基于PLC技術(shù)的水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

羅俊堯 南水北調(diào)中線干線工程建設(shè)管理局河南分局

1 PLC技術(shù)相關(guān)內(nèi)容綜述

1.1 概念

PLC是一種以微處理器為核心的數(shù)字運(yùn)算操作電子系統(tǒng)裝置，專門運(yùn)用于工業(yè)現(xiàn)場，通過可編輯程序的存儲器進(jìn)行邏輯運(yùn)算、順序控制以及指令操作等。PLC技術(shù)是計(jì)算機(jī)技術(shù)與傳統(tǒng)的繼電接觸控制技術(shù)的結(jié)合，它有效的克服了繼電接觸控制系統(tǒng)中線路復(fù)雜、可靠性低、功耗高等缺點(diǎn)，充分的發(fā)揮了計(jì)算機(jī)的優(yōu)點(diǎn)，使程序更加直觀，技術(shù)人員操作起來也更加的方便。

1.2 優(yōu)點(diǎn)

PLC技術(shù)能夠得到快速的發(fā)展，與它自身的優(yōu)點(diǎn)是密不可分的。在水利工程中，數(shù)據(jù)的可靠性十分重要，一旦數(shù)據(jù)出現(xiàn)誤差，很可能影響到工作人員的判斷，最終為系統(tǒng)的運(yùn)行帶來不便。PLC的編程簡單，工作人員能夠直觀的了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀況，與傳統(tǒng)的繼電接觸控制系統(tǒng)相比，PLC受到環(huán)境的影響更小，即便在惡劣的環(huán)境下，也能夠保持正常工作，且外觀精巧，體積輕，不會占用到太多的空間。

1.3 發(fā)展現(xiàn)狀

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，PLC已經(jīng)從最初的1位機(jī)發(fā)展成為現(xiàn)在的32位微處理器，處理器的通道也越來越多樣化。受到集成電路發(fā)展的影響，PLC技術(shù)也漸漸走向成熟，其可靠性、控制力等都有了顯著的提高，逐漸成為支撐工業(yè)生產(chǎn)自動化的一大支柱型技術(shù)。目前，世界上的PLC生產(chǎn)廠主要劃分為美國、歐洲與日本三個(gè)區(qū)域，這些國家都有自己的PLC大牌，在近年來的市場上占據(jù)了極大的份額，我國也在改革開放后全面投入到PLC技術(shù)的研發(fā)過程中，并發(fā)展出近三十個(gè)品牌。但受到技術(shù)與發(fā)展環(huán)境的影響，我國PLC品牌的質(zhì)量與國外相比還存在很大差距，影響力也不足，因此，我國現(xiàn)今使用的大部分PLC品牌仍依靠出口，由此看出，我國PLC技術(shù)的發(fā)展還有很長的路要走。

2 基于PLC技術(shù)的水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用

2.1 總體設(shè)計(jì)

本系統(tǒng)通過PLC及智能儀器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集與控制，結(jié)合DCS、FCS、PLC來構(gòu)建控制層、設(shè)備層與網(wǎng)絡(luò)層。根據(jù)以太網(wǎng)的形式對系統(tǒng)的值班室、機(jī)長室等區(qū)域進(jìn)行監(jiān)督與控制。水利工程的每一個(gè)環(huán)節(jié)都在系統(tǒng)的監(jiān)控范圍內(nèi)，各種程序、智能儀表、變送器等都需要獨(dú)立的完成控制任務(wù)，保證系統(tǒng)的正常運(yùn)行。系統(tǒng)采取分散控制的形式，因此，當(dāng)PLC發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)也不會受到干擾，最終實(shí)現(xiàn)上層管理與各級設(shè)備間的有效聯(lián)系。

2.2 程序設(shè)計(jì)

2.2.1 組態(tài)編輯

系統(tǒng)中設(shè)有WinCC工控組態(tài)軟件，操作人員可以利用該軟件繪制設(shè)計(jì)圖形、編輯用戶界面等，實(shí)時(shí)監(jiān)控網(wǎng)絡(luò)上的數(shù)據(jù)，了解系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)等。此外，操作人員還可以通過這些界面了解到設(shè)備運(yùn)行參數(shù)、報(bào)警信息、故障申報(bào)信息、故障顯示方式等。

