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闸门启闭机自动化控制与监控研究设计闸门启闭机是一种水利工程中常见的设备，主要用于控制水体流量和水位，调节水位高度，保障水利工程的安全运行。
为了提高闸门启闭机的自动化程度和监控能力，本文进行了相关研究与设计。
首先，针对闸门启闭机的自动化控制，我们选择了PLC编程作为主要技术手段。
通过PLC编程，我们能够实现对闸门启闭机的自动控制、程序运行和故障诊断。
具体来说，我们设计了一个基于SIEMENS S7-300的PLC自动化控制系统，包括I/O模块、CPU模块、通讯模块和外部设备等。
其中，I/O模块用于将控制信号输入到PLC系统中，CPU模块用于处理运行程序和监控系统状态，通讯模块用于与外部设备进行数据传输和远程控制，外部设备包括传感器、执行机构和闸门本身。
通过PLC编程，我们能够实现闸门启闭机的自动控制、定时开闭和故障诊断等功能，大大提高了设备的自动化程度和运行稳定性。
其次，针对闸门启闭机的监控设备，我们选择了传感器作为主要技术手段。
通过传感器，我们能够实时监测闸门启闭机的运行状态，包括位置、速度、压力、温度等。
具体来说，我们配置了位移传感器、速度传感器、压力传感器和温度传感器等多种传感器来监测闸门的位置、速度、水位、水压和温度等参数。
并通过将传感器数据输入到PLC系统中，实现了对闸门状态的智能化监控。
此外，我们还设计了基于人机界面的监控系统，通过操作界面能够实现远程控制和故障诊断，便于操作人员对设备进行管理和维护。
最后，我们对闸门启闭机自动化控制与监控系统进行了实验测试。
实验结果表明，我们设计的PLC自动化控制系统和传感器监控系统均能够实现较好的运行效果，能够稳定地控制闸门启闭、监测设备状态和诊断故障等。
同时，我们还发现，在日常维护过程中，操作人员能够通过人机界面清晰地了解设备状态和故障信息，能够快速地进行处理和维护，大大提高了设备的运行效率和安全性。
综上所述，本文通过PLC编程和传感器监测等技术手段，实现了对闸门启闭机的自动化控制与智能化监控，并进行了实验验证。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计闸门启闭机自动化控制与监控研究设计随着科技的发展，自动化控制与监控技术在各个行业中的应用也越来越广泛。
对于水库、水闸等水利设施来说，闸门启闭机自动化控制与监控系统的研究和设计也变得极为重要。
一、闸门启闭机自动化控制系统闸门启闭机自动化控制系统主要是指通过PLC控制器、人机界面、传感器、电动机驱动器等设备，实现闸门启闭、调节、保护等功能。
其中，PLC控制器是控制系统的核心部件，可以实现对闸门的精确控制，避免人为操作误差。
在实际应用中，闸门启闭机自动化控制系统需要考虑多种因素，比如气象数据、水位数据、水压数据等。
通过对这些数据的实时监测，控制系统可以根据情况进行闸门的启闭、调节，保证水利设施的正常运行。
二、闸门启闭机监控系统闸门启闭机监控系统主要是指依靠视频监控设备、分布式控制系统、数据库等技术手段，实时监测水利设施的安全状况，及时发现各种异常情况，并进行预警、报警处理。
通过监控系统，可以有效避免闸门损坏、水灾等事件的发生。
闸门启闭机监控系统需要面对的问题包括：数据采集、传输可靠性、数据处理、数据存储等。
其中，数据采集是监控系统的重要环节，包括监控设备的选择、布置、调试等。
传输可靠性是指监控系统中数据传输链接的可靠性，这对于实时监控的重要性不言而喻。
数据处理是指监控系统中对实时监测到的数据进行分析、判断、处理，从而得到最终的监测结果。
数据存储是指监控系统中的数据存储方式，包括数据量、数据格式、数据交换等方面。
三、闸门启闭机自动化控制与监控系统设计闸门启闭机自动化控制与监控系统的设计需要考虑到多种因素，包括设备的选择、布局、传输方式、数据采集等。
在设计过程中需要明确各个环节之间的关系，进行逐步优化和改进，最终形成一个完整的系统。
闸门启闭机自动化控制与监控系统设计中需要注意的问题包括：系统的可靠性、系统的故障处理、系统的可扩展性等。
系统的可靠性是指系统运行稳定、安全的程度，高可靠性对于保证电力设施的正常运行尤为重要。
