基于PLC技術的水利自動化監控系統的設計與應用

周柏青，毛建生

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

基于PLC技術的水利自動化監控系統的設計與應用

周柏青，毛建生

（浙江同濟科技職業學院，浙江 杭州 311231）

摘要：針對目前水利系統的自動化監控系統水平相對偏低，水利自動化程度不高等問題。為了實現水利系統控制、運行和管理的可靠性和穩定性，以及提高無人機艙的自動化水平，本文探討了基于PLC的水利系統網絡式監控系統的設計。

關鍵詞：PLC；水利系統；監控系統

1引言

水利自動化是水利系統的核心及重要的組成部分，水利系統管理和集中監控的各項參數指標在整個系統中占有極其重要地位。隨著網絡技術的普遍應用，遠程監控也成為水利系統管理的1個重要內容。優秀的監控系統可降低工作員的勞動強度，提高工作員的工作效率，提高水利系統的可靠性和穩定性。可編程的邏輯控制器（PLC）在惡劣的水利系統環境中，它的穩定性和抗干擾性相對計算機的控制系統有較明顯的優勢。

2總體構架

水利自動監控系統由水利自動控制系統、自動監測報警系統及安全系統組成。

（1）控制系統

當出現故障、嚴重事故時，進行水利系統的自動管理，具備并車、解列、自起動等各種的控制功能。

（2）自動監測報警系統

當被測量越限的時侯，將設置有相應的報警應答裝置，并且會發出相對應的聲光報警信號。

（3）安全系統

其主要任務是：在運行的過程中，當水利控制系統和監測系統，發生危及水利系統內部各個主要設備安全的嚴重故障時，安全系統能夠自動產生保護性動作。避免事故擴大，危及設備和人身安全[1]。

3基于PLC技術的系統設計

3.1總體設計

本系統結合DCS、FCS、PLC，構造控制層、設備層、網絡層。以現場的總線Profibus-DP為例，PLC、I/0設備利用PLC及智能儀器來采集運行數據，控制現場的設備。采用以太網的方式，實現上位機和系統的集控室及值班輪機員艙室、輪機長室等地的監控網絡通信。西門子Step300控制機組、每臺硬件連接、程序設計、各種智能儀器儀表、變送器、轉換器等，獨立地完成程序控制的任務。即使PLC發生了故障，也不會影響其它的控制器正常運行，實現了過程控制級理念，即分散控制。PLC之間，由工控機上位協調來完成整個水利系統監控的任務，通過以太網和駕駛室的操作站等聯系，實現和上層管理級設備的聯系[2]。

3.2程序設計

（1）組態編輯

通過WinCC工控組態軟件的圖形設計，編輯用戶界面，PLC網絡上獲取各種監控數據，來顯示不同的形式界面，完成一定的功能。操作員通過這些界面知道操作級別、機組運行參數、運行的狀態、報警信息、產生故障報警信息、故障顯示方式等情況[3]。

（2）程序設計

利用圖形的設計功能Win-CC設計，創建一系列用戶的界面，當程序運行時，操作員可通過界面顯示內容和運行監控過程。用戶界面由一系列圖形、按鈕、I/O框、文本框、圖形意義、結構按鈕、I/O框、運行的參數、文本顯示框等組成。

（3）采集和傳遞

計算機在線監控WinCC作為過程映象，由PLC采集繞組的溫度、柴油機滑油的轉速、壓力、電流、電壓、功率、模擬量、數字量、工程化數據、標定、數據塊、讀取數據、歸檔、圖形顯示、打印、輸出處理、顯示操作臺、故障狀態、故障判斷、故障記錄、數據功能、PLC判斷記錄、故障信息和數據、WinCC的故障記錄數據、故障信息、輸出模擬量、輸出數字等到執行的相應機構[4]。

3.3可靠性設計

過于惡劣的水利系統現場環境，各種機械振動干擾和電磁干擾強烈，各種干擾可能使PLC接收錯誤的信號，導致PLC誤動作、數據丟失、系統失控、可靠性減少、干擾運行正常等。當監控系統中的開關量信號，較遠傳輸距離時，選用屏蔽電纜接受高速信號、模擬量信號。選用屏蔽電纜、通信電纜信號、專用電纜、光纖電纜、高速低電平裝置、直接接地方式等，提高了可靠性設計。

4作用

水利自動化提高了水利系統的連續性、可靠性和生命力，提高了系統品質；減輕了值班強度，改善了工程工作人員的工作條件；同時提高了水利系統運行的技術指標。

5結論

水利自動化監控系統，具備網絡式的實時采集、水利系統的運行參數顯示等功能，根據參數的狀態，對綜合控制管理水利系統、自動解列故障設備、提高數據傳輸等方面具有重要的意義。并大幅提高自動化水平，提高水利系統供電的安全性和可靠性，減輕值班強度，使工作條件得到改善，工作效率加倍提高。

參考文獻：

[1]郭昌榮.FX系列PLC的鏈接通信及VB圖形監控［M］.北京：北京航空航天大學出版社，2008.

[2]李麟，沈兵.水利系統及其自動化［M］.武漢：海軍工程大學出版社，2012.

[4]高興斌.基于PLC的水利系統網絡式監控系統的研究［J］.中國水運，2011，7（8）.

[5]姜錦范.水利系統及自動化［M］.大連：大連海事大學出版社，2009.

中圖分類號：TP273

文獻標識碼：B

文章編號：1672-5387（2015）10-0021-02

DOI：10.13599/j.cnki.11-5130.2015.10.008

收稿日期：2015-03-11

作者簡介：周柏青（1972-），男，講師，從事電氣自動化技術研究工作。