登录-火星官方网站基于PLC的闸门自动控制系统的设计与实现四川省消防总队,四川成都610072;四川大学电子信息学院,四川成都610064)在水利信息化的进程中,闸门安全、可靠的自动控制一直都是关注的焦点。针对闸门自动控制系统的控制需求,提出了基于远地控制层、集中控制层和现地控制层的三层控制体系结构,并采用先进的PLC以及现场总线技术加以实现,避免了传统集中控制带来的风险。该系统已经在通济堰渠首取水工程闸门工程中投入使用,取得了良好的运行效果。关键词:PLC;现场总线;三层体系结构;闸门自动控制;分布式测控网络系统中图分类号:TP273文章编号:16724984StudyautomaticcontrolstrobesystembasedPLCYANGPenglinZHAOChengpingSHIYitan1SichuanGeneralFireBrigade,Chengdu610072,China;2SchoolInformationEngineering,SichuanUniversity,Chengdu610064,China)Abstract:waterinformation,safeautomaticcontrolattentionallalongstrobecontrol,Paperintroducedthreelayersstructurestrobecontrollongrangecontrol,centralizecontrollocalcontrol,advancedtechnologyavoidedriskadditionalcentralizecontrolThissystemhadbeenappliedstrobeengineeringrunwellKeywords:PLC;FieldBus;Threelayersstructure;Automaticcontrollingstrobe;Networksystemdistributedmeasurecontrol收稿日期:20060416;收到修改稿日期:20060608基金项目:水利部科技成果重点推广计划资助(GG0401)作者简介:四川雅安人,助理工程师,硕士,主要从事通信、控制系统研究工作。在防汛和水资源调度中,闸门一直以来都承担着重要的角色,这就对闸门及其控制系统的可靠性、安全性和先进性提出了更高的要求。闸门自动控制一般采用继电器-接触器控制方式、PLC器仪表结合的方式、PLC与触摸屏结合的现地控制方式以及基于现场总线PLC与计算机控制结合的方式等而基于现场总线的PLC控制系统以其结构紧凑、功能简单、可靠性高和易于编程等优点,获得了广泛应用。近年来,随着计算机信息网络技术的飞速发展,以PLC为核心的工业控制系统也向大规模、网络化发展。它已成为与DCS并驾齐驱的主流工业控制系统。本文提出了满足闸门自动控制需求的三层控制体系,并采用PLC技术及现场总线技术实现了的稳定、灵活的多级闸门自动控制系统。该结构已经实际投入使用,并取得很好的效果。控制系统的体系结构系统采用分层控制思想为基础进行设计,根据闸门控制系统实际需求,将系统分为现地控制层、集中控制层、远地控制层三层,分别执行闸门的现场控制、集中控制、远程控制功能。系统中各层分别根据所在地性质以及管理功能的不同完成相应的功能,同时明确了各层接口以及层次间的优先体系结构,并采用分级权限控制系统实现闸门控制系统的保障体系。远地监控层一般位于管理中心决策机构,接收几个集中控制层(闸门现场管理控制室)息、完成信息综合分析、实现水资源的统筹调度以及闸群联合调度,形成高级决策调度指令并实现指令下达,紧急时直接启用远程控制功能执行闸门远程控制。集中控制层一般位于信息分中心,即一处闸门的集中控制室,实现该闸门工程多孔闸门的联合第32中国测试技术CHINAMEASUREMENTTECHNOLOGYVol32Sept2006调度。集中控制层根据远地监控层的决策指令形成多孔闸门的联合调度方案,并通过计算机系统执行多孔闸门的联合调度任务。出于安全的考虑,集中控制层具备高于远地监控层的控制优先级。为了便于管理,管理人员一般以该层为控制功能实现最主要的层次。现地控制层具体实现该孔闸门的开闭控并实现闸门运行参数的采集与通讯工作。对闸门的实际控制均在该层物理实现,该层具备最高的控制优先级。基于PLC和现场总线孔闸门中,每孔闸门用一个S7200(CPU224)作为智能控制单元,由S7200负责采集闸门开度信息、水位信息、荷重信息等闸门运行参采用通讯模块EM277来实现系统通讯,构成一个现地控制柜。