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基于PLC的水闸监控系统的设计及仿真实用文档doc.doc
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基于 PLC 的水闸监控系统的设
计及仿真【实用文档】doc
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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.
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最后,采用闸门监控系统可以为我们节省大量的人力、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,而不能对整个水电站进行自动控制。
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87226771/bg4.jpg)
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(Local C
ontrol Unit)有的采用8位或 16 位单片机,致命的缺点是不便于扩
![](https://csdnimg.cn/release/download_crawler_static/87226771/bg5.jpg)
充;而可编程控制器(Programmable Logic Controller)
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行自动控制,远程通讯能力欠缺等
缺点和局限性,所以越来越不能满足水电站的生产发展。
基于PLC 和液压启闭机控制系统的闸门监控系统,由于其控制
方式的优越性,使它非常有效地解决了传统液压启闭机控制系统存在
的缺点和局限性:
首先,在硬件上,由于基于 PLC 和液压启闭机控制系统,采用可编
程逻辑控制器与上位机组成的控制网络作为主要控制设备,所以控制
线路相对传统液压启闭机控制系统要简单的多,而且可靠性高,只需
要修改控制程序就可达到改善控制的要求.
其次,基于 PLC 和液压启闭机控制系统,采用的是分层分步式控制
结构,实现了对闸门的远程监控和多级管理。
1.3 论文的主要研究内容
本论文所设计的基于PLC的闸门控制系统,摒弃水电站闸门的传
统继电器控制和卷扬启闭机正反转控制闸门升降的模式;采用PLC
和液压控制的模式对闸门进行控制.将控制系统分为集中控制单元层
(上位机)、远程控制层(中心站)和现地控制层(现地设备)三级。
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