基于plc的中小型水电站闸门监控系统探讨

《基于plc的中小型水电站闸门监控系统探讨》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在学术论文-天天文库。

1、基于PLC的中小型水电站闸门监控系统探讨[摘要]PLC技术在水电站控制系统中的应用实现了电站减人增效，提高了设备安全运行水平，而且实现了电站无人或少人值班的运行模式。本文对基于PLC的中小型水电站闸门监控系统进行了分析探讨。[关键词]水电站；PLC技术；闸门监控中图分类号：TV523文献标识码：A文章编号：1009-914X（2014）20-0043-021.水电站闸门监控系统的功能和结构1.1水电站闸门监控系统的功能中小型水电站闸门监控系统完成的功能主要有（1）具备控制水电站所有闸门开启或关闭到指定开度、事故状

2、态下紧急落门及紧急抱闸刹车等闸门控制功能.（2）具备水电站上下水位数据的采集和处理、闸门位移数据的采集和处理、控制闸门电气开关柜的数据采集和处理等闸门运行状态信号的采集和处理功能.（3）具备对下位机传来的数据进行计算、判断、上报和报警等功能.（4）具有对闸门出现片滞、飞车、粘连、下滑、越限等现象时一的保护功能.（5）监控中心与现地控制单儿都具有人机联系和通信功能.（6}在线运行时一具有对闸门LCU的硬件及软件进行自诊断能力。81.2水电站监控系统的结构根据当前我国中小型水电站闸门监控系统的要求，闸门监控系统通常设

3、置闸门监控中心和闸门现场控制单元LCU两个控制层，两层之间通过以太网进行通信和联系，其结构如图1。闸门监控中心主要负责集中监视和控制、运行记录和指导、自诊断和报警、上下层通信、培训及开发等方面的功能.闸门现场控制单LCU主要包括PLC控制器、闸门开度及水位等电测量传感器和闸门动力执行机构等.PLC控制器是闸门现场控制单儿的核心，其主要功能是读取和接收各类传感器的信息，在本级存储和处理之后，上传至闸门监控中心，并按照监控中心发出的指令进行现场控制.若与监控中心失去联系，亦能通过自诊断功能或人土对现场进行控制和保护.

4、传感器则主要包括闸门开度传感器、水位传感器、电量传感器等.闸门动力执行机构主要包括电机、油泵、阀组以及其他驱动或控制设施等。2.闸门监控系统现场控制单元PLC的选择与设计2.1现场控制单PLC的控制要求闸门监控系统现场控制单8PLC需要处理和控制多路现场设备，其核心要求是控制闸门的启闭.一般情况下，PLC控制单儿通过执行用户预先编好的程序，来控制电磁阀的得失电，来实现对闸门的升降控制、同步纠偏控制、下滑报警控制及紧急抱闸刹车等.水电站水位测量则是在上下游水位装两个水位传感器，水位传感器与PLC的模拟量模块相连接，

5、再通过PLC把测量值送至监控中心，监控中心根据水位的变化，对闸门来进行控制.水电站闸门的开度则是在闸门的两侧装上闸门开度仪，闸门开度仪与PLC通常采用并行连接，直接以数字量送入PLC的输入模块中，再与预设的闸门开度进行比较，对闸门进行纠偏、全启闭的控制以及自动防下滑的报警控制.闸门监控系统现场控制单儿控制功能主要包括：（1）能够接收监控中心的运行指令，并向监控中心发送现场采集的各类设备运行实时一参数与状态信号.（2）能够根据监控中心的指令对水电站各台闸门实施自动控制和单门操作.（3）能够在现场实时进行闸门控制范围

6、调整.（4）在失去监控中心联系时，能够进行系统自诊断，对现场进行控制和保护.同时一具备现进行人土操作控制。2.2PLC的选择与设计由于闸门监控系统现场控制单儿需要处理和控制的现场设备和信号较多，由电机引起的电磁干扰较强，闸门所在地湿度较大，同时水中常有杂物阻塞，使得闸门监控系统所处的现场环境还是较为恶劣，因此要合理选择PLC控制器.8对于中小型水电站闸门监控系统现地PLC控制器可根据闸门控制实际情况，一般可以选用美国通用电气（GE）公司生产的90-30系列产品或西门子公司的S7-300系列产品.以GE90-30系

7、列产品为例，它的CPU功能强大，内装有PID控制算法，具有结构化编程、间接寻址、中断控制等功能模块，能完成复杂的操作.此外还有高速计数器模块、轴定位模块、BASIC和C语言协处理器模块及Genius通讯模块等特殊模块可供用户选择.它开关量I/0和模拟量I/0丰富，具有简化启动和故障自诊功能，既可以作为单独的PLC控制器来使用，也可以与其它PLC组成分布式大型控制系统，在功能上完全能够满足中小型水电站闸门监控系统的需求。GE90-30系列PLC可选用IC693CPU360型CPU模块，它拥有240K可配置内存，4K

8、I/0存储区，支持8个机架，内置一个RS-485端口和一个SNP通信串口，使用的内部电源为670mA@5SVDC.通信方式可选用TCP/IPMODBUS协议下标准型号网络接口形式，经Profibus-DP与ModbuS协议转换网关，连接到PROFI-BUS-DP现场总线，实施与以太网的链接与通信.3.闸门监控系统现场控制单元PLC软件的设计3.1控制算法采用PID控制技术