【導(dǎo)讀】越顯示其重要性和必要性，尤其是在我國(guó)水資源并不充裕的情況下，水資源必然成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)發(fā)展及人民生活水平提高的制約因素。從工程水利向數(shù)字水利轉(zhuǎn)變，從傳統(tǒng)水利向現(xiàn)代水利轉(zhuǎn)變。因而對(duì)水庫(kù)閘門監(jiān)控系統(tǒng)的研究，有利于我國(guó)水資源的。水位數(shù)據(jù)，為合理調(diào)度水資源提供第一手?jǐn)?shù)據(jù)資料。從而確定出當(dāng)前閘門的具體控制方案。慮提升閘門，當(dāng)關(guān)閉閘門時(shí)，情況與上述相反。在江河、湖泊發(fā)生洪水時(shí)，水位數(shù)據(jù)變化大，變化。的各項(xiàng)數(shù)居進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄，以及實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的實(shí)時(shí)，遠(yuǎn)程控制?？煽啃裕踩禂?shù)低，很難精確的控制。缸能夠產(chǎn)生很大的下壓力，所以，當(dāng)采用液壓?jiǎn)㈤]機(jī)操作閘門下降時(shí)，維系到當(dāng)?shù)氐纳?、?cái)產(chǎn)安全。而提高液壓?jiǎn)㈤]機(jī)控制系統(tǒng)的自動(dòng)化程度是極其重要的任務(wù)。態(tài)，分析故障原因，并及時(shí)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況做出相應(yīng)的調(diào)整和控制。在PLC網(wǎng)絡(luò)出現(xiàn)不可修復(fù)的故障情況下，操作人員還可啟用設(shè)置。在中控室內(nèi)的備用系統(tǒng)，對(duì)閘群進(jìn)行緊急手動(dòng)遠(yuǎn)程控制。

　　

【正文】 場(chǎng)設(shè)備的運(yùn)行參數(shù)或故障參數(shù)在現(xiàn)場(chǎng) PLC中處理、分析，在現(xiàn)場(chǎng)人機(jī)交互界面上顯示，并實(shí)時(shí)上傳到集控中心上位機(jī)中顯示或報(bào)警。 (3) 保護(hù)功能 (a) 限位保護(hù) :在現(xiàn)地閘門控制系統(tǒng)中， 使用軟硬件限位保護(hù)。硬件保護(hù)： 當(dāng)閘門正常運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)閘門開度達(dá)最大值而的任然開啟的這種情況，針對(duì)這種情況設(shè)置 一 個(gè)行程 開關(guān)。當(dāng) PLC檢測(cè)到行程開關(guān)動(dòng)作后將斷開閘門回路，使閘門立即停止開啟。同樣，當(dāng)閘門關(guān)閉時(shí)，也 設(shè)置 一個(gè)行程開關(guān)。使閘門停止工作。軟件 保護(hù) ： 采用軟 件的控制方式，通過旋轉(zhuǎn)編碼器傳遞的數(shù)據(jù)計(jì)算當(dāng)前閘門所處的位置，并在程序中設(shè)定上、下限位置。 （ b）電機(jī)急停保護(hù) 在現(xiàn)地三相動(dòng)力電源進(jìn)線處加設(shè)的 斷路器 ， 這種斷路器帶有 分勵(lì)脫扣器，具有智能分勵(lì)脫扣功能，適用于交流 50Hz(或 60Hz)，額定工作電壓為 230/400V，額定電流63A 的線路中，對(duì)線路進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制分?jǐn)嗷蜃詣?dòng)信號(hào)控制分?jǐn)?，同時(shí)對(duì)線路起過載和短路保護(hù)作用，當(dāng)線路 發(fā)生嚴(yán)重的過載或者短路及欠壓等故障時(shí)能自動(dòng)切斷電路。 在現(xiàn)地手動(dòng)控制操作無法正常停止閘門電機(jī)的運(yùn)動(dòng)時(shí)，現(xiàn)場(chǎng)操作人員通過現(xiàn)地控制柜上的“急?！遍_關(guān)直接控制 斷路器斷開 ，即直接切斷閘門電機(jī)的動(dòng)力電源。 