周柏青，毛建生

（浙江同濟科技職業(yè)學院，浙江 杭州 311231）

基于PLC技術的水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)的設計與應用

周柏青，毛建生

（浙江同濟科技職業(yè)學院，浙江 杭州 311231）

摘要：針對目前水利系統(tǒng)的自動化監(jiān)控系統(tǒng)水平相對偏低，水利自動化程度不高等問題。為了實現(xiàn)水利系統(tǒng)控制、運行和管理的可靠性和穩(wěn)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(tǒng)網絡式監(jiān)控系統(tǒng)的設計。

關鍵詞：PLC；水利系統(tǒng)；監(jiān)控系統(tǒng)

1引言

水利自動化是水利系統(tǒng)的核心及重要的組成部分，水利系統(tǒng)管理和集中監(jiān)控的各項參數(shù)指標在整個系統(tǒng)中占有極其重要地位。隨著網絡技術的普遍應用，遠程監(jiān)控也成為水利系統(tǒng)管理的1個重要內容。優(yōu)秀的監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。可編程的邏輯控制器（PLC）在惡劣的水利系統(tǒng)環(huán)境中，它的穩(wěn)定性和抗干擾性相對計算機的控制系統(tǒng)有較明顯的優(yōu)勢。

2總體構架

水利自動監(jiān)控系統(tǒng)由水利自動控制系統(tǒng)、自動監(jiān)測報警系統(tǒng)及安全系統(tǒng)組成。

（1）控制系統(tǒng)

當出現(xiàn)故障、嚴重事故時，進行水利系統(tǒng)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(jiān)測報警系統(tǒng)

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(fā)出相對應的聲光報警信號。

（3）安全系統(tǒng)

其主要任務是：在運行的過程中，當水利控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，發(fā)生危及水利系統(tǒng)內部各個主要設備安全的嚴重故障時，安全系統(tǒng)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(tǒng)設計

3.1總體設計

本系統(tǒng)結合DCS、FCS、PLC，構造控制層、設備層、網絡層。以現(xiàn)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(shù)據(jù)，控制現(xiàn)場的設備。采用以太網的方式，實現(xiàn)上位機和系統(tǒng)的集控室及值班輪機員艙室、輪機長室等地的監(jiān)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(fā)生了故障，也不會影響其它的控制器正常運行，實現(xiàn)了過程控制級理念，即分散控制。PLC之間，由工控機上位協(xié)調來完成整個水利系統(tǒng)監(jiān)控的任務，通過以太網和駕駛室的操作站等聯(lián)系，實現(xiàn)和上層管理級設備的聯(lián)系[2]。

3.2程序設計

（1）組態(tài)編輯

通過WinCC工控組態(tài)軟件的圖形設計，編輯用戶界面，PLC網絡上獲取各種監(jiān)控數(shù)據(jù)，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(shù)、運行的狀態(tài)、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(chuàng)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(jiān)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(shù)、文本顯示框等組成。

（3）采集和傳遞

計算機在線監(jiān)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(shù)字量、工程化數(shù)據(jù)、標定、數(shù)據(jù)塊、讀取數(shù)據(jù)、歸檔、圖形顯示、打印、輸出處理、顯示操作臺、故障狀態(tài)、故障判斷、故障記錄、數(shù)據(jù)功能、PLC判斷記錄、故障信息和數(shù)據(jù)、WinCC的故障記錄數(shù)據(jù)、故障信息、輸出模擬量、輸出數(shù)字等到執(zhí)行的相應機構[4]。

3.3可靠性設計

過于惡劣的水利系統(tǒng)現(xiàn)場環(huán)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(shù)據(jù)丟失、系統(tǒng)失控、可靠性減少、干擾運行正常等。當監(jiān)控系統(tǒng)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(tǒng)的連續(xù)性、可靠性和生命力，提高了系統(tǒng)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(tǒng)運行的技術指標。

5結論

水利自動化監(jiān)控系統(tǒng)，具備網絡式的實時采集、水利系統(tǒng)的運行參數(shù)顯示等功能，根據(jù)參數(shù)的狀態(tài)，對綜合控制管理水利系統(tǒng)、自動解列故障設備、提高數(shù)據(jù)傳輸?shù)确矫婢哂兄匾囊饬x。并大幅提高自動化水平，提高水利系統(tǒng)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(jiān)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(tǒng)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(tǒng)網絡式監(jiān)控系統(tǒng)的研究［J］.中國水運，2011，7（8）.

[5]姜錦范.水利系統(tǒng)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。