目录一、设计题目- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2二、系统总体方案确定1.人字闸门启闭机功能分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.执行机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -43.传动机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5三、执行机构的尺寸设计和运动分析1.执行机构的尺寸设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.执行机构的运动分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8四、传动机构的分析和传动件的工作能力计算1.电动机选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -192.计算传动装置传动比，并分配各级传动比 - - - - - - - - - - -203.计算传动装置的运动和动力参数 - - - - - - - - - - - - - - -204.蜗轮蜗杆的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -225.开式斜齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -256.开式锥齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -30五、减速器结构设计1.蜗杆轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -332.蜗轮轴的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -353.轴的校核和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -374.轴承的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -405.键连接的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -416.联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -437.减速器的部分结构尺寸计算 - - - - - - - - - - - - - - - - -43一、设计题目设计题目——闸门启闭机1. 机器的用途及功能要求闸门是水工建筑的重要组成部分，其作用是封闭水工建筑物的孔口，并能够按需要全部或部分开放孔口，以便调节水位，泄放流量，放运船只，排除沉沙、冰块等漂浮物。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计一、引言闸门启闭机是一种用于控制水体流动的设备，广泛应用于水利工程、发电厂以及航道等领域。
传统的闸门启闭机需要人工操作，不仅效率低下，而且存在一定的安全隐患。
实现闸门启闭机的自动化控制与监控已成为研究的热点之一。
本文将介绍一种基于PLC（可编程逻辑控制器）的闸门启闭机自动化控制与监控系统。
二、系统硬件设计1. 系统组成该系统由以下几部分组成：闸门启闭机、PLC控制器、传感器、执行器、人机界面以及通信模块。
2. 闸门启闭机闸门启闭机是整个系统的物理实体，用于控制水体流动。
根据实际需求选择合适的型号和规格。
3. PLC控制器PLC控制器是系统的核心部件，负责整个系统的控制与协调。
它具有可编程性和可扩展性，可以根据需要进行功能的编码和拓展。
选择合适的PLC型号和规格，为系统设计提供足够的计算能力和接口资源。
4. 传感器传感器用于感知闸门当前的状态和环境条件，从而提供输入信号给PLC控制器。
常用的传感器有位置传感器、压力传感器和水位传感器等。
5. 执行器执行器用于将PLC控制器发出的命令转化为实际的动作。
常用的执行器有电动机、液压缸和气动阀等。
6. 人机界面人机界面是用户与系统交互的接口，用于设置参数、监视状态和接收报警信息等。
可以采用触摸屏、按钮和指示灯等。
7. 通信模块通信模块用于系统与外部设备的数据交换和远程监控。
可以选择以太网模块、无线通信模块或者GPRS通信模块等。
三、系统软件设计1. 系统功能设计系统功能设计包括自动控制功能和监控功能。
自动控制功能主要包括闸门启闭、开停控制和故障保护等；监控功能主要包括状态监测、数据记录和报警提示等。
