基于PLC和组态软件的分布式闸门控制系统设计

摘要

水是生命之源，是连接所有生态系统的纽带。它对于生物和人类的生存来说具有决定性的意义。水推动了人类的经济发展，例如水力发电、农田灌溉、工业生产用水等等。为了充分合理利用水资源，水资源的统一管理和调度显得非常必要。闸[]就是实现水资源管理和调度的重要手段，而且在防洪、工业生产及农业灌溉等诸多方面也发挥着巨大的积极作用。因此，建设闸门的自动化监控，实现安全、高效、便捷的闸门控制不仅具有重要的经济意义，而且具有一定的战略意义。
　　 都江堰人民渠灌区是四川省重要的农业灌溉区之一，而人民渠渠首闸群在下游水量的调节和沿岸的防洪中起着关键的作用。但在5.12地震中，人民渠渠首闸群遭到了严重的毁坏，给灌区内的农业生产带来很大的损失。为了减少损失，需要尽快建成人民渠渠首闸门监控系统。
　　 本文通过对都江堰人民渠渠首闸门监控项目的需求分析，遵循一定的设计原则，结合分布式控制系统的思想，进行系统的集成设计。并在考虑系统的可靠性、经济性、易操作维护性的情况下，确定了闸门监控系统的分布式结构。现场监控站的设计以PLC（可编程控制器）为核心，实现对现场闸门设备的控制及水资源相关数据的采集；系统网络设计采用标准化、开放化且抗干扰能力强、经济性高的光纤以太网，并根据项目的实际情况，采用星型与树型的混合型网络拓扑结构，构成多个闸门现场测量控制站和干渠水质现场测鼍控制站的分布式网络。远程监控站的设计以计算机及Kingview工业组态软件作为平台，构成主要监控站；为了保障系统可靠性，设计了一个基于PLC及触摸屏的备用监控站与计算机监控站组成双机热备系统；为了进行有效的远程干预，设计了远程集中手动操作站，作为远程监控站的补充和备用设备。本文不仅自下而上重点讨论了各监控站的设计，还对系统网络的结构和监控站的通信功能做了详细的介绍。
　　 通过对整个系统的综合调试，实现了系统的正常运行，达到了系统设计要求。从移交给用户使用以来，系统运行稳定，取得了良好的社会效益和经济效益。

目录

文摘

英文文摘

1 绪论

1.1 课题来源及意义

1.2 项目需求分析

1.3 分布式控制系统在闸门监控中应用概况[14]

1.3.1 分布式控制系统的概况

1.3.2 国内外分布式控制系统在闸门控制中的应用

1.4 课题研究的主要内容及系统组成

1.5 本章小结

2 都江堰人民渠渠首分布式自动化监控系统的集成设计[1-9]

2.1 系统设计原则

2.2 系统结构设计

2.3 系统功能分析

2.4 本章小结

3 现场测量控制站的设计

3.1 闸门现场测量控制站的设计[19-24]

3.1.1 闸门测量控制站的控制要求

3.1.2 闸门测量控制站的硬件电路设计

3.1.3 闸门测量控制站的软件设计

3.1.4 闸门测量控制站的现场上位设计

3.2 干渠水质现场测量控制站的设计[10-12]

3.2.1 干渠水质检测系统

3.2.2 水质现场测量控制站的控制要求

3.2.3 水质测量控制站的硬件电路设计

3.2.4 水质测量控制站的软件设计

3.3 本章小结

4 基于光纤以太网的分布式通信网络设计[6-9]

4.1 光纤以太网特点

4.2 光纤以太网的系统网络的结构设计13-16]

4.2.1 光纤以太网的网络硬件连接设计

4.2.2 光纤以太网的网络拓扑结构设计及IP地址分配

4.2.3 S7-200与S7-200的以太网通讯[21-24]

4.2.4 监控计算机与S7-200以太网通讯实现[16-18]

4.3 本章小结

5 远程监控站设计

5.1 基于工业计算机及组态软件的远程监控站设计[16-18]

5.1.1 基于工业计算机及组态软件的远程监控站的系统配置

5.1.2 KingView V6. 52的监控组态设计

5.1.3 KingView V6. 52与数据库SQL Server数据传输设计

5.2 基于PLC及触摸屏的热备监控站设计

5.2.1 远程监控PLC的控制电路及其程序设计

5.2.2 触摸屏监控组态设计[29-30]

5.3 远程集中手动操作站的设计

5.4 本章小结

6 系统的调试

6.1 闸门监控现场测量控制站的调试

6.2 闸门远程监控站的调试

6.3 水质监测现场测量控制站的调试

6.4 水质监测远程监控站的调试

6.6 本章总结

7 结论与展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表学术论文情况

致谢