基于PLC技術的水利自動化監控系統的設計與應用

羅俊堯 南水北調中線干線工程建設管理局河南分局

1 PLC技術相關內容綜述

1.1 概念

PLC是一種以微處理器為核心的數字運算操作電子系統裝置，專門運用于工業現場，通過可編輯程序的存儲器進行邏輯運算、順序控制以及指令操作等。PLC技術是計算機技術與傳統的繼電接觸控制技術的結合，它有效的克服了繼電接觸控制系統中線路復雜、可靠性低、功耗高等缺點，充分的發揮了計算機的優點，使程序更加直觀，技術人員操作起來也更加的方便。

1.2 優點

PLC技術能夠得到快速的發展，與它自身的優點是密不可分的。在水利工程中，數據的可靠性十分重要，一旦數據出現誤差，很可能影響到工作人員的判斷，最終為系統的運行帶來不便。PLC的編程簡單，工作人員能夠直觀的了解系統的運行狀況，與傳統的繼電接觸控制系統相比，PLC受到環境的影響更小，即便在惡劣的環境下，也能夠保持正常工作，且外觀精巧，體積輕，不會占用到太多的空間。

1.3 發展現狀

隨著科學技術的發展，PLC已經從最初的1位機發展成為現在的32位微處理器，處理器的通道也越來越多樣化。受到集成電路發展的影響，PLC技術也漸漸走向成熟，其可靠性、控制力等都有了顯著的提高，逐漸成為支撐工業生產自動化的一大支柱型技術。目前，世界上的PLC生產廠主要劃分為美國、歐洲與日本三個區域，這些國家都有自己的PLC大牌，在近年來的市場上占據了極大的份額，我國也在改革開放后全面投入到PLC技術的研發過程中，并發展出近三十個品牌。但受到技術與發展環境的影響，我國PLC品牌的質量與國外相比還存在很大差距，影響力也不足，因此，我國現今使用的大部分PLC品牌仍依靠出口，由此看出，我國PLC技術的發展還有很長的路要走。

2 基于PLC技術的水利自動化監控系統的設計與應用

2.1 總體設計

本系統通過PLC及智能儀器進行數據采集與控制，結合DCS、FCS、PLC來構建控制層、設備層與網絡層。根據以太網的形式對系統的值班室、機長室等區域進行監督與控制。水利工程的每一個環節都在系統的監控范圍內，各種程序、智能儀表、變送器等都需要獨立的完成控制任務，保證系統的正常運行。系統采取分散控制的形式，因此，當PLC發生故障時，系統也不會受到干擾，最終實現上層管理與各級設備間的有效聯系。

2.2 程序設計

2.2.1 組態編輯

系統中設有WinCC工控組態軟件，操作人員可以利用該軟件繪制設計圖形、編輯用戶界面等，實時監控網絡上的數據，了解系統的運行狀態等。此外，操作人員還可以通過這些界面了解到設備運行參數、報警信息、故障申報信息、故障顯示方式等。

2.2.2 程序設計

利用Win-CC來創建用戶界面，操作人員通過界面可以了解到系統進行監控的過程，用戶界面由按鈕、文本框、圖形意義、運行參數等內容組成。

2.2.3 采集與傳遞

在WinCC的過程映像中再采集柴油機轉速、電流、電壓、功率、工程化數據等一系列內容，并通過圖形系統組建、打印、輸出、歸檔等實現對數據信息的系統化分析與管理。此外還包括故障判斷、狀態分析等內容。

2.3 監控中心系統組成

監控中心系統由若干個子系統構成，采用開放性的設計，使系統能夠與不同的數據庫及網絡進行連接。系統可進行監控、分析及管理等功能，幫助工作人員合理的開發洪水資源，提高水利發電的經濟效益。

水域情報數據采集系統可進行水情預報、防洪監控、防汛指揮等工作，它結合網絡監測技術，能夠有效的預測水利站點雨量、風向、風速、氣壓等信息，并將監測到的數據及時進行上傳，為系統的水利調度提供依據。

大壩安全監測系統主要負責大壩的數據信息管理，保證大壩運行的安全。其中安全檢測信息查詢系統主要負責實時采集數據并生成曲線圖，設計水情、雨情等安全標準等，所有的基礎數據都來自于現地采集單元。

通過PLC技術對水利工程的閘門電機開關進行控制，實現對閘門的遠程操控，進而滿足技術人員的自動化調度指令，使泄洪與防汛工作能夠更及時。PLC可遠程控制閘門的上升或下降狀態，通過設定使閘門能夠自動升降至所需位置，其系統界面顯示包括供電電流、急停指示、復位指示等項目，保證操作的便捷性。

視頻監控系統是水利工程自動化監控系統的重要部分，它能夠將所有的數據直觀的展現在工作人員面前，諸如：水利設施的運作情況、附近水域信息、主壩前后信息、溢洪道信息等，實現對水利系統運作的遠程監視。此外，計算機技術的運用能實現數據的實時共享。該系統主要由攝像機、硬盤錄像機與監控終端構成，工作人員可以按照現場需求隨意更換視角，實現對系統的細化管理。

3 結束語

綜上所述，基于PLC技術的水利自動化監控系統具有可靠性高、操作便捷、圖像直觀等大量特點，相較于傳統的監控設備,加入PLC技術的水利工程自動化監控系統更能滿足現代水利建設需要，極大的改善了工作條件，使工作效率成倍提升。

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