2. 程序编码根据系统功能设计，将功能划分为不同的任务模块，针对每个任务模块编写相应的程序。
程序编码需要考虑系统的实时性和稳定性，避免死锁、冲突和误操作等问题。
3. 人机界面设计人机界面设计应简洁明了，符合操作习惯。
主要包括主页面的布局设计、参数设置界面的设计，状态监测界面的设计和报警提示界面的设计等。
目录一、设计题目- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -2二、系统总体方案确定1.人字闸门启闭机功能分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - -42.执行机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -43.传动机构设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -5三、执行机构的尺寸设计和运动分析1.执行机构的尺寸设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - 62.执行机构的运动分析 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -8四、传动机构的分析和传动件的工作能力计算1.电动机选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -192.计算传动装置传动比，并分配各级传动比 - - - - - - - - - - -203.计算传动装置的运动和动力参数 - - - - - - - - - - - - - - -204.蜗轮蜗杆的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - -225.开式斜齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -256.开式锥齿轮的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - -30五、减速器结构设计1.蜗杆轴的设计 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -332.蜗轮轴的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -353.轴的校核和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -374.轴承的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -405.键连接的设计和计算 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -416.联轴器的选择 - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -437.减速器的部分结构尺寸计算 - - - - - - - - - - - - - - - - -43一、设计题目设计题目——闸门启闭机1. 机器的用途及功能要求闸门是水工建筑的重要组成部分，其作用是封闭水工建筑物的孔口，并能够按需要全部或部分开放孔口，以便调节水位，泄放流量，放运船只，排除沉沙、冰块等漂浮物。
智慧门闸系统设计方案智慧门闸系统是一种基于人工智能、物联网和云计算等新兴技术的门禁控制系统，可以实现智能化的人员出入管理和安全监控。
下面是一个智慧门闸系统的设计方案，包括系统架构、关键技术和功能模块等。
一、系统架构智慧门闸系统的整体架构分为三层：感知层、网络层和应用层。
1. 感知层：这一层负责感知实时的人员出入信息和环境变化，主要包括门禁设备、摄像头、传感器等。
门禁设备用于记录人员的出入信息和控制门禁开关，摄像头用于实时监控人员的出入情况和提供视频录像，传感器用于监测环境变化如温度、湿度、烟雾等。
2. 网络层：这一层负责传输感知层获取的数据，包括有线网络和无线网络。
有线网络连接感知设备和数据处理设备，无线网络用于连接移动设备和互联网。
3. 应用层：这一层是系统的核心，主要包括数据处理和业务逻辑。
数据处理包括数据存储、数据分析和数据验证等，业务逻辑包括人员出入权限管理、安全报警、数据展示等。
二、关键技术1. 人脸识别技术：使用深度学习和模式识别技术，对人脸进行实时识别和比对，以确保门闸的安全性和准确性。
