水閘群自動控制系統(tǒng)的研究和應(yīng)用.pdf

1、水閘群自動控制在水資源優(yōu)化利用中占據(jù)極為重要的地位，也是近年來一個需求比較旺盛的領(lǐng)域。但對它的研究，尤其是實(shí)際應(yīng)用現(xiàn)在還處在較初級階段，這已嚴(yán)重地制約了水利信息化發(fā)展的步伐。 本論文的工程背景是四川省新津縣通濟(jì)堰灌區(qū)渠首引水樞紐工程的水閘群自動控制系統(tǒng)，該系統(tǒng)由泄洪、沖沙、進(jìn)水三組共22孔閘構(gòu)成，日常承擔(dān)著防洪、灌溉和生活供水的重責(zé)。因此，本文在比較了近年來主流的幾種閘控系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)后，綜合了現(xiàn)今工業(yè)控制中成熟的技術(shù)，構(gòu)建了一個完

2、整地基于PLC的分布式水閘群自動控制系統(tǒng)實(shí)例。該系統(tǒng)較之傳統(tǒng)的閘控系統(tǒng)具有如下明顯優(yōu)勢：較高的智能化、較強(qiáng)的穩(wěn)定性、較好的可擴(kuò)展性以及一定的后備冗余系統(tǒng)。 本文給出的該閘控系統(tǒng)實(shí)例是采用西門子S7系列PLC為基礎(chǔ)控制單元、ProfiBus-DP為現(xiàn)場總線、WinCC為上位機(jī)組態(tài)軟件組建的智能控制網(wǎng)絡(luò)，并通過完善的外圍信息采集系統(tǒng)、軟件系統(tǒng)以及后備控制系統(tǒng)共同構(gòu)成了一個功能強(qiáng)大的水閘群自動控制系統(tǒng)。該閘控系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)采用了三層式

3、結(jié)構(gòu)：現(xiàn)地控制層、集中控制層、決策層，該結(jié)構(gòu)的建立是實(shí)現(xiàn)閘控系統(tǒng)朝更高智能化以及跨流域調(diào)度發(fā)展的基礎(chǔ)。在閘控系統(tǒng)的三層結(jié)構(gòu)功能劃分上，現(xiàn)地層為現(xiàn)場控制層面，集控層為遠(yuǎn)程控制和綜合管理層面，決策層為跨流域調(diào)度層面。本文給出的閘控系統(tǒng)在現(xiàn)場控制層面，采用了ProfiBus-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。22孔閘門的從站PLC通過ProfiBus-DP總線與集中控制層的主站PLC采用主一從方式連網(wǎng)通訊，現(xiàn)場各種外圍設(shè)備的狀

4、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(hù)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(jī)和通訊服務(wù)器連接，采用以太網(wǎng)通訊的方式與上位機(jī)交互信息，而通訊服務(wù)器采用聯(lián)網(wǎng)方式讀取上位機(jī)上的存檔信息。上位機(jī)采用WinCC軟件對底層通訊平臺進(jìn)行組態(tài)和建立人機(jī)交互界面，并提供網(wǎng)絡(luò)接口供通訊服務(wù)器讀取信息。而通訊服務(wù)器在中心站(決策層)招測數(shù)據(jù)時，通過公網(wǎng)上傳讀取的