬件連接
本方案電機(jī)保護(hù)裝置選用的是蒼南格瑤GY600,該保護(hù)裝置支持專業(yè)的電動(dòng)機(jī)控制方式及提供精確的監(jiān)測功能,可以對電動(dòng)機(jī)進(jìn)行遙信、遙測、遙控、保護(hù)、聯(lián)鎖、故障信息處理;提供RS-485通訊功能,支持Modbus-RTU通訊協(xié)議。電機(jī)和電機(jī)保護(hù)器采用直接啟動(dòng)的接線方式,接線圖如圖2所示。
串口服務(wù)器選擇的是深圳三旺通訊公司的NP301。NP301是一款能讓串口設(shè)備立即具備聯(lián)網(wǎng)能力的串口聯(lián)網(wǎng)服務(wù)器,提供1路RS-232/485/422和1路10/100Base-T(x)網(wǎng)絡(luò)接口,可以把分散的串行設(shè)備、主機(jī)等通過網(wǎng)絡(luò)集中管理,簡易、方便,支持TCP、UDP、ARP協(xié)議,支持網(wǎng)絡(luò)中斷自動(dòng)恢復(fù)連接功能。
該泵站共有4臺電機(jī),需加裝4臺電機(jī)保護(hù)裝置,由于一個(gè)串口服務(wù)可將多臺裝置進(jìn)行組網(wǎng),所以只需一個(gè)串口服務(wù)器即可。具體接線圖如圖3所示。
RS485總線必須要接地,良好接地能保證電壓一致,防止共模干擾。另一個(gè)需要注意的問題是終端負(fù)載電阻,RS485應(yīng)在總線電纜的開始和末端都并接120Ω終端電阻,降低電纜特性阻抗。
3.3 網(wǎng)絡(luò)配置
3.3.1 電機(jī)保護(hù)裝置網(wǎng)絡(luò)配置
蒼南格瑤GY600的通訊協(xié)議類型[4]:MODBUS-RTU
物理層傳輸方式:RS485
通訊地址號:1-255
通訊波特率:19200
通訊介質(zhì):屏蔽雙絞線
一個(gè)數(shù)據(jù)字節(jié)格式:1位起始位,8位數(shù)據(jù)位,1位停止位
3.3.2 串口服務(wù)器網(wǎng)絡(luò)配置
NP301串口服務(wù)器提供功能強(qiáng)大的基于Windows平臺的管理配置工具,所有設(shè)置可通過網(wǎng)絡(luò)或串口實(shí)現(xiàn),用戶可靈活配置IP地址、Server和Client模式等。
NP301默認(rèn)的IP地址是:192.168.1.254,子網(wǎng)掩碼:255.255.255.0。設(shè)置串口服務(wù)器和計(jì)算機(jī)的IP必須在同一個(gè)局域網(wǎng)中,以便進(jìn)行Web訪問。
進(jìn)入產(chǎn)品的Web界面,單擊串口服務(wù)器/串口配置,在菜單對應(yīng)的下拉框里選擇需要的配置:波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位、停止位、串口數(shù)據(jù)幀、字符間隔等。注意此處設(shè)置的串口波特率、校驗(yàn)位、數(shù)據(jù)位和停止位應(yīng)該與電機(jī)保護(hù)裝置的參數(shù)配置一致。
該串口服務(wù)器NP301,配有VSP虛擬串口管理軟件,可以通過串口服務(wù)器的名稱、IP地址以及MAC地址,直接創(chuàng)建出與真實(shí)串口無區(qū)別的虛擬串口(Com2),上位機(jī)軟件可直接與該虛擬串口進(jìn)行通訊。
3.3.3 組態(tài)王的通訊配置
本方案采用北京亞控科技發(fā)展有限公司開發(fā)的組態(tài)王6.55。組態(tài)王與其通過Modbus-RTU協(xié)議進(jìn)行通訊,在組態(tài)王工程瀏覽器中定義設(shè)備時(shí)應(yīng)選擇PLC-莫迪康-Modbus(RTU)-串口-Com2,并指定PLC設(shè)備地址,同時(shí)雙擊Com2,完成通訊參數(shù)配置,與電機(jī)保護(hù)裝置通訊參數(shù)相同。設(shè)備選擇完成后,還要在數(shù)據(jù)詞典中定義變量與所定義的設(shè)備地址相連,這樣才能實(shí)現(xiàn)組態(tài)王與電機(jī)保護(hù)裝置之間的交互。
3.4 上位機(jī)組態(tài)
組態(tài)王監(jiān)控主界面包括電機(jī)保護(hù)裝置的啟動(dòng)、停止、復(fù)位、電壓、電流以及運(yùn)行、停止、故障狀態(tài),同時(shí)還包括歷史趨勢、歷史查詢、故障報(bào)警、操作紀(jì)錄等曲線圖。
4 結(jié)束語
本方案根據(jù)現(xiàn)場實(shí)際要求,已經(jīng)進(jìn)行了改造和調(diào)試,目前本系統(tǒng)進(jìn)行試運(yùn)行,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程對電機(jī)工作的電壓、電流、故障狀態(tài)實(shí)時(shí)監(jiān)控并控制電機(jī)啟停,工作較穩(wěn)定。方案中是將電機(jī)保護(hù)裝置通過串口服務(wù)器進(jìn)行遠(yuǎn)程通訊的,當(dāng)然換成一些智能儀表同樣適用,這對于中小型工程項(xiàng)目或小廠區(qū)改造來說,既節(jié)省了改造時(shí)間,又降低了開發(fā)成本。
參考文獻(xiàn)
[1]深圳三旺通信技術(shù)有限公司.技術(shù)資料手冊.NP301[Z].深圳:深圳三旺通信技術(shù)有限公司,2015.
[2]蒼南格瑤電子有限公司.電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置使用說明書GY600[Z].蒼南:蒼南格瑤電子有限公司,2015.
[3]閆保中,張磊,閆鑫.串口服務(wù)器在數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的應(yīng)用[J].應(yīng)用科技,2008,35(12):40-42.