水闸监控系统的设计(下位机)

I中小水电站水闸监控系统的设计——下位机部分摘要随着信息化技术在水利行业的大力推广，作为水利信息化的重要组成部分的水闸监控系统日益受到重视。如今在水闸监控系统的设计中，人们可以利用计算机网络技术、自动控制技术、通信技术和传感器技术，提高系统的自动化的水平，对水利的发展具有重要意义。本文首先对系统总体方案进行了研究与设计，分析了系统的功能，确定了以集散控制系统作为整个控制系统的结构，并对系统的软、硬件予以了介绍。随后，本系统选定了具有起重量大、负载刚性大、自动化程度高、安全可靠性好等特点的液压启闭机控制闸门升降。同时对液压启闭过程中同步策略进行了研究，给出了基于电磁换向阀控制回路的解决方案。同时，通过研究电机软启动原理，设计了软启动控制电气原理图，并详细介绍了电机软启动的工作流程，实现了对电机的软启动控制、运行监视和保护。最后设计了PLC与闸门开度仪、液位变送器等传感器的连接，制定了闸门控制系统的具体流程，确定了PLC的型号，并绘制出了相应的梯形图程序。关键词：集散控制系统液压启闭软启动可编程控制器梯形图TheDesignofMediumandSmallHydroelectricPowerStation’sSluiceMonitoringSystem——PLCSectionABSTRACTAlongwiththespreadofinformationtechnologyinwaterresourceindustry,theIIsluicemonitoringsystem,whichistheimportantpartofwaterresourceindustry,isconcernedbymoreandmorepeople.Nowadays,peoplecanusesomehightechnologymeansinthedesignofsluicemonitoringsystem,suchascomputernetworktechnology,automaticcontroltechnology,communicationstechnologyandsensortechnology.Thesemeanscanbeusedtoimprovethelevelofautomation,andbeprofoundforthedevelopmentofwaterresource.Firstly,thepaperstudiedanddesignedtheoverallprogramofthesystem,analyzedthefunctionofthesystem,determinedthedistributedcontrolsystemasthestructureofthesluicemonitoringsystem,andintroducedthesoftwareandhardwareofthesystem.Secondly,thesystemusedhydraulichoistwhichhadcharacteristicsofsmallvolume,bigliftingweightandrigidload,ahighdegreeofautomation,security,reliabilityandsoontocontrolgate’smovements.Andthepaperstudiedthesynchronizedstrategyofhydraulichoist,designedasolutionwhichisbasedonthecontrolcircuitofelectromagneticdirectionalvalve.Moreover,thepaperstudiedtheprincipleofthesoft-starter,designedtheelectricalschematicsofthesoft-starting,introducedtheworkprogressofthesoft-startingindetail,andachievedthecontrol,surveillanceandprotectionofthemotor.Finally,wemakedthePLCandthesensor,suchasphotoelectricencoderandpressuretransmitterconnection,establishedtheprocessofthesluicemonitoringsystem,determinedthetypeofPLC,anddesignedtheladderdiagramprogram.KeyWords:DCSHydraulicHoistSoft-startingPLCDiagramProgramIII目录第一章绪论………………………………………………………………………………11.1课题研究的目的与意义…………………………………………………………………11.2我国水电发展历程及其展望……………………………………………………………11.3本论文研究的内容………………………………………………………………………2第二章水闸控制系统的总体设计方案………………………………………………32.1水闸控制系统的研究背景………………………………………………………………32.2系统设计的基本要求……………………………………………………………………32.3系统的设计原则…………………………………………………………………………32.4系统功能分析……………………………………………………………………………42.4.1中央控制单元功能分析…………………………………………………………42.4.2现地控制单元功能分析…………………………………………………………42.5系统总体方案的确定……………………………………………………………………52.5.1系统组成结构的确定……………