控制现场由ProfiBus总线实现现场通讯,ProfiBus总线与每个现地控制柜的通讯模块以及主控PLCS7300(CPU315DP)通讯。PLC300作为系统的主站,负责收集从站(S7200)上传的信息和下达的命令。PLC-300与一台上位机通过CP6511卡相连,上位机作为集控操作平台。上位机系统采用Web认证方式实现远程监控层的数据共享以及远程控制功能。ProfiBusDP总线ProfiBusDP总线传输电缆。总线电缆技术参数电缆设计双绞线每单位长度电容30pfmProfiBusDP总线适用)。DP总线安装布线采用的是总线型拓扑结构,由于方案中只存在22因此可将22孔闸门的PLC从站挂在同一段中,而无须加载中继器。DP总线型结构中每个网段最大可挂载32且在无中继器的情况下每个网段最长距离为1900米。电缆最大长度取决于传输速率。传输速率与长度如表2。总线电缆传输速率波特率(Kbits)50012000距离段(0400200100以DP总线方式连接各个从站,需要在第一个和最后一个站加装终端电阻,而中间的各个从站则只需将相应的数据线连接到总线上即可。DP总线采用西门子专用的线缆和接头,通讯总线电缆入柜时屏蔽层与柜体连接接地。通讯总线在室外段通过地线铺设。系统数据采集在上位机对闸门启闭机执行控制的时候,需要实时地将闸门的闸位信息上传至微机。还要将闸前和闸后的水位信息同时上传。同时,还需要不间断地将闸门启闭机的荷重告知上位机,以便监控闸门是否出现卡滞。在这个系统中,对闸位的监测采用旋转编码器来实现。由于旋转编码器的输出信号是16位的数字信号,所以必须增加一个PLC数字量模块(EM22116DI) 水位信息由投入式压力水位传感器测量闸前闸后水位, S7200 自带有模拟量模块, 水位传感器可直 接接入, 无须另加信号模块。 系统软件实现系统软件开发选用西门子专用开发平台。开发 平台STEP7 是用于SIMATIC 可编程逻辑控制器组态 和编程的标准软件包。它是SIMATIC 工业软件的组 成部分。有下列版本的STEP 用于SIMATIC S7200 上简单单站应用的 STEP MicroDOS和STEP 用于使用带有各种功能的SIMATICS7300 ST400、SIMATIC M7300M7400 由于本系统要实现精确控制闸门启闭高度的技术要求, 所以程序设计除了采用开环控制方式以外, 还采用了闭环控制的方式。 结束语可编程逻辑控制器( PLC) 因其功能强大、采用 现场总线接口、可靠性极高而成为最重要的过程控 制装置 。本系统以从PLC为现场控制单元, PLC为通信与控制管理单元, 通过现场总线构成分 布式测控网络系统, 并采用分层递阶的体系结构、简 洁、先进的现场总线技术以及高扩展性的系统结构 形成了集监、控为一体的控制系统, 实现了闸群控制 系统的集中管理、分散控制, 有效地避免了传统集中 控制的风险, 十分容易地实现了模块化设计, 进一步 增强了系统的综合控制功能, 提高了运行的稳定性 和可靠性。 该结构在水利部科技成果重点推广计划的支持 下用于四川省通济堰灌区渠首取水工程的闸门自动 控制。系统于2005 年底投入运行并顺利通过水利 部专家组验收, 系统运行稳定可靠, 受到用户和水利 部项目验收组专家的高度评价。 参考文献 计算机及可编程序控制器技术在闸门群控中的应用[ 上海水务,2006, 22( 基于PLC变频恒压供水监控系统设计[ 编程控制器与工厂自动化,2006, 48-51 基于PLC的旋窑监控系统的开发[ 可编程控制器与工厂自动化, 2005, 10: 41- 43 基于PLC实现恒压供水自动控制[ 自动化博览,2005, 33-38 电气控制与PLC应用[ 京机械工业出版社,2005 北京:北京 航空航天大学出版社, 2002 基于PLC的闸门自动控制系统的设计与实现 随着社会经济的发展，建筑施工企业面临着激烈的市场竞争，而作为自由微利行业的建筑施工企业更是如此。近几年，建筑企业发展迅速。 随即今年金融风暴的影响，建筑行业受到影响更加大，企业能否在市 场竞争中立于不败之地，因此，建筑市场的竞争在一定程度上就是成 本竞争。施工企业想在建筑行业上生存。关键在于企业能否为社会提 供质量高、工期短、造价低的建筑产品，创造出满意的经济效益，并 使其最大化，同时也为赢得更广阔的市场提供有利的条件和前提，为 此在建筑工程施工项目的成本控制成为施工项目成本控制的方法研 究。因此，施工项目的成本控制的方法在施工企业中显示尤为重要， 对施工项目成本控制的方法进行研究具有重要意义。
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