基于plc的水闸监控系统的设计及仿真

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1、第一章绪论1.1研究闸门监控系统的意义及目的随着国民经济及科学技术的进一步发展，科学管理水资源越来越显示其重要性和必要性，尤其是在我国水资源并不充裕的情况下，水资源必然成为国民经济发展及人民生活水平提高的制约因素。故要从工程水利向数字水利转变，从传统水利向现代水利转变。进一步发挥水利工程效益，提高供水设备的准确性和可靠性，已成为当前的迫切任务。【1】因而对水库闸门监控系统的研究，有利于我国水资源的合理利用，对解决我国将来的水资源短缺问题将具有重要的战略意义。首先，利用闸门监控系统，可以实时跟踪、监控闸门开度、水位数据，为合理调度水资源提供第一手数据资料。根据闸门上、下游水位以及闸门的当

2、前开度，再根据水资源调度的具体需求，从而确定出当前闸门的具体控制方案。上游水位高，而此时上游的用水量也呈现增长趋势，那么此时不要急于提升闸门，而要等到上游用水量需求趋减，而下游需求呈现增加趋势时，则可以考虑提升闸门，当关闭闸门时，情况与上述相反。其次，闸门监控系统在泄洪抗灾、水利发电等方面具有不可替代的作用。在江河、湖泊发生洪水时，水位数据变化大，变化很迅速，此时靠人工的手段很难跟踪这些数据变化的。而且此时也要求快速准确的对闸门实现精确控制，这也是手工操作所做不到的。在水利发电中，为了保证水利发电的可靠性，提高发电的质量，更离不开对闸门的实时监控。最后，采用闸门监控系统可以为我们节省大

3、量的人力、物力、财力，真正实现了“无人值守，少人值守”。过去水资源调度中，手工操作既费时，又费力，而且达不到良好的控制效果，使用闸门监控系统后，我们可以在远离现场的控制室里，对闸门、水位的各项数居进行实时记录，以及实现对闸门的实时，远程控制。1.2闸门监控系统国内外研究概况在水工建筑物的固定式和移动式机械中占有重要地位的闸门启闭机械，早期以绳毅式、链条式、多节拉杆式为主，但由于其操作的不是自由悬挂的重物，而是沿导向门槽作上下移动或者是绕着支绞作旋转运动的闸门。可靠性，安全系数低，很难精确的控制。随着经济和液压技术的不断发展，传动稳定的液压启闭机逐步取代了那些比较落后的绳毅式、链条式、多

4、节拉杆式的启闭机。作为一种比较完善而又经济的先进的传动装置，其动力机构为油缸，由于油缸能够产生很大的下压力，所以，当采用液压启闭机操作闸门下降时，闸门就无需加重，因此也就可以减少驱动装置的额定启升容量。1.2.1传统液压启闭机控制系统主要存在着以下缺点和局限性［2］首先，在硬件上，传统的液压启闭机控制系统通常是采用继电接触器线路来控制闸门的运行。这种系统的最大缺点就是线路复杂，维护工作繁重，操作麻烦，可靠性低，故障率高。另外，当控制系统需要改进时，就必须改变整个控制线路，实现起来十分麻烦。其次，在控制规模上，传统的液压启闭机控制系统通常只能对水电站的单个闸门的运行进行控制，而不能对整个

5、水电站进行自动控制。最后在远程通讯上，传统的液压启闭机控制系统的通讯功能基本没有，只能传送执行闸门的开、关、停等几个开关量信号，而根本不能传送整个水电站所有电气自动化设备的状态信号，更不说远程控制这些电气自动化设备，和根据电机组的生产需要自动调整闸门开度。1.2.2在液压启闭机控制系统中采用自动控制及监控的重要性鉴于液压启闭机控制系统控制的对象和工作的实际环境，在液压启闭机控制系统中采用自动控制及监控是十分必要的:首先，液压启闭机的控制系统不仅关系闸门的正常运行，而且还维系到当地的生命、财产安全。而早期的继电回路控制模式的液压启闭机控制系统采用人工手动控制，自动化程度低，操作一台闸门要

6、多人协同完成，因而操作耗时较长，生产效率极其低下，而且一旦遭遇多年罕见的洪水，可能延误泄洪，对大坝安全是一个潜在的隐患，因而提高液压启闭机控制系统的自动化程度是极其重要的任务。其次，通过在液压启闭机控制系统采用上位机监控，使得操作人员可通过上位机极其容易的控制各个闸门的开、闭及开度的大小，而且通过上位机中与实际现场同步的实时动画监控，操作人员无需到现场观察即可准确掌握到各个闸门所处的状态和其它设备的运行情况，使得水电站得以推行无人值班、少人值守的生产管理模式，提高了生产效率。1.2.3基于PLC的闸门远程监控系统提出一种典型的水闸自动化监控系统，其现地控制单元LCU(LocalCont

7、rolUnit)有的采用8位或16位单片机，致命的缺点是不便于扩充;而可编程控制器(ProgrammableLogicController)简称PLC因其具有逻辑判断、定时、计数、记忆和算术运算、数据处理、联网通信及PID回路调节等功能在闸门监控系统中得到了广泛的应用。PLC更符合工业现场的要求：高可靠性、强抗各种干扰的能力、编程安装使用简便、低价格长寿命。由于传统的液压启闭机控制系统存在控制线路复杂，维护工作繁重，可靠性低，不能对整个水电站进