………………………………………………52.5.2系统通信方式的确定……………………………………………………………52.5.3系统硬件组成……………………………………………………………………62.5.4系统软件组成……………………………………………………………………72.6小结………………………………………………………………………………………8第三章闸门的液压启闭控制……………………………………………………93.1概述………………………………………………………………………………………93.2液压控制回路及液压元件简介…………………………………………………………103.3液压系统工作原理………………………………………………………………………113.4闸门的液压启闭控制……………………………………………………………………113.4.1闸门的升降控制…………………………………………………………………113.4.2启闭机空载卸荷和过载保护……………………………………………………113.4.3自动防下滑功能…………………………………………………………………123.5液压启闭机同步方案与策略研究………………………………………………………123.5.1开、闭环控制系统的介绍………………………………………………………123.5.2同步控制策略的研究……………………………………………………………123.5.3纠偏原理与控制流程研究………………………………………………………13IV3.6小结…………………………………………………………………………………15第四章电机软启动控制……………………………………………………164.1软启动器简介………………………………………………………………………164.1.1软启动器的基本概念………………………………………………………164.1.2软启动器的基本原理.………………………………………………………164.2软启动与传统启动的比较…………………………………………………………164.2.1直接启动……………………………………………………………………164.2.2Y-△启动……………………………………………………………………164.3软启动器起停控制模式研究………………………………………………………174.3.1电压斜坡启动模式…………………………………………………………174.3.2电流限幅启动模式…………………………………………………………184.3.3突跳+限流或突跳+电压启动模式…………………………………………184.3.4电流斜坡启动模式…………………………………………………………194.3.5软停车模式…………………………………………………………………194.4软启动器应用分析…………………………………………………………………194.5软启动器电气原理图的设计………………………………………………………204.5.1电机软启动的电气控制原理………………………………………………214.5.2电机软启动的控制流程图……………………………………………224.6小结…………………………………………………………………………………22第五章PLC的软、硬件设计………………………………………………235.1PLC的基本结构……………………………………………………………………235.2PLC的硬件设计……………………………………………………………………235.2.1总体控制要求的分析…………………………………………………………235.2.2PLC与液位变送器的连接……………………………………………………245.2.3PLC与闸门开度仪的连接……………………………………………………245.2.4PLC的选型……………………………………………………………………265.3PLC的软件设计……………………………………………………………………265.3.1输入量、输出量的介绍………………………………………………………275.3.2PLC控制系统的要求…………………………………………………………275.3.3PLC的梯形图设计……………………………………………………………295.4小结…………………………………………………………………………………40第六章总结与展望…………………………………………………………416.1总结…………………………………………………………………………………41V6.2展望………………………………………………………………………………41参考文献……………………………………………………………………42致谢…………………………………………………………………………431第一章绪论1.1课题研究的目的与意义从总体上来讲，我国虽然可以称得上是一个地大物博、资源丰富的国家，但是由于我国的人口基数大，以至于我国的人均资源占有量非常有限，水资源更是如此。实际上，我国是一个水资源相对短缺的国家，不但饮用水不足，而且洪涝灾害频发。因此，如何提高水资源的利用率，如何有效预防洪涝灾害，是我国亟待解决的问题。本论文致力于闸门监控系统的研究，通过提高控制系统的精度，来提高水资源利用率以及防洪抗旱能力。闸门监控系统的建立，将大大提高信息采集的准确性及传输的时效性，能够对灾情的发展趋势做出及时、准确的预测。一方面，闸门监控系统可以随着自动化水平地提高而迅速发展，并且其控制水平日益完善。现在闸门的启闭操作不仅可以通过控制柜实现闸门的手动控制，而且可以在距现场一定距离的控制中心进行远程控制，这样即远离了恶劣的现场环境，又提高了控制精度，可谓一举多得。另一方面，闸门监控系统的建立是水利工程历史性的一个转变。水利工程要从过去重点对水资源的开发、利用和治理，转变为更加注重对水资源的配置、节约和保护；要从过去重视水利工程建设，转变为注重非水利工程措施的建设；要从过去对水量、水质、水能的分别管理和对水的供、用、排、回收再利用过程的多家管理，转变为对