2. 语音识别技术：使用语音识别技术，对人员的语音命令进行识别和解析，以提供方便快捷的门闸开关控制方式。
3. 智能分析技术：使用机器学习和数据挖掘技术，对感知层获取的数据进行分析，提取有用信息和模式，为后续的权限管理和安全监控提供支持。
4. 云计算技术：使用云计算平台，实现系统的分布式和弹性伸缩，以满足大规模并发访问和数据存储的需求。
三、功能模块1. 人员管理：包括人员注册、人员信息管理、人员权限管理等。
通过人脸识别技术和身份验证，对人员进行注册和权限设置，并将人员信息存储在云端数据库中。
2. 门禁控制：包括门禁开关控制、门禁记录查询等。
通过人脸识别技术和语音识别技术，实现门禁的开关控制；同时可以查询门禁记录，了解人员的出入情况。
3. 安全监控：包括实时视频监控、异常报警等。
通过摄像头和传感器，实时监控门闸区域的情况；当检测到异常情况如闯入、烟雾、温度异常等时，系统自动触发报警，并通过手机App等方式通知相关人员。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计一、研究背景与意义闸门启闭是水利工程中的一项重要工作，通过控制闸门的启闭，可以调节水流的通量，控制水位，保证水利工程的正常运行。
传统的闸门启闭操作主要靠人工操作，操作周期长，效率低，同时还存在一定的危险性。
为了提高工作效率和安全性，实现闸门启闭操作的自动化和远程监控，进行闸门启闭机自动化控制和监控的研究具有重要意义。
二、研究内容和方法1. 自动化控制设计通过对闸门启闭机结构和原理的研究，设计一套完整的自动化控制系统。
该系统可以通过外部信号控制闸门的启闭，实现自动化操作。
具体而言，系统需要实现以下功能：（1）闸门的自动启闭控制：通过控制闸门启闭机的电机，实现闸门的自动启闭，可通过按钮或触摸屏进行控制。
（2）闸门位置监测：安装位移传感器，实时监测闸门的位置，保证闸门的准确启闭。
（3）电机驱动控制：通过电机驱动控制系统，实现闸门的平稳启闭，控制启闭速度和力度。
（4）安全保护功能：在闸门启闭过程中，对于出现异常情况，比如超载、过速等，系统需要自动停止运行，保护设备和人员的安全。
设计方案中可以选择合适的控制器和传感器，利用PLC、单片机等进行电气设计，实现闸门自动化控制功能。
2. 远程监控设计通过在自动化控制系统中增加远程监控模块，实现对闸门启闭机运行状态的远程监控。
具体而言，系统需要实现以下功能：（1）数据采集与传输：通过传感器采集闸门启闭机的实时数据，包括位置、速度、力度等，将数据通过无线信号传输到远程监控中心。
（2）远程监控界面设计：在远程监控中心，设计一个可视化的监控界面，实时显示闸门启闭机的运行状态，包括位置、速度、力度等。
（3）报警功能设计：当闸门启闭机出现异常情况时，比如超出设定范围、设备故障等，监控中心可以及时接收报警并进行相应处理。
设计方案中可以选择合适的传感器和无线通信技术，利用计算机和网络技术，实现闸门启闭机的远程监控功能。
三、研究计划和预期成果1. 研究计划（1）文献调研：对于闸门启闭机的自动化控制和远程监控相关的理论和技术进行广泛调研，了解国内外研究现状和发展趋势，为研究设计提供参考和借鉴。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计闸门启闭机是用于水利、水电、水运等领域的重要设备，其启闭控制与监控是确保设备安全稳定运行的关键。
随着自动化技术的发展，闸门启闭机的自动化控制与监控研究设计变得日益重要。
本文将从控制原理、传感器应用、网络通信、监控系统等方面展开研究，提出一种适用于闸门启闭机的自动化控制与监控方案。
**一、控制原理**闸门启闭机的控制原理是通过控制执行机构（如液压、电机等）来实现闸门的启闭操作。
传统控制方法多采用开关控制，但存在操作不灵活、响应速度慢等问题。
而现代的自动化控制则采用PLC（可编程逻辑控制器）、PID控制（比例-积分-微分），实现对闸门的自动控制。
通过PLC编程，可以根据不同情况设定闸门的启闭角度、启闭速度等参数，从而实现灵活的控制。
**二、传感器应用**传感器在闸门启闭机的自动化控制中起着至关重要的作用。
首先是位置传感器，用于测量闸门的实时位置，可以采用编码器、光电传感器等。
其次是力传感器，用于监测闸门的承受力，以及液压或电机的输出力。
还有流量传感器，用于监测液压系统的流量情况。
传感器的应用能够实现对闸门启闭机的实时监测和控制，使得系统能够及时响应外部变化，提高工作效率和安全性。
