[发明专利]一种融合多种工业网络的综合自动化控制模拟测试平台

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种可用于城市排水管网的运行工况在线检测和处理、泵站自动化节能的融合多种工业网络的综合自动化控制模拟测试平台，属于自动化控制实验设备技术领域。

背景技术

城市排水管网系统的水质、水文信息获取与处理，涉及到通信工程、计算机软件、环境工程、市政工程等技术领域，是一项综合性的工程技术。在市政工程、控制工程类专业的本科大学生和研究生教学和课程实验中，由于实验条件以及跨学科的限制，在城市排水管网信息获取与处理及泵站节能控制综合实验等方面，学生难以得到整体性地认知和系统性地实验训练。

目前在大学本科专业的实验室中，用于信息获取与处理以及PLC控制系统的实验，对于培养控制工程以及电子信息工程类专业的本科生和研究生来说，缺乏系统性和整体性认知。学生们在学习传感器技术、可编程序控制器等课程后，传感器的数据采集与逻辑控制器实例设计是分开进行实验的，没有相应的系统和完整地实验和实践训练。

对于可编程逻辑控制器的实验，学生一般是通过PLC编程软件（比如三菱品牌的Fxgpwin，西门子品牌的STEP7），在可编程控制器试验台上来进行电气控制实验，其输入信息是由实验员按照实验要求模拟实现的，而不能够模拟接收实时数据信息来实现自动化的控制。

对于传感器的数据自动化采集以及处理的实验，学生一般是通过实验室的水质、流量等传感器进行实验。

综上所述，传感器的数据采集以及信息处理和可编程控制器自动化控制是分开进行实验的。学生难以通过实验系统完整地理解从传感器的自动化采集然后经过信息处理和计算到可编程控制器通过编程软件实现自动化电气控制的整个过程。

发明内容

发明目的：针对现有技术中存在的问题和不足，本发明提供一种融合多种工业网络的综合自动化控制模拟测试平台，在这种实验环境下，能够使学生从水质以及水文等传感器的自动化采集、信息处理和计算、并使用可编程控制器实现自动化控制泵站达到节能的目标以及计算机应用软件开发等方面，得综合性和创新性的训练和培养。

技术方案：一种融合多种工业网络的综合自动化控制模拟测试平台，包括现场运行控制系统以及模拟运行控制系统两大部分，现场运行控制系统和模拟运行控制系统通过Internet网络连接，并使用PIX-500型防火墙进行通信安全保护；所述模拟运行控制系统包括第一以太网交换机，模拟操作员站，用于模拟试验的可编程逻辑控制器（PLC），以及试验验证网络平台；所述现场运行控制系统包括第二以太网交换机、多泵站节能控制系统、测量传感器、泵站执行器、在线检测试验系统前置机以及无线传感器网络；

所述多泵站节能控制系统和在线检测系统前置机与第二以太网络交换机组成局域以太网络。多泵站节能控制系统的功能端口Port1是第二以太网交换机的RJ45接口，功能端口Port2是第二以太网交换机的RJ45电接口Ⅰ，功能端口Port1 经功能端口Port2与第二以太网交换机的RJ45电接口Ⅰ连接；在线检测试验系统前置机的功能端口Port3是第二以太网交换机的RJ45接口，功能端口Port4是以太网交换机的RJ45电接口Ⅱ，功能端口Port3经功能端口Port4与第二以太网交换机的RJ45电接口Ⅱ连接；

所述可编程逻辑控制器的功能端口Port5是第一以太网交换机的RJ45接口，功能端口Port6是第一以太网交换机的RJ45电接口Ⅲ，功能端口Port5 经功能端口Port6与第一以太网交换机的RJ45电接口Ⅲ连接；模拟操作员站的功能端口Port7是第一以太网交换机的RJ45接口，功能端口Port8是第一以太网交换机的RJ45电接口Ⅳ，功能端口Port7 经功能端口Port8与第一以太网交换机的RJ45电接口Ⅳ连接。

测量传感器HS主要是水文（流量、流速等）传感器。

水文传感器以RS232串行接口的方式连接PLC的模拟量模块输入端。

现场控制运行以太网：通过无线传感器网络（WSN）终端传感器负责采集实时数据，通过GPRS网络传递到在线检测试验系统前置机。第二以太网交换机SWITCH是负责连接在线检测试验系统前置机和多泵站节能控制系统的局域网络设备。