毕业设计-中小水电站水闸监控系统的设计下位机.doc

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中小水电站水闸监控系统的设计

——下位机部分

摘要

随着信息化技术在水利行业的大力推广，作为水利信息化的重要组成部分的水闸监控系统日益受到重视。

如今在水闸监控系统的设计中，人们可以利用计算机网络技术、自动控制技术、通信技术和传感器技术，提高系统的自动化的水平，对水利的发展具有重要意义。

本文首先对系统总体方案进行了研究与设计，分析了系统的功能，确定了以集散控制系统作为整个控制系统的结构，并对系统的软、硬件予以了介绍。

随后，本系统选定了具有起重量大、负载刚性大、自动化程度高、安全可靠性好等特点的液压启闭机控制闸门升降。

同时对液压启闭过程中同步策略进行了研究，给出了基于电磁换向阀控制回路的解决方案。

同时，通过研究电机软启动原理，设计了软启动控制电气原理图，并详细介绍了电机软启动的工作流程，实现了对电机的软启动控制、运行监视和保护。

最后设计了PLC与闸门开度仪、液位变送器等传感器的连接，制定了闸门控制系统的具体流程，确定了PLC的型号，并绘制出了相应的梯形图程序。

关键词：

集散控制系统液压启闭软启动可编程控制器梯形图

TheDesignofMediumandSmall HydroelectricPowerStation’sSluiceMonitoringSystem

——PLCSection

ABSTRACT

Alongwiththespreadofinformationtechnologyinwaterresourceindustry,thesluicemonitoringsystem,whichistheimportantpartofwaterresourceindustry,isconcernedbymoreandmorepeople. Nowadays,peoplecanusesomehightechnologymeansinthedesignofsluicemonitoringsystem,suchascomputernetworktechnology,automaticcontroltechnology,communicationstechnologyandsensortechnology.Thesemeanscanbeusedtoimprovethelevelofautomation,andbeprofoundforthedevelopmentofwaterresource.

Firstly,thepaperstudiedanddesignedtheoverallprogram ofthesystem,analyzedthefunctionofthesystem,determinedthedistributedcontrolsystemasthe structureofthesluicemonitoringsystem,andintroducedthesoftwareandhardwareofthesystem.

Secondly,thesystemusedhydraulichoistwhichhadcharacteristicsofsmallvolume,bigliftingweightandrigidload,ahighdegreeofautomation,security,reliabilityandsoontocontrolgate’smovements.Andthepaperstudiedthesynchronizedstrategyofhydraulichoist,designedasolutionwhichisbasedonthecontrolcircuitofelectromagneticdirectionalvalve.

Moreover,thepaperstudiedtheprincipleofthesoft-starter,designedtheelectricalschematicsofthesoft-starting,introducedtheworkprogressofthesoft-startingindetail,andachievedthecontrol,surveillanceandprotectionofthemotor.

Finally,wemakedthePLCandthesensor,suchasphotoelectricencoderandpressuretransmitterconnection,establishedtheprocessofthesluicemonitoringsystem,determinedthetypeofPLC,anddesignedtheladderdiagramprogram.

KeyWords:

DCSHydraulicHoistSoft-startingPLCDiagramProgram

目录

第一章绪论………………………………………………………………………………1

1.1课题研究的目的与意义…………………………………………………………………1

1.2我国水电发展历程及其展望……………………………………………………………1

1.3本论文研究的内容………………………………………………………………………2

第二章水闸控制系统的总体设计方案………………………………………………3

2.1水闸控制系统的研究背景………………………………………………………………3

2.2系统设计的基本要求……………………………………………………………………3

2.3系统的设计原则…………………………………………………………………………3

2.4系统功能分析……………………………………………………………………………4

2.4.1中央控制单元功能分析…………………………………………………………4

2.4.2现地控制单元功能分析…………………………………………………………4

2.5系统总体方案的确定……………………………………………………………………5

2.5.1系统组成结构的确定……………………………………………………………5

2.5.2系统通信方式的确定……………………………………………………………5

2.5.3系统硬件组成……………………………………………………………………6

2.5.4系统软件组成……………………………………………………………………7

2.6小结………………………………………………………………………………………8

第三章闸门的液压启闭控制……………………………………………………9

3.1概述………………………………………………………………………………………9

3.2液压控制回路及液压元件简介…………………………………………………………10

3.3液压系统工作原理………………………………………………………………………11

3.4闸门的液压启闭控制……………………………………………………………………11

3.4.1闸门的升降控制…………………………………………………………………11

3.4.2启闭机空载卸荷和过载保护……………………………………………………11

3.4.3自动防下滑功能…………………………………………………………………12

3.5液压启闭机同步方案与策略研究………………………………………………………12

3.5.1开、闭环控制系统的介绍………………………………………………………12

3.5.2同步控制策略的研究……………………………………………………………12

3.5.3纠偏原理与控制流程研究………………………………………………………13

3.6小结…………………………………………………………………………………15

第四章电机软启动控制……………………………………………………16

4.1软启动器简介………………………………………………………………………16

4.1.1软启动器的基本概念………………………………………………………16

4.1.2软启动器的基本原理.………………………………………………………16

4.2软启动与传统启动的比较…………………………………………………………16

4.2.1直接启动……………………………………………………………………16

4.2.2Y-△启动……………………………………………………………………16

4.3软启动器起停控制模式研究………………………………………………………17

4.3.1电压斜坡启动模式…………………………………………………………17

4.3.2电流限幅启动模式…………………………………………………………18

4.3.3突跳+限流或突跳+电压启动模式…………………………………………18

4.3.4电流斜坡启动模式…………………………………………………………19

4.3.5软停车模式…………………………………………………………………19

4.4软启动器应用分析…………………………………………………………………19

4.5软启动器电气原理图的设计………………………………………………………20

4.5.1电机软启动的电气控制原理………………………………………………21

4.5.2电机软启动的控制流程图……………………………………………22

4.6小结…………………………………………………………………………………22

第五章PLC的软、硬件设计………………………………………………23

5.1PLC的基本结构……………………………………………………………………23

5.2PLC的硬件设计……………………………………………………………………23

5.2.1总体控制要求的分析…………………………………………………………23

5.2.2PLC与液位变送器的连接……………………………………………………24

5.2.3PLC与闸门开度仪的连接……………………………………………………24

5.2.4PLC的选型……………………………………………………………………26

5.3PLC的软件设计……………………………………………………………………26

5.3.1输入量、输出量的介绍………………………………………………………27

5.3.2PLC控制系统的要求…………………………………………………………27

5.3.3PLC的梯形图设计……………………………………………………………29

5.4小结…………………………………………………………………………………40

第六章总结与展望…………………………………………………………41

6.1总结…………………………………………………………………………………41

6.2展望………………………………………………………………………………41

参考文献……………………………………………………………………42

致谢…………………………