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摘要:傳統(tǒng)的液壓啟閉機控制系統(tǒng)通常是采用繼電接觸器線路來控制閘門的運行
關(guān)鍵詞:閘門;plc
在水工建筑物的固定式和移動式機械中占有重要地位的閘門啟閉機械
隨著經(jīng)濟和液壓技術(shù)的不斷發(fā)展,傳動穩(wěn)定的液壓啟閉機逐步取代了那些比較落后的繩毅式
一種典型的水閘自動化監(jiān)控系統(tǒng),其現(xiàn)地控制單元lcu(local control unit)有的采用8位或16位單片機
,致命的缺點是不便于擴充;而可編程控制器(programmable logic controller)簡稱plc因其具有邏輯判斷、定時、計數(shù)、記憶和算術(shù)運算、數(shù)據(jù)處理、聯(lián)網(wǎng)通信及pid回路調(diào)節(jié)等功能在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中得到了廣泛的應(yīng)用。plc更符合工業(yè)現(xiàn)場的要求:高可靠性、強抗各種干擾的能力、編程安裝使用簡便、低價格長壽命。由于傳統(tǒng)的液壓啟閉機控制系統(tǒng)存在控制線路復(fù)雜,維護工作繁重
,可靠性低,不能對整個水電站進行自動控制,遠(yuǎn)程通訊能力欠缺等缺點和局限性1分布式監(jiān)控系統(tǒng)的介紹
在我國的自動化控制領(lǐng)域中自動化控制系統(tǒng)主要分為分布式監(jiān)控系統(tǒng)和集中式監(jiān)控系統(tǒng)。分布式監(jiān)控系統(tǒng)以控制對象分散為主要特征
2分布式系統(tǒng)在閘門監(jiān)控系統(tǒng)中的運用
控制系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)
現(xiàn)地控制層的每孔閘門配置一個現(xiàn)地plc
,收集閘位、水位和各種現(xiàn)場開關(guān)量、模擬量信息并上傳至集控層plc,同時接受集控plc的命令并通過接口執(zhí)行。集控層plc主要目的是作為上位機和現(xiàn)地plc交互信息的硬件中轉(zhuǎn)站,有著速度快、功能強大和穩(wěn)定性高等特點。集控層上位機的人機交互系統(tǒng)一般由相應(yīng)的組態(tài)軟件構(gòu)成,在監(jiān)控閘群系統(tǒng)的同時,肩負(fù)著與遠(yuǎn)程監(jiān)控層交互信息的功能,因此遠(yuǎn)地監(jiān)控層也可通過公眾網(wǎng)絡(luò)或?qū)S镁W(wǎng)絡(luò)實時監(jiān)測閘群控制的狀況。具體來說
,該控制方案有著以下顯著優(yōu)點:(1)現(xiàn)地plc功能強大:由于是工業(yè)級產(chǎn)品,現(xiàn)地層plc均為模塊化結(jié)構(gòu)
,設(shè)計、安裝、維護非常方便;且功能強大、穩(wěn)定性高、可擴展性強;設(shè)備接口種類的選擇面也很廣。(2)集控層功能增強:集控層在上位機和現(xiàn)地plc之間加設(shè)了高性能的主控plc
,作為硬件的信息中轉(zhuǎn)站,使得集控層工作更穩(wěn)定;同時,由于分擔(dān)了上位機的大部分工作,因此上位機可增加上傳通訊的功能,使得建立遠(yuǎn)地監(jiān)控層成為現(xiàn)實。(3)增加了遠(yuǎn)地監(jiān)控層:在閘群控制的發(fā)展方向上,江河流域控制以及跨流域控制是其中重要的一項內(nèi)容
。因此,遠(yuǎn)地監(jiān)控層的建立成為必然趨勢,而plc系統(tǒng)的強大功能為其建立打下了堅實的基礎(chǔ)。3閘門監(jiān)控系統(tǒng)的主從站plc選擇
3.1閘門監(jiān)控系統(tǒng)從站plc的選擇
閘控系統(tǒng)從站plc主要用于接受主站命令和上傳現(xiàn)場信息
,因此較強的實時通訊能力是必備的。由于現(xiàn)場的閘位信息3.2閘控系統(tǒng)的主站plc選擇
閘控系統(tǒng)的主站在整個控制系統(tǒng)中起到了承上啟下的關(guān)鍵中樞作用
。對于下級的現(xiàn)地層設(shè)備來說,它負(fù)責(zé)實時收集全部閘門現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信息,并下達(dá)相應(yīng)的操作命令;對于上級的上位機操作系統(tǒng)來說,它負(fù)責(zé)處理各種現(xiàn)場上傳的狀態(tài)信息并將相應(yīng)的信息上傳給上位機用于顯示和判斷,同時也接受上位機下達(dá)的命令。因此,在主站plc選擇上,選擇s7-400 系列plc。4閘門控系統(tǒng)的通訊方式
閘控系統(tǒng)在現(xiàn)場控制層面
,采用了porfibus一dp工業(yè)現(xiàn)場總線作為集控層與現(xiàn)地層之間的通訊方式。從站plc通過profibus一dp總線與集中控制層的主站plc采用主——從方式連網(wǎng)通訊,現(xiàn)場各種外圍設(shè)備的狀態(tài)信息均通過從站上傳到主站中,同時主站也通過分布在相應(yīng)閘門旁的從站向現(xiàn)場控制和保護設(shè)備發(fā)送命令。在集中控制層面,采用的工業(yè)以太網(wǎng)的通訊方式。主站plc通過以太網(wǎng)口直接與上位機連接,采用以太網(wǎng)通訊的方式與上位機交互信息。上位機采用wincc軟件對現(xiàn)地控制層和集中控制層進行組態(tài)和建立人機交互界面。profibus-dp經(jīng)過優(yōu)化的高速
、廉價的通信連接,專為自動控制系統(tǒng)和設(shè)備己分散的i/0之間通信設(shè)計,使用profibus-dp模塊可取代價格昂貴的24v或0~20ma并行信號線。profibus-dp用于分布式控制系統(tǒng)的高速數(shù)據(jù)傳.輸。profibus-dp的基本功能有:dp主站和dp從站間的循環(huán)用戶數(shù)據(jù)傳送
;各dp從站的動態(tài)激活和解除激活;檢查dp從站的組態(tài);強大的診斷功能與傳統(tǒng)的控制方法相比
對于大范圍
、大規(guī)模i/ o的分布式系統(tǒng),profibus節(jié)省了大量的線纜,i/o模塊及電纜敷設(shè)工程費用,從而減少了工程成本.綜上所述,profibus現(xiàn)場總線技術(shù)對于閘門監(jiān)控系統(tǒng)提供了可行的解決方案,代表著控制技術(shù)數(shù)字化、智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展方向,具有廣闊的應(yīng)用前景。5總結(jié)
本論文主要淺要討論基于plc的閘門控制系統(tǒng)
參考文獻:
[1]高偉.基于profibus-dp現(xiàn)場總線的閘門監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)[j]. 西安石油學(xué)院學(xué)報
[2]顧燕