灌區(qū)概述 

    閘門控制的研究對于節(jié)約能源、確保水利工程的正常運(yùn)行、提高水資源的利用效率和節(jié)約用水具有重要的意義。目前國內(nèi)大部分灌區(qū)已基本實(shí)現(xiàn)流量數(shù)據(jù)的自動(dòng)采集和監(jiān)測，并把數(shù)據(jù)傳輸?shù)焦芾聿块T，但是在根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行遠(yuǎn)程自動(dòng)監(jiān)測和控制方面成熟的經(jīng)驗(yàn)非常少。國外特別是歐美等先進(jìn)國家在這方面已經(jīng)達(dá)到較高的水平，如美國的SRP灌區(qū)自動(dòng)化灌溉系統(tǒng)，可以同時(shí)采集100多點(diǎn)的水位、閘門開度和其它信息，通過計(jì)算機(jī)處理后，控制閘門、泵站等設(shè)備的運(yùn)行。

    本文以西門子200PLC在灌區(qū)中的實(shí)際應(yīng)用，進(jìn)行設(shè)計(jì)方案和控制流程的闡述。

    實(shí)現(xiàn)功能概述

    目前很多灌區(qū)需要實(shí)現(xiàn)集中化管理和控制，有的地區(qū)偏遠(yuǎn)，在現(xiàn)有的設(shè)施基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，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(shè)備DTU。

    本系統(tǒng)的核心設(shè)備是西門子200PLC，以及觸摸屏。

    灌區(qū)閘門集中控制系統(tǒng)由中央集中控制單元和閘門現(xiàn)地控制單元組成。其中，集中控制單元布置在中控室內(nèi)；閘門現(xiàn)地控制單元以PLC、液晶觸摸屏為核心設(shè)備，布置在相應(yīng)的啟閉機(jī)旁。每個(gè)閘門現(xiàn)地控制單元控制一個(gè)閘門。由現(xiàn)地控制單元完成啟閉機(jī)有關(guān)信號(hào)的采集與處理，并實(shí)現(xiàn)對啟閉機(jī)的控制。現(xiàn)地控制單元與集中控制單元之間采用DTU設(shè)備進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳輸。

一、主要設(shè)備選型

二、設(shè)計(jì)原理圖

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

   （2）下圖為PLC的CPU主要配線系統(tǒng)設(shè)計(jì)圖，現(xiàn)場的信號(hào)輸入和繼電器輸出處理，以及傳感器的數(shù)據(jù)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(jī)進(jìn)行通信，如果選用組態(tài)王作為上位機(jī)，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(shù)據(jù)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(jìn)行數(shù)據(jù)的處理在觸摸屏上顯示。

四、無線設(shè)備的應(yīng)用

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

五、系統(tǒng)安裝圖片

    下面是現(xiàn)場的安裝圖片：灌區(qū)現(xiàn)地控制柜、開度傳感器、閘門啟閉機(jī)室、柜內(nèi)PLC等設(shè)備

 六、系統(tǒng)功能簡述

    現(xiàn)地控制單元設(shè)手動(dòng)、自動(dòng)、遠(yuǎn)方三種操作模式：

    手動(dòng)——現(xiàn)地操作。在現(xiàn)地控制單元上進(jìn)行開啟、關(guān)閉閘門的操作。手動(dòng)操作獨(dú)立于PLC系統(tǒng)。

    自動(dòng)——現(xiàn)地操作。同樣在現(xiàn)地控制單元上進(jìn)行開啟、關(guān)閉閘門的操作。自動(dòng)操作時(shí)PLC參與控制并提供保護(hù)，通過光纖以太網(wǎng)與中央集中控制單元相連，向中央控制單元傳送數(shù)據(jù)，并接收中央控制單元的命令。

    遠(yuǎn)方——遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)操作。

    現(xiàn)地控制單元上設(shè)有觸摸屏，可監(jiān)視閘門運(yùn)行數(shù)據(jù)和運(yùn)行情況。

    觸摸屏報(bào)警： 

    當(dāng)出現(xiàn)電機(jī)故障、PLC故障時(shí)觸摸屏的報(bào)警畫面將顯示相關(guān)報(bào)警信息及

發(fā)生故障的時(shí)間。

    蜂鳴器報(bào)警：

    無論出現(xiàn)何種報(bào)警，蜂鳴器發(fā)出聲光信號(hào)報(bào)警，延時(shí)30秒后自動(dòng)停止。

下圖為觸摸屏界面截圖：

七、系統(tǒng)有待改進(jìn)提高

本系統(tǒng)主要運(yùn)用在灌區(qū)閘門控制，穩(wěn)定運(yùn)行，安裝方便。當(dāng)然也有很多不足之處，有待進(jìn)一步提高，在后期我們會(huì)根據(jù)實(shí)際使用情況，進(jìn)行系統(tǒng)的改進(jìn)。讓本系統(tǒng)更加的適應(yīng)國內(nèi)灌區(qū)的使用習(xí)慣。

本系統(tǒng)的遠(yuǎn)程控制端主要設(shè)備為工控機(jī)，軟件可以使用組態(tài)軟件編寫控制畫面。現(xiàn)在控制柜采用的西門子200PLC，穩(wěn)定可靠，成本低，維護(hù)成本低。