基于远程无线技术的水泵变频调速系统设计的研究报告

摘要：本设计是以因特网作为媒介实现无线控制变频器及其参数,以达到远程控制电动机转速的目的。通过本系统,成功地解决了异地对现场被控对象的数据采集和控制,以达到更灵活的控制目的。

关键字：力控组态软件、变频器、GPRS


　　一、 技术背景

　　目前,我国经济发展迅速,人民的生活水准不断提高,居住环境更是日新月异。其中人们对生活用水的质和量的要求也越来越高,而中国是一个水资源相对匮乏的国家,尤其在西北和东北地区,现有水资源与日常生产、生活用水的矛盾更加突出。在这一背景下,水资源——尤其是自来水的合理开发和有效使用就成为一个非常重要的课题。在这一课题中,应首先掌握自来水的生产、使用各环节的原始数据。但是由于现在所采用的供水方式和现有管理方法的约束,无法准确获取供水设备的实际运行情况,给自来水公司进一步加强的对外服务质量和现代化管理水平带来了困难。另外,随着工业自动化、计算机网络技术的发展,变频器作为交流调速的重要手段在工业生产中获得越来越广泛的应用。当今世界能源紧张成为全球性问题,节能更显重要,而变频器的应用对电力、石油、化工、冶金、水资源等工业中的风机、水泵、压缩机等,取代传统挡风板、节流阀,可根据负荷大小适时控制风量和流量,显著提高节能效果。另外,还可以改善和适应运行环境,平滑加减速、提高加工工艺等功能。

　　本系统将最先进的GPRS无线网络技术,应用到变频调速供水系统中,使远程监控对象参数(如电流、电压、频率等数据及报警信号）通过GPRS无线方式实时传输给控制中心,实现在控制中心的计算机上同时对许多不同地点的水泵进行远程监控,能够及时掌握水泵的运行状况 ,为自来水公司供水决策提供可靠的依据。控制中心的上位机通过无线通讯与GPRS调制解调器进行信息传输,GPRS调制解调器再通过串口与变频器相连,从而达到异地远程无线控制变频器的功能,上位机通过监控组态软件实时对变频器操作、监控、及故障报警,提高了控制的灵活性。

　　此项设计的创新点是利用GPRS无线网络技术对变频调速系统进行远程控制,它可应用于城市供热、水文监测等方面,尤其在城市供水和农田灌溉方面具有广阔的应用前景。针对目前城市供水的现状,泵站的分散,水厂中心不能及时了解每个泵站的具体供水情况,应用此项设计,可以直接了解每个泵站的供水情况,进行远程的监测和控制,并依据科学的供水决策,进行供水设置,达到水资源的合理利用,既节约用水,又可做到节约能源,同时还节约了人力。目前我国水资源严重短缺,如果将此项技术应用于农田灌溉,可以大大提高水资源利用率。


　　二、系统设计

　　2.1 系统组成

　　本系统是由水泵、变频器、GPRS无线调制解调器、安装监控组态软件的PC机组成,如图






　　软件采用力控PCAuto3.6监控组态软件。该软件提供通过internet/intranet浏览器直接监控工业现场的解决方案,数据传输采用事件驱动方式,因此当在internet上远程访问监控画面时,具有更好的实时性;支持以GPRS、CDMA等移动方式与控制设备和力控网络节点通讯,GSM手机短信报警管理系统方便管理报警信息。这些特点可以很好的和WM-100DTU进行无限通讯,完成控制任务。操作步骤如下：



①创建实时数据库DB







②对三维力控PCauto进行I/O驱动
新建I/O设备






对设备进行参数设定





通讯端口及设置






③变量定义





④动画连接






　　GPRS（Genera packet radio Service）是通用分组无线业务的简称。GPRS是采用分组交换技术,高效传输高速或低速数据和信令,理论最高速率可达171.2kbit/s,实际速率依赖于GPRS网络。GPRS具有永远在线、按流量计费、通信速率高、组网方便、覆盖范围广等特点。

　　本设计采用实达WM-100 DTU系列工业级GPRS无线调制解调器行业版产品,其内部集成了高速嵌入式处理系统,提供TCP/IP协议栈。利用其串行通讯口和变频器连接,向变频器输入参数,同时从变频器提取参数,掌握系统运行状况。

　　WM-100 DTU行业版原理框图如下：




菜单说明：
C >T Self Test 测试
F Set Work Mode 工作模式设置
L List Setting 显示所有参数配置
V Version Info 版本信息
R Reset 重启系统