基于变频调速与以太网通信闸门监控系统

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1、第4期水利信息化NO．42011年8月肠terResourcesInformatizationAug．，2011基于变频调速和以太网通信的闸门监控系统赵旭，韩东伟，三月(新疆维吾尔自治区风能研究所，新疆乌鲁木齐830000)摘要：介绍如何将变频调速和以太网通信技术应用于闸门监控系统。详细说明监控系统的总体方案，PLC、变频调速器、闸门开度测量等控制单元设计，可编程控制器软件中的模拟量处理、分段线性化、开门控制流程设计，上住机软件开发等。分析系统在农一师塔里木灌区胜利水库闸门监控中应用的效果和一些关键环节的处理方法。关键词：变频

2、调速；闸门监控；组态软件；以太网；PLC中图分类号：TP393．11；TV663文献标识码：A文章编号：l674—9405(2011)04—0025—030引言1系统的总体方案闸门监控系统中，现地控制单元与分中心上位胜利水库闸门监控系统采用3层网络结构，调机多采用现场总线或RS-485进行通信，在分中心设度中心设在农一师塔里木水利管理处；控制分中心置1台通信工作站来完成与调度层的信息交换。这设在胜利水库管理站；现地控制单元设在水库放水种通信网络结构较为复杂，具有可靠性低，维护量闸房内。现地控制单元与控制分中心采用100M以大等

3、缺点。近几年以太网技术已广泛应用于水利工太网通信，通信介质为单模6芯光纤。在管理站和程之中，具有传输信息量大、易于安装和兼容性好调度中心各设置1台闸门监控工作站，调度中心的的优点，将其应用于闸门监控系统，可简化现有系监控工作站通过租用电信的2M电路可直接访问现统的网络结构，降低系统建设和运行维护成本，大地控制单元，实现闸门的远程监控。幅提高数据传输的效率_lJ。系统采用PLC作为主控制器，控制器配有以太将变频调速技术引入到闸门监控系统中，在闸网扩展模块，可将PLC连接到以太网实现远程编程门启闭的初始过程，降低电机的转速，采用恒

4、转矩和监控。变频器配置为恒转矩的控制模式。上位机的控制模式来控制闸门的启闭，这种控制方式可有软件采用工业组态软件进行二次开发。系统采用恒效降低启闭设备机械部分的冲击，大幅提高闸门启力收绳装置配合25位多圈绝对编码器来测量闸门的闭的控制精度。开度，编码器与PLC模块采用SSI串行总线连接。胜利水库位于新疆阿克苏河最下游的农一师塔里木灌区，在阿克苏、和田、叶尔羌这3个河汇合2现地控制单元设计口的东侧，塔河南岸。胜利水库闸室采用开敞式结构，闸室段长l1．04ITI，闸孔设计3弧形钢闸门，现地控制单元由主控制器、控制及动力电源、每孔净

5、宽4nl，总净宽121TI。每孔闸门尺寸4．01TI人机界面、变频控制盘、闸门开度仪等组成。×3．8m，共采用卷扬式双吊点启闭机3台，电机功2．1可编程控制器率3×7．5kW。现利用变频调速和以太网通信等技闸门监控系统的PLC采用$7-300系列。根据系术开发了闸门监控系统。统要求，PLC总体配置如下：1)CPU选用CPU315一收稿日期：201卜02一Ol作者简介：赵旭(1977一)，男，甘肃武威人，工程师，主要从事风电技术研究和水利自动化工作。水利信息化2011(4)2DP，内存RAM扩展到128k；2)数字量输入模块程、

6、通讯服务、运行状态显示8个部分。(DI)选用SM321，共2块(32点／块)，处理64点输3．1模拟量处理‘入信号；3)数字量输出模块fDO)选用SM322，共工程共采集模拟量8·路，包括3路电机电压、电2块(】6点／块)，处理32点输出信号；4)模拟量输入流，以及电机转速等，以上信号均为4～20mA电流模块【AI)选用SM331，共1块(8点／±央)，处理8点信号，因此需要将采集到的测量值转化为实际值。下输入信号；5)编码器输入模块(SM)选用SM338，面以电压转化为例，说明模拟量信号的处理过程。共1块f3路／块)；6)通

7、信模块：选用CP343-1，SM33l模拟量采集卡量程为0～20mA，对应的共l块，为10／100M以太网接口。数值是0～27648：电压变送器的量程为4～20mA，SM338模块是功能扩展模块，可连接3路支持对应的电压是0~500v；设电流信号为4mA，对SSI串行总线的绝对编码器，传输速率可达1Mbps，应的采集卡数值为I(4×27648)／20=5530；转具有接线简单、响应速度快等优点。模块只需简单换系数k：(500—0)／(27648-5530)：转换后电压的配置和编程就可实现连接。值=k(4一I)，其中，测为采集卡

8、测量值。2．2变频调速器3．2分段线性化工程选用通用型变频器作为电机的驱动单元用弧形门闸门开度的测量与实测值之间存在着一于控制三相交流电动机速度的变频器，采用绝缘栅定的非线性关系，因此需要对测量值进行分段线性双极型晶体管(IGBT)作为功率输出器件，脉冲宽化处理，将其转化为实