在集中控制層控制時(shí)，可 由遠(yuǎn)端控制線路，通過信號(hào)線給斷路器和智能分勵(lì)脫扣器極上施加控制電壓，即信號(hào)電 壓，當(dāng) 需要遠(yuǎn)程控制斷路器斷開時(shí)，可以斷開信號(hào)電壓，則將斷路器斷開。 （ c）軟件保護(hù) :除以上的硬件保護(hù)措施外，現(xiàn)場(chǎng) PLC 還具有 :閘門失速、閘門下滑、上 /下越限等軟件保護(hù)程序。且現(xiàn)地層診測(cè)出的任何故障均需在本地顯示并上傳至集控中心。 (d) 電磁和防雷保護(hù) :每孔閘門的控制設(shè)備均置于一個(gè)防護(hù) 控制柜中。整個(gè)控制系統(tǒng)采用了專門的防雷和防電磁干擾的措施。 根據(jù)閘門控制系統(tǒng)中從站 PLC要求要有：與上位機(jī)較強(qiáng)的實(shí)時(shí)通訊能力；對(duì)于水位，閘位信息等 信息有很強(qiáng)的數(shù)據(jù)處理能力；對(duì)采 集來的信息要 有相當(dāng)數(shù)量的數(shù)字或模擬量輸入，輸出口 進(jìn)行輸入輸出 ；對(duì)于上位機(jī)下達(dá)的命令 執(zhí)行速度 要快。故從站選擇具有：循環(huán)周期短、處理速度高 。指令集功能強(qiáng)大、可用于復(fù)雜功能 。產(chǎn)品設(shè)計(jì)緊湊、可用于空間有限的場(chǎng)合 。模塊化結(jié)構(gòu)、適合密集安裝 。有不同檔次的 CPU、各種功能模塊和輸入輸出模塊可供選擇的 S7300PLC. 即從站采用 SMATIC S7300系列 CPU224 ,一個(gè)文本顯示屏(TOD110， 4行文本顯示 )、一個(gè) 16點(diǎn)數(shù)字量輸入的數(shù)字量模塊、一個(gè)ProfiBus一 DP總線模塊以及相應(yīng)的閘位計(jì)，水位計(jì)等傳感器 和 中間繼電器構(gòu)成，形成了一個(gè)具有完備控制能力的相對(duì)獨(dú)立的本地控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)具有完善的控制啟閉機(jī)和采集數(shù)據(jù)以及與集控層 PLC通訊等功能。 PLC在本地進(jìn)行閘門控制時(shí)主要有 4個(gè)方面的功能 :控制閘門啟閉、顯示相關(guān)信息、采集現(xiàn)地信息、接受保護(hù)系統(tǒng)的報(bào)警信息。 PLC的硬件配置及主要的輸入輸出信號(hào) 如圖 51所示。 圖 51 PLC的硬件配置及主要的輸入輸出信號(hào) 閘門控制方式分析 ［ 9］［ 19］ ［ 20］ 閘門控制分現(xiàn)地控制和遠(yuǎn)程控制。現(xiàn)地控制又包括現(xiàn)地自動(dòng)和現(xiàn)地手動(dòng)兩種控制方式，當(dāng)現(xiàn)地閘門控制裝置設(shè)置在 “自動(dòng)”控制狀態(tài)下， 現(xiàn)地控制單元的 PLC(從站 )接到開、關(guān)閘門命令信號(hào)，則通過PLC 程序自動(dòng)控制閘門開啟和關(guān)閉，當(dāng)設(shè)置在“手動(dòng)”控制狀態(tài)下，則通過現(xiàn)地控制柜上的開關(guān)、?？刂瓢粹o直接操作閘門；現(xiàn)地手動(dòng)控 制保證閘門在系統(tǒng)自動(dòng)控制功能產(chǎn)生故障的情況下，閘門的開啟、關(guān)閉，全開或全關(guān)。 遠(yuǎn)程控制也包括兩種控制方式： PLC總線控制和遠(yuǎn)程手動(dòng)控制， 都通過現(xiàn)場(chǎng) PLC對(duì)閘門液壓泵 進(jìn)行間接控制。 無論是遠(yuǎn)程 PLC總線控制還是手動(dòng)控制， PLC都將從集控層得到一個(gè)上升或下降的命令 (如果無上升或下降的命令，則表示發(fā)出的是停止命令 )。 不同的是在遠(yuǎn)程 PLC控制方式下，命令是集控層 PLC通過總線下達(dá)給現(xiàn)場(chǎng)PLC。如：在遠(yuǎn)程上位機(jī)的組態(tài)畫面中輸入閘門開度給定值，則上位機(jī)將這個(gè)命令下傳到集中控制層的 PLC中，集中控制層再將 現(xiàn)場(chǎng) PLC上傳上來的閘門當(dāng)前值，以及當(dāng)前現(xiàn)地閘門給定的開度值三者進(jìn)行比較，最終向現(xiàn)場(chǎng) PLC發(fā)出閘門控制命令，若為遠(yuǎn)程，自動(dòng)方式則就為遠(yuǎn)程自動(dòng)控制閘門。 