灌區概述 

    閘門控制的研究對于節約能源、確保水利工程的正常運行、提高水資源的利用效率和節約用水具有重要的意義。目前國內大部分灌區已基本實現流量數據的自動采集和監測，并把數據傳輸到管理部門，但是在根據有關數據進行遠程自動監測和控制方面成熟的經驗非常少。國外特別是歐美等先進國家在這方面已經達到較高的水平，如美國的SRP灌區自動化灌溉系統，可以同時采集100多點的水位、閘門開度和其它信息，通過計算機處理后，控制閘門、泵站等設備的運行。

    本文以西門子200PLC在灌區中的實際應用，進行設計方案和控制流程的闡述。

    實現功能概述

    目前很多灌區需要實現集中化管理和控制，有的地區偏遠，在現有的設施基礎上進行改進，甚至不具備布線或者成本相對來說比較高，因此本案例中選擇使用無線傳輸設備DTU。

    本系統的核心設備是西門子200PLC，以及觸摸屏。

    灌區閘門集中控制系統由中央集中控制單元和閘門現地控制單元組成。其中，集中控制單元布置在中控室內；閘門現地控制單元以PLC、液晶觸摸屏為核心設備，布置在相應的啟閉機旁。每個閘門現地控制單元控制一個閘門。由現地控制單元完成啟閉機有關信號的采集與處理，并實現對啟閉機的控制。現地控制單元與集中控制單元之間采用DTU設備進行GPRS數據傳輸。

一、主要設備選型

二、設計原理圖

   （1）下圖為主要設備框架圖，DTU和西門子200PLC進行自由口通信，觸摸屏和PLC進行RS485通信，各占用PLC一個通信口。

   （2）下圖為PLC的CPU主要配線系統設計圖，現場的信號輸入和繼電器輸出處理，以及傳感器的數據采集。

三、PLC程序部分

     下面是PLC程序的部分截圖，自由口的編程，主要是和上位機進行通信，如果選用組態王作為上位機，那么有亞控公司提供的自由口程序，不需要我們自己編寫，只需要簡單的配置下數據就行。模擬量采集編程主要是采集開度傳感器4-20MA模擬量，進行數據的處理在觸摸屏上顯示。

四、無線設備的應用

無線設備DTU選擇的是廈門才茂的，需要使用電腦簡單配置下參數就可以，安裝一張手機卡，開通流量，短信等功能即可。

五、系統安裝圖片

    下面是現場的安裝圖片：灌區現地控制柜、開度傳感器、閘門啟閉機室、柜內PLC等設備

 六、系統功能簡述

    現地控制單元設手動、自動、遠方三種操作模式：

    手動——現地操作。在現地控制單元上進行開啟、關閉閘門的操作。手動操作獨立于PLC系統。

    自動——現地操作。同樣在現地控制單元上進行開啟、關閉閘門的操作。自動操作時PLC參與控制并提供保護，通過光纖以太網與中央集中控制單元相連，向中央控制單元傳送數據，并接收中央控制單元的命令。

    遠方——遠方計算機操作。

    現地控制單元上設有觸摸屏，可監視閘門運行數據和運行情況。

    觸摸屏報警： 

    當出現電機故障、PLC故障時觸摸屏的報警畫面將顯示相關報警信息及

發生故障的時間。

    蜂鳴器報警：

    無論出現何種報警，蜂鳴器發出聲光信號報警，延時30秒后自動停止。

下圖為觸摸屏界面截圖：

七、系統有待改進提高

本系統主要運用在灌區閘門控制，穩定運行，安裝方便。當然也有很多不足之處，有待進一步提高，在后期我們會根據實際使用情況，進行系統的改進。讓本系統更加的適應國內灌區的使用習慣。

本系統的遠程控制端主要設備為工控機，軟件可以使用組態軟件編寫控制畫面。現在控制柜采用的西門子200PLC，穩定可靠，成本低，維護成本低。