基于plc的水库闸门控制系统设计

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1、基于PLC的水库闸门控制系统设计珠江水利科学研究院广东广州510000为提高水库闸门的控制系统的可靠性、安全性、稳定性，使得水库闸门控制系统安全、稳定、可靠地运行，木文以某水库闸门为研究对象，采用可编程控制器（PLC）设计了一套水库闸门控制系统，并从系统硬件、软件、上位机等对该设计进行了详细的介绍，以望能为类似设计提供参考借鉴。关键词：水库闸门；PLC;系统硬件设计；系统软件设计；上位机设计引言随着我国网络信息技术的发展及信息化进程的加快，自动控制技术、计算机网络技术、传感器技术、通信技术等技术也被引入到水库闸门的控制系统中，使得水库闸门的控制系统也由传统的继电

2、器一接触器控制方式向自动化集成水平更高的自动闸门控制方式发展。将PLC应用于水库闸门控制系统中，能够有效提高系统的管理效率、运行能力，降低人力资源成木，减少人为操作失误。对此，笔者对基于PLC的水库闸门控制系统设计进行了介绍。1系统组成及硬件设计该系统设计以某水库的溢洪道和泄洪洞的18孔闸门作为研宄对象。系统设计方案以“无人值班、少人值守”为原则，以可编程控制器（PLC）为核心，采用分层、分布式组网，且综合运用传感器技术自动采集现场状况，通过以太网通信技术实现数据传送至远程监控室，便于上位机监视现场，从而实现了闸门的远程监控。水闸远程监控系统拓扑结构见图1。图1

3、水闸远程监控系统拓扑结构图1.1系统组成该系统网络结构分现地级、监控级和管理级三个等级。距闸门越近，控制级别越高。（1）现地级。处于网络的最底层，其控制级别最高。PLC作为网络节点的形式挂靠在工业以太网上。现场电气控制柜中的智能仪器负责采集测量闸门用的编码器、荷重仪的数据，然后将此信号通过RS485接口传送到PLC中；液位仪的数据直接由PLC的模拟量模块采集；同吋现场电气控制彬可直接控制启闭机的起停，PLC的I/O模块也可直接采集并控制这些开关量。PLC模块中的模拟量和开关量数据都传送到触摸屏中显示，经处理后传送到上层网络。(2)监控级。主要包括局域网内的监控主

4、机和服务器等。通过工、Ik以太网交换机将PLC、操作员站和工程师站的主机联系，传输介质为光纤，传输速率为10Mbps,抗干扰能力强，采用星型拓扑结构，其优点是任何一个节点故障，对其他节点的工作不产生影响。(3)管理级。处于网络的最上层，也称远程监控层，控制级别最低。此局域网与管理层的内部信息网相连通，采用浏览器的方式即可观察水库的设备和周围环境的信息，实现监测、控制、管理和调度的一体化。1.2系统硬件设计闸门监控系统的硬件主要由现地控制单元、PLC控制单元、人机界面单元和通信设备单元四部分组成。(1)现地控制单元。主要由主冋路、控制冋路和传感器信息采集三部分组成

5、。主冋路和控制冋路使用的器件主要奋断路器、接触器、熔断器、继电器、指示灯和按钮等；传感器信息采集包括带冇RS485接口的绝对型编码器、荷重传感器及电参数模块等。(2)PLC控制单元。本系统选用了施耐德Premium系列的PLC作为主要控制器，选用TSX573623作为整个过程的中心控制单元，通过以太网模块ETYPORT与工业以太网相连接。另外，还配置了电源模块(PSY)、数字量输入模块(DEY)、数字量输出模块(DSY)及模拟量输入模块(AEY)等。(3)人机界面单元。放置于现场的触摸屏选用施耐德系列XBTGT5330,可通过其配有的Rj45接UI连接到以太网上

6、建立通讯；操作员站和工程师站选用研华IPC-610/AIMB-763VG/E53002.6G/1G/160G工控机作为主机，另配置19寸液晶显示器、UPS电源、打印机。工控机中装有组态王(KingView)6.53版组态软件，实现对水库数据信息的监控。(1)通信设备单元。通信选用工业以太网交换机TP-LINK系列产品TL-SL1226,符合IEEE802.3以太网标准，传输速率为10/100/1000Mbps，具冇组网灵活、结构先进、使用简单、安装方便、性能优越等特点。在本系统中，PLC、触摸屏及工控机均可通过工业交换机实现数据的相互传输。鉴于主机位置分布较广，

7、故选用光纤收发器实现远距离传输，光纤收发信号具冇高可靠性、远距离传输等特点。2系统软件设计该系统编程软件采用施耐德公司的PL7PROV4.4版本，采用模块式结构编制程序，将复杂的控制任务划分为各个子任务，由相应的程序块执行，主程序可通过不断调用子程序实现系统的数据采集、过程控制和保护等复杂的控制算法。闸门的控制方式分为现地手动控制、现地自动控制和远方自动控制3种，并设冇通道报警、掉电报警、限位报警、过流过压保护等。一旦发生故障，则发出声光报警，故障解除后才可重启闸门。闸门程序控制流程见图2。图2系统程序流程图3模糊控制闸门控制着水的流量，但流量控制系统具奋吋变性

8、、非线性及不确定性等特点