【正文】 I 中小水電站水閘監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì) —— 下位機(jī)部分 摘要 隨著信息化 技術(shù) 在水利行業(yè)的大力推廣，作為水利信息化的重要組成部分的水閘監(jiān)控系統(tǒng)日益受到重視 。 如今在水閘監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)中，人們可以利用計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、 自動(dòng)控制技術(shù)、通信技術(shù)和傳感器技術(shù)，提高 系統(tǒng)的 自動(dòng)化的水平，對(duì)水利的發(fā)展 具 有重要意義。 本文首先對(duì)系統(tǒng)總體方案進(jìn)行了研究與設(shè)計(jì)，分析了系統(tǒng)的功能，確定了以集散控制系統(tǒng)作為整個(gè)控制系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，并對(duì)系統(tǒng)的軟、硬件予以了介紹。 隨后，本系統(tǒng)選定了具有起重量大、負(fù)載剛性大、自動(dòng)化程度高、安全可靠性好等特點(diǎn)的液壓?jiǎn)㈤] 機(jī)控制閘門升降。同時(shí)對(duì)液壓?jiǎn)㈤]過(guò)程中同步策略進(jìn)行了研究， 給出了 基于 電磁換向閥控制回路 的解決方案 。 同時(shí)，通過(guò) 研究 電機(jī) 軟啟動(dòng)原理，設(shè)計(jì)了軟啟動(dòng)控制電氣原理圖，并詳細(xì)介紹了電機(jī)軟啟動(dòng)的工作流程，實(shí)現(xiàn)了對(duì)電機(jī)的軟啟動(dòng)控制、運(yùn)行監(jiān)視和保護(hù)。 最后設(shè)計(jì)了 PLC 與閘門開(kāi)度儀、液位變送器等傳感器的連接，制定了閘門控制系統(tǒng)的具體流程，確定了 PLC 的型號(hào)，并繪制出了相應(yīng)的梯形圖程序。 關(guān)鍵詞 ： 集散控制系統(tǒng) 液壓?jiǎn)㈤] 軟啟動(dòng) 可編程控制器 梯形圖 The Design of Medium and Small Hydroelectric Power Station’s Sluice Monitoring System —— PLC Section ABSTRACT Along with the spread of information technology in water resource industry, the II sluice monitoring system, which is the important part of water resource industry, is concerned by more and more people. Nowadays, people can use some high technology means in the design of sluice monitoring system, such as puter work technology, automatic control technology, munications technology and sensor technology. These means can be used to improve the level of automation, and be profound for the development of water resource. Firstly, the paper studied and designed the overall program of the system, analyzed the function of the system, determined the distributed control system as the structure of the sluice monitoring system, and introduced the software and hardware of the system. Secondly, the system used hydraulic hoist which had characteristics of small volume, big lifting weight and rigid load, a high degree of automation, security, reliability and so on to control gate’s movements. And the paper studied the synchronized strategy of hydraulic hoist, designed a solution which is based on the control circuit of electromagic directional valve. Moreover, the paper studied the principle of the softstarter, designed the electrical schematics of the softstarting, introduced the work progress of the softstarting in detail, and achieved the control, surveillance and protection of the motor. Finally, we maked the PLC and the sensor, such as photoelectric encoder and pressure transmitter connection, established the process of the sluice monitoring system, determined the type of PLC, and designed the ladder diagram program. Key Words: DCS Hydraulic Hoist Softstarting PLC Diagram Program III 目 錄 第一章 緒論 ……………………………………………………………………………… 1 課題研究的目的與意義 ????????????????????????? 1 我國(guó)水電發(fā)展歷程及其展望 ??????????????????????? 1 本 論文研究的內(nèi)容 ??????????????????????????? 2 第 二 章 水閘控制系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)方案 ………………………………………… …… 3 水閘控制系統(tǒng)的研究背景 ???????????????????????? 3 系 統(tǒng)設(shè)計(jì)的基本要求 ?????????????????????????? 3 系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原則 ???????????????????????????? 3 系統(tǒng)功能分析????????????????????????????? 4 中央控制單元功能分析?????????????????????? 4 現(xiàn)地控制單元功能分析?????????????????????? 4 系統(tǒng)總體方案的確定 ?????????????????????????? 5 系統(tǒng)組成結(jié) 構(gòu)的確定??????????????????????? 5 系統(tǒng)通信方式的確定??????????????????????? 