**三、网络通信**随着物联网技术的发展，闸门启闭机的自动化控制与监控也可以通过网络实现远程控制和监测。
通过传感器采集的数据可以通过网络传输到监控中心，实现对闸门的实时监测和远程控制。
采用物联网技术，可以实现对闸门启闭机的智能化管理，提高操作效率和便利性。
**四、监控系统**闸门启闭机的监控系统是对整个闸门设备进行综合管理、监测和控制的系统。
监控系统通常包括监测软件、数据采集设备、远程控制设备等。
监测软件是闸门启闭机监控系统的核心，通过软件可以实现对闸门的实时监测、数据采集、故障诊断等功能。
监控软件可以实现数据的存储和分析，为设备的维护和管理提供数据支持。
数据采集设备主要用于采集传感器收集的数据，包括位置、力、流量等方面的数据。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计闸门是一种用于调节水流、防洪和水位控制的设备，常用于水电站、河流和港口等场所。
传统的闸门操作需要人工参与，操作繁琐且工作效率低下。
为了提高闸门的操作效率和安全性，将闸门启闭机进行自动化控制和监控是必要的。
为了实现闸门自动化控制和监控，需要以下几个方面的研究和设计。
首先是控制系统的设计。
控制系统是闸门自动化的核心部件，负责监测闸门的状态和位置，并控制闸门的启闭。
控制系统需要接收传感器的反馈信号，如水位、水流和闸门位置等，然后根据预设的参数来控制闸门的启闭。
控制系统还需要考虑到启闭过程中的安全性和稳定性，如闸门的速度、加速度和压力等。
其次是监控系统的设计。
监控系统用于实时监测闸门的状态和操作情况，包括闸门的位置、速度和压力等。
监控系统需要实时记录和显示闸门的运行数据，并能够发出报警信号和故障诊断。
监控系统还可以通过远程通信技术实现远程监控和操作，方便操作人员对闸门进行远程控制和监控。
第三是安全保护系统的设计。
闸门操作可能存在一些危险因素，例如闸门碰撞、漏水和溢流等，因此需要安全保护系统来避免事故的发生。
安全保护系统可以使用传感器来监测闸门的位置和压力，一旦发生异常情况，系统将自动采取相应的措施，如停止闸门的启闭或发出警报信号。
最后是通信系统的设计。
闸门的自动化控制和监控需要与上位机进行数据交互，因此需要通信系统来实现数据传输。
通信系统可以使用有线或无线通信方式，例如以太网、无线局域网或GPRS等。
通信系统还需要考虑数据传输的可靠性和安全性，以确保数据的准确性和保密性。
闸门启闭机自动化控制与监控的研究设计需要包括控制系统、监控系统、安全保护系统和通信系统等方面的设计。
通过将这些系统整合在一起，可以提高闸门的操作效率和安全性，减少人工参与和操作失误，提高闸门的自动化程度。
这对于提高水资源的利用效率、防止洪水灾害和保护水环境具有重要意义。
闸门启闭机自动化控制与监控研究设计闸门启闭机是水利、电力、船舶等领域常见的机械设备，用于控制水位、船舶进出等。
随着科技的不断进步，如何提高闸门启闭机的自动化控制水平，对于保证生产安全和提高工作效率至关重要。
本文旨在对闸门启闭机自动化控制与监控进行研究设计，以提高其自动化控制水平。
1.系统结构闸门启闭机的自动化控制系统主要由监控系统和控制系统两大部分组成。
监控系统可将闸门位置、水位等参数显示在控制室内，控制系统则根据监控系统的信号，自动控制闸门启闭、调节水位等操作。
2.控制系统设计控制系统的设计应考虑设备工作的可靠性、精度、及时性等因素。
在控制逻辑上，应考虑到各种异常情况的处理。
例如在机械故障、电路故障，以及通信故障等情况下，控制系统均应该具备备用控制功能。
监控系统的设计应考虑到硬件设备、软件设计以及数据存储与处理等方面。
硬件设备应选择合适的屏幕和控制器，实现参数的实时显示和数据的存储。
软件设计应贴近工程实际，易操作，且能保证数据的准确性。
闸门启闭机自动化控制系统应用于水利、电力、船舶等领域。
以下以水利工程为例进行说明：1.应用前景自动化智能控制技术在水利工程闸门启闭机中的应用具有广阔的前景。
通过引进自动化控制技术，可大大提高现有设备的控制性能、稳定性和可靠性。
自动化控制技术还能够加强对工程的实时监控，进而保护设施和安全运行。
2.应用范围闸门启闭机自动化控制系统适用于水库、河流、灌溉等多种水利工程。
此外，闸门启闭机自动化控制系统也具有广泛的应用前景，例如港口码头、化工厂等船舶装卸设备、挖掘机等工程机械等。
三、闸门启闭机自动化控制系统的优点1.提高工程自动化水平通过引入自动化控制技术，能够大大提高闸门启闭机的自动化水平，使设备的操作更加便捷、高效。
