基于PLC技术的水利自动化监控系统的设计与应用

罗俊尧 南水北调中线干线工程建设管理局河南分局

1 PLC技术相关内容综述

1.1 概念

PLC是一种以微处理器为核心的数字运算操作电子系统装置，专门运用于工业现场，通过可编辑程序的存储器进行逻辑运算、顺序控制以及指令操作等。PLC技术是计算机技术与传统的继电接触控制技术的结合，它有效的克服了继电接触控制系统中线路复杂、可靠性低、功耗高等缺点，充分的发挥了计算机的优点，使程序更加直观，技术人员操作起来也更加的方便。

1.2 优点

PLC技术能够得到快速的发展，与它自身的优点是密不可分的。在水利工程中，数据的可靠性十分重要，一旦数据出现误差，很可能影响到工作人员的判断，最终为系统的运行带来不便。PLC的编程简单，工作人员能够直观的了解系统的运行状况，与传统的继电接触控制系统相比，PLC受到环境的影响更小，即便在恶劣的环境下，也能够保持正常工作，且外观精巧，体积轻，不会占用到太多的空间。

1.3 发展现状

随着科学技术的发展，PLC已经从最初的1位机发展成为现在的32位微处理器，处理器的通道也越来越多样化。受到集成电路发展的影响，PLC技术也渐渐走向成熟，其可靠性、控制力等都有了显著的提高，逐渐成为支撑工业生产自动化的一大支柱型技术。目前，世界上的PLC生产厂主要划分为美国、欧洲与日本三个区域，这些国家都有自己的PLC大牌，在近年来的市场上占据了极大的份额，我国也在改革开放后全面投入到PLC技术的研发过程中，并发展出近三十个品牌。但受到技术与发展环境的影响，我国PLC品牌的质量与国外相比还存在很大差距，影响力也不足，因此，我国现今使用的大部分PLC品牌仍依靠出口，由此看出，我国PLC技术的发展还有很长的路要走。

2 基于PLC技术的水利自动化监控系统的设计与应用

2.1 总体设计

本系统通过PLC及智能仪器进行数据采集与控制，结合DCS、FCS、PLC来构建控制层、设备层与网络层。根据以太网的形式对系统的值班室、机长室等区域进行监督与控制。水利工程的每一个环节都在系统的监控范围内，各种程序、智能仪表、变送器等都需要独立的完成控制任务，保证系统的正常运行。系统采取分散控制的形式，因此，当PLC发生故障时，系统也不会受到干扰，最终实现上层管理与各级设备间的有效联系。

2.2 程序设计

2.2.1 组态编辑

系统中设有WinCC工控组态软件，操作人员可以利用该软件绘制设计图形、编辑用户界面等，实时监控网络上的数据，了解系统的运行状态等。此外，操作人员还可以通过这些界面了解到设备运行参数、报警信息、故障申报信息、故障显示方式等。

2.2.2 程序设计

利用Win-CC来创建用户界面，操作人员通过界面可以了解到系统进行监控的过程，用户界面由按钮、文本框、图形意义、运行参数等内容组成。

2.2.3 采集与传递

在WinCC的过程映像中再采集柴油机转速、电流、电压、功率、工程化数据等一系列内容，并通过图形系统组建、打印、输出、归档等实现对数据信息的系统化分析与管理。此外还包括故障判断、状态分析等内容。

2.3 监控中心系统组成

监控中心系统由若干个子系统构成，采用开放性的设计，使系统能够与不同的数据库及网络进行连接。系统可进行监控、分析及管理等功能，帮助工作人员合理的开发洪水资源，提高水利发电的经济效益。

水域情报数据采集系统可进行水情预报、防洪监控、防汛指挥等工作，它结合网络监测技术，能够有效的预测水利站点雨量、风向、风速、气压等信息，并将监测到的数据及时进行上传，为系统的水利调度提供依据。

大坝安全监测系统主要负责大坝的数据信息管理，保证大坝运行的安全。其中安全检测信息查询系统主要负责实时采集数据并生成曲线图，设计水情、雨情等安全标准等，所有的基础数据都来自于现地采集单元。

通过PLC技术对水利工程的闸门电机开关进行控制，实现对闸门的远程操控，进而满足技术人员的自动化调度指令，使泄洪与防汛工作能够更及时。PLC可远程控制闸门的上升或下降状态，通过设定使闸门能够自动升降至所需位置，其系统界面显示包括供电电流、急停指示、复位指示等项目，保证操作的便捷性。

视频监控系统是水利工程自动化监控系统的重要部分，它能够将所有的数据直观的展现在工作人员面前，诸如：水利设施的运作情况、附近水域信息、主坝前后信息、溢洪道信息等，实现对水利系统运作的远程监视。此外，计算机技术的运用能实现数据的实时共享。该系统主要由摄像机、硬盘录像机与监控终端构成，工作人员可以按照现场需求随意更换视角，实现对系统的细化管理。

3 结束语

综上所述，基于PLC技术的水利自动化监控系统具有可靠性高、操作便捷、图像直观等大量特点，相较于传统的监控设备,加入PLC技术的水利工程自动化监控系统更能满足现代水利建设需要，极大的改善了工作条件，使工作效率成倍提升。

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[2]李晓辉,严琳,班莹.基于无线通信技术的水利自动化监控系统的应用分析[J].南方农机,2016,47(12)：33-34.