基于plc的通用型锅炉物联网监测信号采集系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于一种物联网信号采集系统，特别是涉及锅炉物联网在线监测技术领域的一种基于PLC的通用型锅炉物联网监测信号采集系统，适合多类型工业锅炉的安全与节能在线监测。
【背景技术】
[0002]锅炉物联网在线监测技术是通过对锅炉系统不同部位安装各型传感器，或者利用锅炉现有传感器，将锅炉的实时运行参数采集、编码、并传送至远程管理平台，进一步分析计算并评价被测锅炉的安全及能效指标，并以视频、电话、短信或现场诊断等方式对运行锅炉开展有针对性的优化运行指导。该系统能解决在用工业锅炉，特别是燃煤工业锅炉普遍无运行参数仪表系统，作业人员和管理人员无法掌握锅炉运行状态，而难调整运行状态的问题，能形成人机互补关系，提高锅炉操作管理水平，实现锅炉动态监管。不仅有效减少锅炉安全事故的发生，而且能提高锅炉效率，促进节能减排。
[0003]目前，我国在用锅炉数量众多、布点分散，给锅炉物联网监测系统推广应用带来难度，特别是工业锅炉，炉型众多(包括燃油(气)、燃煤和生物质等锅炉)、品牌烦杂，给锅炉物联网监测系统安装施工带来了很大困难。因此，设计一种适用于各类炉型、各类品牌工业锅炉的通用型物联网在线监测信号采集系统势在必行。
【发明内容】
[0004]为了克服上述技术问题，本发明提出一种基于PLC的通用型锅炉物联网监测信号采集系统，采用外接传感器结合PLC采集的方案，模块化设计，开发周期短，维修更换方便，可为工业锅炉物联网系统的建设与推广提供保障。
[0005]本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:
本发明包括用于采集锅炉信号的采集组块、PLC组块、通讯组块、视频组块以及用于为上述各个组块供电的供电组块，采集组块经PLC组块与通讯组块连接，视频组块与PLC组块、通讯组块连接。
[0006]所述的采集组块包括锅炉主控柜采集器、电量表、水质硬度报警仪、压力传感器、给水流量计、燃料计量仪、氧量传感器、给水温度传感器、环境温度传感器、蒸汽温度传感器、排烟温度传感器、氧量PCB板、开关量端子排、模拟量端子排和温度端子排，采集组块采集的信号包括开关量信号、模拟量信号和温度信号；锅炉主控柜采集器、电量表、水质硬度报警仪采集的开关量信号经开关量端子排与所述PLC组块的开关量输入模块连接；氧量传感器采集的模拟量信号经氧量PCB板后，与压力传感器、给水流量计和燃料计量仪采集的模拟量信号一起经模拟量端子排与所述PLC组块的模拟量输入模块连接；水温度传感器、环境温度传感器、蒸汽温度传感器和排烟温度传感器采集的温度信号经温度端子排与所述PLC组块的温度测量模块连接。
[0007]所述的PLC组块包括温度测量模块、模拟量输入模块、PLC主机、开关量输入模块和通讯扩展模块；温度测量模块、模拟量输入模块和开关量输入模块分别接收来自采集组块的开关量信号、模拟量信号和温度信号，温度测量模块、模拟量输入模块和开关量输入模块经PLC主机连接到通讯扩展模块，通讯扩展模块与所述通讯组块连接。
[0008]所述的视频组块包括网络摄像头，网络摄像头经通讯组块连接互联网。
[0009]所述的通讯组块包括数据传输单元(DTU)，所述PLC组块和视频组块经数据传输单元(DTU)通过无线方式与互联网连接。
[0010]所述的通讯组块包括路由器、信号端VPN服务器和调制解调器，所述PLC组块和视频组块依次经路由器、信号端VPN服务器和调制解调器通过有线方式与互联网连接。
[0011]所述的供电组块包括断路器、熔断器、第一 24V转换电源、第二 24V转换电源和12V转换电源，锅炉的主控柜输出220V交流电经供电线路接入断路器，断路器经熔断器分为三路:第一路作为220V交流电源连接所述采集组块的水质硬度报警仪、所述视频组块的网络摄像头、所述通讯组块的数据传输单元和信号端VPN服务器以及报警灯与蜂鸣器进行供电；第二路分别经第一 24V转换电源和第二 24V转换电源转化为24V直流电，第一 24V转换电源连接PLC组块供电，第二 24V转换电源连接所述采集组块的氧量PCB板供电；第三路经12V转换电源转化为12V直流电，12V转换电源连接所述采集组块的压力传感器供电。
[0012]本发明的有益效果是:
本发明采用外接传感器结合PLC采集的方案，模块化设计，开发周期短，维修更换方便，可为工业锅炉物联网系统的建设与推广提供保障。
[0013]由于传感器适用于燃油(气)、燃煤和生物质等锅炉的参数采集，并预留有足够采集通道，因此本发明适用于各类炉型、各类品牌工业锅炉，适合多类型工业锅炉的安全与节能在线监测。
【附图说明】
[0014]图1是本发明的结构示意图。
