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一种新型水质监测仪控制系统设计

放大字体  缩小字体 发布日期:2020-04-01   来源:中国计量大学质量与安全工程学院;中国计量大学工程训练中心;中   作者:季皓宇; 邓黛青;陆萍蓝;朱宇辰   浏览次数:11916
应用PLC与智能工业控制器控制水质监测仪,使其能在原位监测水质状况。通过安装的浊度、PH、温度、溶氧传感器将检测到的模拟量电压信号通过智能工业控制器使其转化为数字量,再经过智能控制和PLC的设计计算,将检测到的数据转换成具有实际意义的监测值,并能实现电脑上网监测,手机网络监测,在水域水质严重超标时会实时发送短信第一时间通知相关责任人,告知当前水体情况。

1 引言 


随着我国经济的迅速发展,工业化与城市化进程的加速,水污染问题变得日益严重,已成为我国经济发展和生态环境和谐发展的瓶颈[1]。因此,进行水质检测以保证各行各业用水的质量既有重大的经济意义,又有重要的社会意义[2]。水质监测是防止水污染的重要方式[3]。水质监测既可以精确反映水质的情况,预测水质发展趋势,也可以为水资源的保护、开发、利用以及水污染防治提供科学依据,对我国水质污染问题的处理具有现实指导意义。

2 检测仪系统组成

设计将仪器分为五个部分:检测系统、取样系统、控制系统、浮岛系统和动力系统。检测系统用于检测分析水质数据,取样系统按照标准规范取样,控制系统用于控制检测仪各系统运行和数据传输,浮岛系统通过中心浮床单元使整个仪器漂浮于水上,动力系统将检测仪移动到指定位置。图1为检测仪系统组成图。


图1 检测仪系统组成图

3 控制系统设计


控制系统(检测室)以 PLC 工控机为核心处理器,以 24V 直流电源直接供电,将多个电极(pH、温度、浊度和溶解氧的电极)通过 RS485 的转接口接入 PLC 工控机,使得数据可以成功导入计算机,并配置相应的触摸屏实现人机交互,从而实现了 pH、温度、浊度、溶解氧参数的测量,并传输到计算机。图2为检测仪系统接线原理图。


图2 检测仪系统接线原理图

采用的控制器是西门子S7-200 smart PLC系列,通过其自身的RS485和其他模块进行通讯。而本项目用到的另外一个模块是S6200 智能工业控制器,它使用 GPRS 作为通讯手段模块,内置网页发布,抗干扰能力强,一个模块即可实现PLC的电脑远程控制,短信报警,手机电脑网页浏览等。同时S6200自带数字输入/输出,可以作为PLC的模拟量扩展模块来接收传感器传过来的模拟量。选用此模块的优点是它可以在PC端设置短信联系人的电话号码,来通知出现的情况,同时可以短信控制是否动作,或者上网进行远程操控,智能现代化。

4 系统软件设计调试实现

为了实现上述水质监测系统的有效性、正确性、实时性,本项目还使用了触摸屏,它使用无线PLC接收器作为通讯模块,通过触摸屏编程软件进行界面设计,可以读取PLC寄存器存储的传感器数据,并且可以远程控制PLC。利用PLC为平台,建立水质检测仪控制系统与调试系统的联调系统。还可以通过网络在能上网的电脑上进行数据的监测,同时可以远程发布命令,实现控制。图3为智能控制器变量表,图3为在网络电脑上看到的检测仪实时监测数据。


图3 检测仪实时监测数据

5 结束语

检测仪操作者可以在所要测的原位水域监测水质情况,可以用触摸屏或手机实现远程操控,快速便捷,同时能实现电脑上网监测,手机网络监测,在水域水质严重超标时会实时发送短信第一时间通知相关责任人,为现代水质监测方面的发展提供了一个方向。

参考文献

[1] 王照锐.环保水质检测仪的研究与设计[D],南京:南京航空航天大学,2015.

[2] 刘园园.智能化便携式水质检测仪的设计[J],电子科技,2013,26(11):135-138.

[3] 元相涛,周敢.基于物联网的在线水质监测系统设计[J],计算机工程应用技术,2016(9):185-187.

创新项目

2018年度浙江省大学生科技创新活动计划(新苗人才计划)(项目编号:2018R409018):便携式原位水质检测仪

 

 
 
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