基于S7-200自来水管网监控系统设计

摘要

随着科学技术的发展和生产力水平的提高，远程监控系统被越来越多地应用于各个领域，且要求也越来越高。城市供水监控系统是实时、有效管理城市供水的重要手段，是一种远程监控系统SCADA(Supervisory Control and Data Acquisition)，建立在自动控制技术、通信技术和计算机技术的基础上。目前，随着计算机技术的迅猛发展，为了实现对水资源的合理利用和提高日常生产的管理水平，多数企业已经建成了各自的供水监控系统。不过在当前的情况下，除少数大型供水企业外，多数企业的系统还存在着通讯方式落后、各部门间相对封闭、资源利用率低、自动化水平有限等缺陷。本课题的研究目的就是提出了一种基于Web和GPRS业务的远程无线数据采集、传输、监测和分析软件平台。本论文结合自来水厂实际情况及水源地的设计要求，基于S7-200系列PLC和詹佛斯组态软件，设计并且开发了自来水管网远程监控系统，该系统已在山西某地自来水厂得以应用。 本文首先介绍了远程监控的意义和发展，研究了自来水管网远程监控技术的发展现状；探讨了远程监控的技术基础和工业远程监控涉及到相关技术；随后研究分析了远程监控的设计要求。经过大量的理论研究之后，本文针对山西某地供水系统特点，提出了远程监控系统的总体设计方案；随后又对方案进行细化，形成了详细方案；最后，实现了该地自来水管网远程监控系统。 本系统采取远程监控和现场监控并存的方式。在水源地现场，使用基于S7-200系列PLC监控电路实现对水源地运行状态信息的监控，并通过特定的GPRS数据发送设备(DTU)将泵房各种状态信息和报警信息发送到固定IP的服务器上，保存在服务器端的SQLSEVER数据库中。管理人员在客户端读取状态信息和报告信息存储到本地数据库中。客户端采用组态软件监控设备的运行状态。

目录

文摘

英文文摘

声明

致谢

第一章引言

1.1课题的背景及国内外研究现状

1.1.1课题背景

1.1.2国内外研究现状

1.2研究的目的和意义

1.2.1远程监控技术的意义及发展

1.2.2供水管网远程监控的目的及意义

1.3课题的研究内容

第二章课题涉及关键技术介绍

2.1.远程监控系统的技术基础

2.1.1远程监控的方式

2.1.2远程监控的软硬件基础

2.1.3远程监控的设备接入技术

2.2 GSM网络和GPRS无线通信

2.2.1 GSM网络

2.2.2 GPRS无线通信技术

2.3数据挖掘

2.3.1数据挖掘理论

2.3.2知识发现的步骤

2.3.3数据挖掘的实施步骤

2.4系统开发中用到的软件

2.4.1 V4.0 STEP 7 MicroWIN SP6编程软件

2.4.2詹弗斯监控组态软件

2.4.3 Microsoft Sql Server企业版

2.5远程监控系统的设计

2.5.1远程监控系统的基本要求

2.5.2远程监控系统的总体构架

2.5.3远程监控系统的功能设计

2.5.4远程监控系统的两种不同的设计思路

第三章供水管网监控系统的总体设计方案

3.1供水管网监控系统的需求分析

3.1.1面向供水公司各部门的需求分析

3.1.2管理信息分析计

3.1.3系统性能目标

3.2供水管网监控系统的整体架构

3.2.1 MVC设计模型简介

3.3无线数据传输

3.3.1无线数据传输结构及IP设置

3.3.2 DTU简介

3.4系统运行环境

3.4.1系统体系结构

3.4.2系统网络环境

第四章监控系统PLC控制站功能实现

4.1 STEP 7编程软件简介及设备选型

4.1.1 STEP 7编程软件简介

4.1.2设备选型

4.2 PLC控制站功能实现

4.2.1供水管网PLC控制站概述

4.2.2 PLC控制站硬件电路设计

4.3模块化编程

4.4水源井PLC控制站程序设计流程及分析

第五章 GPRS无线通信功能实现

5.1 GPRS无线数据传输分析

5.1.1 GPRS网络结构分析

5.1.2 GPRS网络接口分析

5.1.3 GPRS系统IP地址规则

5.2 PLC与DTU通信连接设计

5.3监控中心及DTU终端IP设置

5.4 小结

第六章监控系统中心控制室系统功能实现

6.1詹弗斯监控组态软件6.5功能简介

6.2供水管网控制工艺图窗口设计

6.3软手动操作

6.4实时曲线、历史曲线

6.5报表生生

6.6报警

6.7用户登录及权限设置

6.8系统运行测试及运行状况

第七章结论

附录

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文