2.2.2 程序設(shè)計(jì)

利用Win-CC來創(chuàng)建用戶界面，操作人員通過界面可以了解到系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控的過程，用戶界面由按鈕、文本框、圖形意義、運(yùn)行參數(shù)等內(nèi)容組成。

2.2.3 采集與傳遞

在WinCC的過程映像中再采集柴油機(jī)轉(zhuǎn)速、電流、電壓、功率、工程化數(shù)據(jù)等一系列內(nèi)容，并通過圖形系統(tǒng)組建、打印、輸出、歸檔等實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)信息的系統(tǒng)化分析與管理。此外還包括故障判斷、狀態(tài)分析等內(nèi)容。

2.3 監(jiān)控中心系統(tǒng)組成

監(jiān)控中心系統(tǒng)由若干個(gè)子系統(tǒng)構(gòu)成，采用開放性的設(shè)計(jì)，使系統(tǒng)能夠與不同的數(shù)據(jù)庫及網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行連接。系統(tǒng)可進(jìn)行監(jiān)控、分析及管理等功能，幫助工作人員合理的開發(fā)洪水資源，提高水利發(fā)電的經(jīng)濟(jì)效益。

水域情報(bào)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)可進(jìn)行水情預(yù)報(bào)、防洪監(jiān)控、防汛指揮等工作，它結(jié)合網(wǎng)絡(luò)監(jiān)測技術(shù)，能夠有效的預(yù)測水利站點(diǎn)雨量、風(fēng)向、風(fēng)速、氣壓等信息，并將監(jiān)測到的數(shù)據(jù)及時(shí)進(jìn)行上傳，為系統(tǒng)的水利調(diào)度提供依據(jù)。

大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)大壩的數(shù)據(jù)信息管理，保證大壩運(yùn)行的安全。其中安全檢測信息查詢系統(tǒng)主要負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)采集數(shù)據(jù)并生成曲線圖，設(shè)計(jì)水情、雨情等安全標(biāo)準(zhǔn)等，所有的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)都來自于現(xiàn)地采集單元。

通過PLC技術(shù)對水利工程的閘門電機(jī)開關(guān)進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn)對閘門的遠(yuǎn)程操控，進(jìn)而滿足技術(shù)人員的自動化調(diào)度指令，使泄洪與防汛工作能夠更及時(shí)。PLC可遠(yuǎn)程控制閘門的上升或下降狀態(tài)，通過設(shè)定使閘門能夠自動升降至所需位置，其系統(tǒng)界面顯示包括供電電流、急停指示、復(fù)位指示等項(xiàng)目，保證操作的便捷性。

視頻監(jiān)控系統(tǒng)是水利工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)的重要部分，它能夠?qū)⑺械臄?shù)據(jù)直觀的展現(xiàn)在工作人員面前，諸如：水利設(shè)施的運(yùn)作情況、附近水域信息、主壩前后信息、溢洪道信息等，實(shí)現(xiàn)對水利系統(tǒng)運(yùn)作的遠(yuǎn)程監(jiān)視。此外，計(jì)算機(jī)技術(shù)的運(yùn)用能實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)共享。該系統(tǒng)主要由攝像機(jī)、硬盤錄像機(jī)與監(jiān)控終端構(gòu)成，工作人員可以按照現(xiàn)場需求隨意更換視角，實(shí)現(xiàn)對系統(tǒng)的細(xì)化管理。

3 結(jié)束語

綜上所述，基于PLC技術(shù)的水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)具有可靠性高、操作便捷、圖像直觀等大量特點(diǎn)，相較于傳統(tǒng)的監(jiān)控設(shè)備,加入PLC技術(shù)的水利工程自動化監(jiān)控系統(tǒng)更能滿足現(xiàn)代水利建設(shè)需要，極大的改善了工作條件，使工作效率成倍提升。

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[2]李曉輝,嚴(yán)琳,班瑩.基于無線通信技術(shù)的水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)的應(yīng)用分析[J].南方農(nóng)機(jī),2016,47(12)：33-34.