2.提高工程稳定性闸门启闭机自动化控制系统可以实时监控设备状态，及时处理异常情况，使设备工作更加稳定、可靠。
3.提高工程精度自动化控制技术可以提高设备的控制精度，从而使设备的工作更加精确。
2015年全国高等院校工程应用技术教师大赛项目方案设计书年月日内容提要FXPLC实验组件：配置三菱FX3U-48MT/ES-A PLC，内置数字量I/O（24路数字量输入/24路晶体管输出）；FX0N-3A模拟量模块（2路模拟量输入/1路模拟量输出）；FX3U-485-BD 通信模块；FX2N-32CCL CC-Link通信模块；将PLC输入输出端子外接安全插孔，在输入端配有钮子开关、输出端配有透明继电器，配套SC-09编程电缆。
变频器模块：配置FR-D720S-0.4kW变频器，功率0.4kW，AC220V供电，带有RS485通信接口及基本操作面板, 将变频器所以输入输出端子外接安全插孔。
开关量控制模块：十字路口交通灯、自动售货机、四层电梯温度、光电控制模块：温度控制：由驱动模块、电加热器、温度变送器、温度传感器、温度表及测温触发按钮等组成。
光电控制：由调光触发控制电路、色标传感器、多种颜色板、直流电机驱动电路、移动滑轨等组成。
触摸屏模块：7英寸彩色触摸屏TPC7062KXPLC编程GX Works V ersion 1.77F 三菱HMI设计MCGS嵌入版7.2 昆仑通态上位机监控设计MCGS 6.2 昆仑通态一、项目立意及可行性分析1.1 项目立意（包括工程应用系统或教学实验系统的项目价值、项目需求分析、项目可行性分析、项目效益分析等。
然而可以不全包括，也可不仅限于此）我国拥有959.69 万平方公里的国土面积，不仅地域及其广阔，而且山川河流众多致使地形也非常复杂，地处北温带，气候为亚热带季风，这些地理条件致使我国是一个洪灾多发的国家，每年的大小洪灾直接威胁着人民的生命安全并带来了巨大的财产损失。
1975 年发生在驻马店的水库溃坝事件，致使被淹耕地高达1100 万亩，受到此事件影响的人达1100 万人，2.6 多万人死亡，造成近100 亿元的经济损失，该事件成为了全世界最大的垮坝惨剧。
像这些给我国人民和财产带来巨大损失的洪灾事件还有很多，比如发生在1989 年的辽河水灾、1991 年华东地区的洪涝灾害以及1998 年长江、松花江以及嫩江流域特大洪水。
由于多年来我国政府对防洪减灾工程建设的高度重视，兴建了许多水利工程用来预防洪涝灾害。
然而，一直以来,泄洪闸闸门控制系统存在如下问题：（1）闸门启闭速度固定，不能及时缓解汛情。
泄洪闸闸门的开启和关闭,大部分都由电动机驱动,工作过程完全由人工操作控制,工作效率低,可靠性不高;且闸门的开关速度固定不变,在流量、水位发生变化的情况下,无法根据实际情况自动调节开关闸门的速度,易发生危险;尤其在流量突发短时增大的情况下,不能及时把门打开,无法有效地完成泄洪任务。
在这种控制方式下，如果遇到紧急汛情时会面临闸门启闭不及时的情况，导致不能及时缓解汛情。
（2）采用继电器控制方式，故障率很高。
传统泄洪闸常采用继电器电路系统,依靠触点的机械动作实现控制。
这种方法使用了大量的中间继电器、时间继电器,由于触点接触不良,容易出现故障,并且工作效率低,机械触点的抖动现象也可能会造成逻辑错误，致使整个系统的效率低能耗大,故障率很高.。
为了更好地解决上述问题,在原有的泄洪闸闸门启闭机控制系统的基础上,提出利用可编程逻辑控制器(PLC)、触摸屏及变频调速技术对闸门启闭机实时监控与故障报警,并结合水位开关信号对泄洪闸门启闭机的启闭速度进行自动控制。
该方案利用现代电子技术和自动控制技术取代传统的机械结构,有效地提高了系统的工作可靠性及自动化程度,扩大了闸门启闭机自动控制系统的工作环境适应性,并且操作简单方便。
项目的教学价值:1.2 项目可行性分析（1）PLC是一种先进而又成熟的技术。
可编程控制器是在继电器控制和计算机技术的基础上开发出来，并逐渐发展成以微处理器为核心，集计算机技术、自动控制技术及通讯技术于一体的一种新型工业控制装置。
它是一种面向生产过程控制的数字电子装置。
不仅可以取代传统的继电器控制系统，还可构成复杂的工业过程控制网络。
作为一种先进而又成熟的技术，目前PLC被广泛地应用到机械、冶金、化工、电力、轻纺等各个领域，产品遍及世界各地。
这种新型的电控装置极大地提高了劳动生产率和自动化程度。
可编程控制器将传统继电器控制技术和现代计算机信息处理两者的优点结合起来，成为工业自动化领域中最重要，应用最多的控制设备，并已跃居工业生产自动化三大支柱(即PLC，机器人和计算机辅助设计／制造CAD/CAM)的首位。