5 系統(tǒng)硬件組成?????????????????????????? 6 系統(tǒng)軟件組成?????????????????????????? 7 小結(jié)????????????????????????????????? 8 第三章 閘門的液壓?jiǎn)㈤]控制 ………………………………………………… … 9 概述??????????????????????? ?????????? 9 液壓控制回路及液壓元件簡(jiǎn)介 ?????????????????????? 10 液壓系統(tǒng)工作原理 ??????????????????????????? 11 閘門的 液壓?jiǎn)㈤]控制 ?????????????????????????? 11 閘門的升降控制????????????????????????? 11 啟閉機(jī)空載卸荷和過(guò)載保護(hù)???????????????????? 11 自動(dòng)防下滑功能??????????? ?????????????? 12 液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同步方案與策略研究????????????????????? 12 開(kāi)、閉環(huán)控制系統(tǒng)的介紹????????????????????? 12 同步控制策略的研究??????????????????????? 12 糾偏原理與控制流程研究????????????????????? 13 IV 小結(jié) ??????????????????????????????? 15 第四章 電機(jī)軟啟動(dòng)控制… ?????????????????? ? 16 軟啟動(dòng)器簡(jiǎn)介 ??????????????????????????? 16 軟啟動(dòng)器的基本概念 ????????????????????? 16 軟啟動(dòng)器的基本原理 .????????????????????? 16 軟啟動(dòng)與傳統(tǒng)啟動(dòng)的比較?????????????????????? 16 直接啟動(dòng)?????????????????????????? 16 Y△ 啟動(dòng) ?????????????????????????? 16 軟啟動(dòng)器起停 控制模式研究????????????????????? 17 電壓斜坡啟動(dòng)模式?????????????????????? 17 電流限幅啟動(dòng)模式?????????????????????? 18 突跳 +限流或突跳 +電壓?jiǎn)?dòng)模式???????????????? 18 電流斜坡啟動(dòng)模式?????????????????????? 19 軟停車模式????????????????????????? 19 軟啟動(dòng)器應(yīng)用分析?????????????????? ??????? 19 軟啟動(dòng)器電氣原理圖的設(shè)計(jì)????????????????????? 20 電機(jī)軟啟動(dòng)的電氣控制原理?????????????????? 21 電機(jī)軟啟動(dòng)的控制流程圖????????????????? 22 小結(jié) ??????????????????????????????? 22 第五章 PLC 的軟、硬件設(shè)計(jì) ……………………………………………… 23 PLC 的基本結(jié)構(gòu)?????????????????????????? 23 PLC 的硬件設(shè)計(jì)???? ?????????????????????? 23 總體控制要求的分析?????????????????????? 23 PLC 與液位變送器的連接???????????????????? 24 PLC 與閘門開(kāi)度儀的連接???????????????????? 24 PLC 的選型?????????????????????????? 26 PLC 的軟件設(shè)計(jì)?????????????????????????? 26 輸入量、輸出量的介紹??????????? ?????????? 27 PLC 控制系統(tǒng)的要求?????????????????????? 27 PLC 的梯形圖設(shè)計(jì)??????????????????????? 29 小結(jié)??????????????????????????????? 40 第六章 總結(jié)與展望………………………………………………………… 41 總結(jié) ??????????????????????? ? ??????? 41 V 展望?????????????????????????????? 41 參考文獻(xiàn) ……… …………………………………………………………… 42 致謝………………………………………………………………………… 43 1 第一章 緒 論 課題研究的目的與意義 從總體上來(lái)講 ， 我國(guó)雖然可以稱得上是一個(gè)地大物博、資源豐富的國(guó)家，但是由于我國(guó)的人口基數(shù)大，以至于我國(guó)的人均資源占有量 非常 有限，水資源更是如此。實(shí)際上 ， 我國(guó)是一個(gè)水資源相對(duì)短缺的國(guó)家， 不但 飲用水不足， 而 且 洪澇災(zāi)害頻發(fā)。因此 ， 如何提高水 資源的利用率 ，如何 有效預(yù)防洪澇災(zāi)害 ，是我國(guó) 亟待解決的問(wèn)題。本 論文 致力于閘門監(jiān)控系統(tǒng)的研究，通過(guò)提高控制系統(tǒng)的精 度， 來(lái) 提高 水資源利用率以及防洪抗旱能力 。 閘門監(jiān)控系統(tǒng)的建立，將大大提高信息采集的準(zhǔn)確性及傳輸?shù)臅r(shí)效性， 能夠 對(duì) 災(zāi)情的 發(fā)展趨勢(shì)做出及時(shí)、準(zhǔn)確的預(yù)測(cè) 。 一方面，閘門監(jiān)控系統(tǒng)可以隨著自動(dòng)化水平地提高而迅速發(fā)展，并且其控制水平日益完善?，F(xiàn)在閘門的啟閉操作不僅可以通過(guò)控制柜實(shí)現(xiàn)閘門的手動(dòng)控制，而且可以在距現(xiàn)場(chǎng)一定距離的控制中心進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，這樣即遠(yuǎn)離了惡劣的現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境，又提高了控制精度，可謂一舉多得。 另一方面 ， 閘門監(jiān)控系統(tǒng)的建立 是水利工 程 歷史性 的一個(gè) 轉(zhuǎn)變。水利工 程 要從過(guò)去重點(diǎn)對(duì)水資源的開(kāi)發(fā)、利用和治理，轉(zhuǎn)變?yōu)?更加 注重對(duì) 水資源的配置、節(jié)約和保護(hù)；要從過(guò)去重視水利工程建設(shè)，轉(zhuǎn)變?yōu)樽⒅胤撬こ檀胧┑慕ㄔO(shè)；要從過(guò)去對(duì)水量、 水質(zhì) 、水能的分別管理和對(duì)水的供、用、排、回收再利用過(guò)程的多家管理，轉(zhuǎn)變?yōu)閷?duì)水資源的統(tǒng)一配置、統(tǒng)一調(diào)度、統(tǒng)一管理。 總之， 閘門 監(jiān)控系統(tǒng) 作為水利系統(tǒng)最基層的工程之一 ， 在防洪抗災(zāi)中扮演了重要角色 。除了滿足水利部門的用水需求外，在防洪、保護(hù)工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人民生命財(cái)產(chǎn)安全以及 環(huán)境 保護(hù)等諸多方面都發(fā)揮了巨大的積極作用。 我國(guó)水電發(fā)展 歷程及 其展望 新中國(guó)成立后，水電發(fā)展翻開(kāi)了新的一頁(yè)。 解放初期 ，我國(guó)工業(yè)基礎(chǔ)極其薄弱，一切從頭開(kāi)