[0015]图中:1_锅炉主控柜采集器，2-电量表，3-水质硬度报警仪，4-蒸汽压力传感器，5-给水流量计，6-燃料计量仪，7-排烟氧量传感器，8-给水温度传感器，9-环境温度传感器，10-蒸汽温度传感器，11-排烟温度传感器，12-氧量PCB板，13-开关量端子排，14-模拟量端子排，15-温度端子排，16-温度测量模块，17-模拟量输入模块，18-PLC主机，19-开关量输入模块，20-通讯扩展模块，21-断路器，22-熔断器，23-第一 24V转换电源，24-第二 24V转换电源，25-12V转换电源，26-报警灯与蜂鸣器，27-网络摄像头，28-数据传输单元(DTU)，29-路由器，30-信号端VPN服务器，31-调制解调器，32-互联网。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0017]如图1所示，本发明包括用于采集锅炉信号的采集组块、PLC组块、通讯组块、视频组块以及用于为上述各个组块供电的供电组块，采集组块经PLC组块与通讯组块连接，视频组块与PLC组块、通讯组块连接。
[0018]如图1所示，采集组块包括锅炉主控柜采集器1、电量表2、水质硬度报警仪3、压力传感器4、给水流量计5、燃料计量仪6、氧量传感器7、给水温度传感器8、环境温度传感器9、蒸汽温度传感器10、排烟温度传感器11、氧量PCB板12、开关量端子排13、模拟量端子排14和温度端子排15，采集组块采集的信号包括开关量信号、模拟量信号和温度信号。
[0019]锅炉主控柜采集器1、电量表2、水质硬度报警仪3采集的开关量信号经开关量端子排13与所述PLC组块的开关量输入模块19连接；氧量传感器7采集的模拟量信号经氧量PCB板12后，与压力传感器4、给水流量计5和燃料计量仪6采集的模拟量信号一起经模拟量端子排14与所述PLC组块的模拟量输入模块17连接；水温度传感器8、环境温度传感器9、蒸汽温度传感器10和排烟温度传感器11采集的温度信号经温度端子排15与所述PLC组块的温度测量模块16连接。
[0020]如图1所示，PLC组块包括温度测量模块16、模拟量输入模块17、PLC主机18、开关量输入模块19和通讯扩展模块20，PLC组块品牌为台达，PLC主机18型号为DVP-28SV11R，模拟量输入模块17型号为DVP06AD-S，温度测量模块16型号为DVP04TC-S，通讯扩展模块20型号为DVPEN01-S ;温度测量模块16、模拟量输入模块17和开关量输入模块19分别接收来自采集组块的开关量信号、模拟量信号和温度信号，温度测量模块16、模拟量输入模块17和开关量输入模块19经PLC主机18连接到通讯扩展模块20，通讯扩展模块20与所述通讯组块连接。
[0021]如图1所示，视频组块包括网络摄像头27，网络摄像头27经通讯组块连接互联网32。
[0022]如图1所示，一种通讯组块包括数据传输单元DTU28，所述PLC组块和视频组块经数据传输单元DTU通过无线方式与互联网32连接。
[0023]如图1所示，另一种通讯组块包括路由器29、信号端VPN服务器30和调制解调器31，所述PLC组块和视频组块依次经路由器29、信号端VPN服务器30和调制解调器31通过有线方式与互联网32连接。
[0024]如图1所示，供电组块包括断路器21、熔断器22、第一 24V转换电源23、第二 24V转换电源24和12V转换电源25，锅炉的主控柜输出220V交流电经供电线路接入断路器21，断路器21经熔断器22分为三路:
第一路作为220V交流电源连接所述采集组块的水质硬度报警仪3、所述视频组块的网络摄像头27、所述通讯组块的数据传输单元DTU28和信号端VPN服务器30以及报警灯与蜂鸣器26进行供电；
第二路分别经第一 24V转换电源23和第二 24V转换电源24转化为24V直流电，第一24V转换电源23连接PLC组块供电，第二 24V转换电源24连接所述采集组块的氧量PCB板12供电；
第三路经12V转换电源25转化为12V直流电，12V转换电源25连接所述采集组块的压力传感器4供电。
[0025]本发明采用外接传感器结合PLC采集的方案，模块化设计，主要由采集组块、供电组块、PLC组块、视频组块和通讯组块五部分组成。采集组块负责各类信号采集，供电组块负责转换电源及对终端各元器件进行供电，PLC组块负责对各类信号进行汇总、编码，视频组块负责采集锅炉房视频信号，通讯组块负责信号传输。
[0026]采集组块中，锅炉主控柜采集器用来从锅炉主控制柜内的继电器、接触器提取开关量信号，开关量信号包括综合报警信号、超压报警信号、高水位信号、低水位信号、运行信号、鼓风机信号；电量表用来获取锅炉及附属设备耗电量并提供耗电量信号，耗电量信号为开关量信号；水质硬度报警仪用来在线监测锅炉给水硬度并发出超标报警信号，超标报警信号为开关量信号；压力传感器用来采集锅炉蒸汽压力信号，蒸汽压力信号为O?5V电压模拟量信号；给水流量计用来采集锅炉给水量信号，给水量信号为4?20mA电流模拟量信号；燃料计量计用来获取燃料量信号，分为燃煤计量装置和燃油气计量计，燃料量信号为4?20mA电流模拟量信号；氧量传感器用来采集锅炉尾部烟道排烟氧含量信号，由氧化锆探头和PCB板两部分组成，排烟氧含量信号为4?20mA电流模拟量信号；温度传感器为K型热电偶，用来采集锅炉各部位温度信号，温度信号包括给水温度、环境温度、蒸汽温度和排烟温度