基于PLC的水电站闸门监控系统的研究

论文摘要

随着信息化在水利行业的大力推广,作为水利信息化重要组成部分的水闸自动化监控系统也日益受到重视。而水利现代化的发展,资源调度自动化的要求,要求设计出高可靠性的闸门监控系统,要求闸门监控系统具有网络通信能力,远程监控能力,具有较好的网络扩展容量及较多的系统冗余量,使设计出的系统在信息化、自动化、可视化等方面满足现实的及今后一段时间的需要。课题以四川薛城水电站为研究对象,着重研究了以PLC为控制核心,对大、中型水电站的闸门监控系统实现自动控制的方法。本文从系统集成的角度出发,对监控系统做了整体方案设计并对相关设备进行了选型研究。在PLC的选择上,通过综合考虑,采用国内外水电站应用技术中非常成熟的施耐德系列PLC作为控制器,并简要叙述了应用到闸门监控系统中的一些先进技术:集散技术、热备技术、以太网技术等,进行了PLC的程序设计和监控系统的组态,分析了监控系统的组成和功能。整个监控系统的组态可以分为两个部分,上位机的组态和现地控制单元人机界面的组态。上位机控制系统主要对单个闸门控制和三个闸门成组控制进行了组态,并对监控系统的软件方案、数据流向进行了探讨。现地人机界面则主要对闸门控制、闸首一般状态量、电气量、模拟量、温度量以及报警画面做了组态。目前该控制系统已经成功投运,实际运行结果证明了该系统设计的合理性、动作的可靠性和性能的优越性。薛城电站闸门监控系统的可靠设计及顺利运行,真正实现了“无人值班,少人值守”的控制模式,真正为闸站及整个电站的科学管理带来了巨大的便利和经济效益。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 1 引言
• 1.1 研究的目的
• 1.2 水闸自动化监控系统的研究背景
• 1.3 水电站计算机监控系统的发展方向
• 1.4 水电站闸门监控系统的设计思想
• 1.5 课题研究的主要内容
• 2 监控系统总体方案设计
• 2.1 系统集成
• 2.2 本课题研究的主要对象
• 2.2.1 工程概况
• 2.2.2 泄水系统的闸门和启闭设备
• 2.2.3 课题研究的主要对象
• 2.3 整体方案设计
• 2.3.1 系统设计实施原则
• 2.3.2 系统的功能
• 2.3.3 闸门控制系统的结构
• 2.3.4 整体方案
• 2.4 系统设备选型研究
• 2.4.1 设备选型原则
• 2.4.2 基本测控装置的选择
• 2.4.3 其它主要设备的选型
• 3 现地控制单元的设计与研究
• 3.1 PLC 概述
• 3.2 PLC 关键技术研究
• 3.2.1 热备系统概述
• 3.2.2 热备系统针对NOE 的解决方案
• 3.3 PLC 程序的开发
• 3.3.1 编程软件的选用
• 3.3.2 软件设计原则
• 3.3.3 程序设计
• 4 监控系统组态软件的研究与开发
• 4.1 组态软件在我国的发展及特点
• 4.2 组态软件的发展方向
• 4.3 监控系统组态软件的选择及其功能的实现
• 4.3.1 监控软件的选择
• 4.3.2 闸门监控系统的主控画面设计
• 4.3.3 监控系统软件方案
• 4.3.4 数据流图
• 4.3.5 数据处理
• 5 通讯网络的研究
• 5.1 监控网络中的通讯硬件
• 5.1.1 串行通讯接口
• 5.1.2 网络通讯接口--以太网技术
• 5.2 常用通讯协议及其实现方法
• 5.2.1 常用通讯协议
• 5.2.2 通讯服务器
• 6 人机界面设计
• 6.1 人机界面的组成及工作原理
• 6.2 触摸屏技术及其应用
• 6.2.1 触摸屏的分类
• 6.2.2 触摸屏基本技术及其在薛城电站中的应用
• 6.3 电站闸门监控系统人机界面的组织结构
• 6.4 闸门LCU 人机界面通信的设置
• 7 系统调试
• 7.1 现地控制单元的工厂调试
• 7.2 PLC 柜的现场调试
• 7.3 闸门开度的调试
• 7.4 调试结果与分析
• 8 结束语
• 致谢
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的学术论文