遠(yuǎn)程手動(dòng)方式則是通過電氣硬接線，給現(xiàn)地 PLC的指定 DI接口一個(gè)電壓信號(hào)來傳達(dá)的。 控制方式的切換通過轉(zhuǎn)換開關(guān)來實(shí)現(xiàn) 。現(xiàn)地控制時(shí)，遠(yuǎn)程控制自動(dòng)被屏蔽。對(duì)于手動(dòng)操作主要是指在自動(dòng)控制 方式發(fā)生故障或不能正常完成某方面的操作運(yùn)行時(shí)使用，手動(dòng)控制只作為一種應(yīng)急的控制操作運(yùn)行方式或作為設(shè)備檢修維護(hù)時(shí)的特殊需要使用。 閘門的自動(dòng)控制 分為定開度控制和定流量控制。本控制系統(tǒng)中采用定開度控制，根據(jù)設(shè)定的閘門開度與通過現(xiàn)場(chǎng)采集上來的閘門開度數(shù)據(jù)值進(jìn)行比較來進(jìn)行閘門控制。 PLC控制程序設(shè)計(jì) ． 1 PLC控制程序流程圖 ［ 9］ ［ 25］ ［ 26］ 根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)控系統(tǒng)的控制要求， PLC程序包括：閘門自動(dòng)啟閉控制程序，升門子程序、降門子程序、停門子程序、自動(dòng)糾偏子程序 等 。 本論文給出 了： 閘門自動(dòng)啟閉控制程序 、升降控制 流程 圖。由于閘門實(shí)時(shí)開度值是閘門啟閉的依據(jù)，故也給出了閘門開度采集 的子程序。 對(duì)上述的流程圖做幾點(diǎn)說明：在閘門自動(dòng)啟閉控制程序中， （ 1）計(jì)算閘門左右開度差，置閘門糾偏標(biāo)志； （ 2） 判斷是遠(yuǎn)程還是現(xiàn)地控制，對(duì)應(yīng)比較閘門實(shí)際開度值與給定值，比較的結(jié)果就決定了閘門是 升門、降門、還是停門。 （ 3）判斷是自動(dòng)控制還是手動(dòng)控制，若為自動(dòng)控制則根據(jù)程序中，根據(jù)程序中已置位的標(biāo)志直接去執(zhí)行相應(yīng)的程序。而若為手動(dòng)控制則根據(jù)相應(yīng)的操作手動(dòng)給相應(yīng)的標(biāo)志置位，最后調(diào)用相應(yīng)的程序，完成 操作。 PLC 控制軟件編程 PLC承擔(dān)著液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行的控制任務(wù)，程序設(shè)計(jì)應(yīng)加強(qiáng)軟件功能，并遵循嚴(yán)格的連鎖關(guān)系，以提高系統(tǒng)可靠性。采用 西門子 專用的STEP7編程 語(yǔ)言，該軟件 有 豐富的指令集、預(yù)先編制的功能塊、 符號(hào)表統(tǒng)一管理功能使得編程快捷簡(jiǎn)便。 并且 采用模塊化結(jié)構(gòu)及標(biāo)準(zhǔn)功能塊調(diào)用方式，把許多分立的功能塊 (FB)、程序塊 (PB)、組織塊 (OB),和數(shù)據(jù)塊 (DB)組織起來，并通過調(diào)用語(yǔ)句 JU / JC規(guī)定程序塊的執(zhí)行順序，增強(qiáng)了程序的可讀性和易維護(hù)性 . 本論文中 給出 1閘門的變 量表 51和 1閘門的子程序 ［ 23］［ 27］ ，包括： 1液壓泵啟動(dòng)程序、計(jì)算閘門左右偏差程序、閘門左右糾偏程序、比較閘門實(shí)際開度值與現(xiàn)地 /遠(yuǎn)程開度給定值子程序、以及閘門升門、降門、停門子程序。 本章小結(jié) 本章介紹了閘門監(jiān)控系統(tǒng)具體的實(shí)現(xiàn)過程，包括：現(xiàn)地控制級(jí)的實(shí)現(xiàn)和集中控制級(jí)的實(shí)現(xiàn)；分析了現(xiàn)地控制級(jí)和集中控制級(jí)的功能，分別給出了他們的硬件，以及具體的實(shí)現(xiàn)過程；設(shè)計(jì)出了電氣控制線路， PLC控制程序的流程圖以及控制程序。 參考文獻(xiàn) [1]中國(guó)水力資源概述 .中國(guó)農(nóng)村水電及電氣化信息網(wǎng)， [2]朱亞東 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