随着工业自动化的快速发展，可编程控制器(PLC)得到了广泛的应用，可靠性高、运行稳定、适合户外使用、联网功能强大等特点都促使PLC 成为现代生产工艺过程的新宠。
（2）由PLC、变频器和电机组成的控制系统来实现对电机的无极调速控制现今已经成为一种应用成熟的技术。
变频调速技术是一种新型成熟的交流电机无极调速技术，它以其独特优良的控制性能被广泛应用于速度控制领域。
由PLC、变频器和电机组成的控制系统来实现对电机的无极调速控制现今已经成为一种应用成熟的技术。
（3）竞赛平台提供了项目研究所需的软、硬件条件竞赛平台提供了PLC、变频器、电机和触摸屏等项目所需硬件，被控对象可通过基于组态软件的触摸屏进行模拟。
（4）本项目具有坚实的研发基础和条件。
参寒选手长期从事机电控制技术的教学与科研工作。
主持或参与国家863计划项目、国家科技支撑计划项目、浙江省自然科学基金、浙江省公益技术应用研究项目等十余项省部级课题。
在期刊上发表相关高水平SCI/EI期刊研究论文10余篇。
获得发明专利授权1项、实审5项，实用新型专利授权10余项，软件获得著作权登记8项。
这些均为本项目的顺利实施奠定了坚实的基础。
参寒选手在针对设备状态监测、PLC智能控制系统研发、组态监控、故障诊断等方面已开展了一系列的研究工作。
与协助单位合作完成了国家863重大专项“工程机械远程维护及监控系统”子课题“起重车安全监控及预警系统研制”，实现了对起重车的在线监控与故障诊断，项目成果获得软件著作权登记1项、发明专利实审2项，实用新型专利授权6项，受到了国家863验收专家组的高度评价，该项目实现了起重车各子系统的远程在线监测与故障预警。
此外，还与协作单位合作完成了国家科技支撑重大项目子课题“连续墙抓斗电控系统和抓斗结构优化”，开发了拥有多项自主知识产权（电液系统监测与故障预警、卷盘自由快放浮动控制、油管爆裂安全保护、双卷扬同步控制、前后纠偏自动控制）的连续墙抓斗电控系统（图1），整机综合性能达到国内领先，国际先进水平，打破了欧美对我国桩工基础施工设备的技术和市场垄断，受到了课题验收专家组的一致好评。
图1 连续墙抓斗状态监控与故障报警人机交互界面（主界面部分）参寒选手还与地方产业结合在一些关键技术上获得了产业化突破，特别是在状态监控与故障报警、自动化检测、高精度控制与CAD系统研发等方面，与浙江省**企业一起主持承担国家重大科技支撑子课题“节能空气能热水器智能控制关键技术集成与工程示范”，完成空气能-太阳能集成供热工程的运行监控与故障报警（图2）。
这些都为本项目的顺利开展积累了实践经验。
图2 空气能-太阳能热泵热水系统运行状态监控与故障报警界面总之，本项目是在已有相关研究工作基础上，结合企业需求而提出的研究课题，具有坚实的研发基础和条件。
二、项目系统设计（包括项目工程工艺流程、系统结构、系统组成、系统功能、系统软件功能等。
然而可以不全包括，也可不仅限于此）2.1 系统功能需求分析随着科学技术和经济的高速发展，对水库现场设备的控制不断的提出新要求，如何保证水库处于安全稳定运行的状态对防洪减灾起着至关重要的作用。
因此，如何及时准确的获得水文实时数据并根据实时数据对水库现场进行相应的控制，使水库各项数据维持在标准水平，对于水库的安全运行尤为重要。
PLC-变频器-电机工作系统是一种具有控制灵活高、节能效果好、效率高的一种成熟性技术手段。
将交流变频调速技术引入水库闸门控制系统中，一方面可以实现闸门控制电机的软启动功能，解决了以往电机因启动电流过大而导致的接触器或过电流继电器因过流保护而断开主回路和对电网冲击污染较大等问题，另一方面可以根据汛情的不同实现对闸门的快速开启与快速控制，达到及时缓解险情使水库处于安全运行状态，另外，变频调速技术的节能功能，也符合我国的能源政策。
本项目所设计水库监控系统主要任务有两个，第一个任务是监测水库闸门的开度、水库的水位信息、闸门控制电机的转速以及变频器的运行状态等，实现实时监测和报警处理。
第二个任务是在水库闸门控制子系统中通过PLC-变频器-电机控制技术的引入，使现地控制系统摆脱以往只能以同一频率对闸门进行启闭的单一控制方法，并通过变频器的软启动功能降低启动电流过大引起的种种弊端。
基于满足以上功能需求，系统设计要求达到以下功能：（一）闸门控制与保护功能；在水库现场中的现地控制系统中可以通过水库现场安装的触摸屏来实现本地现场闸门的启动与关闭控制，而且可以控制闸门的开度，使水库闸门可以上升或者下降到指定的高度，电机的启动方式采用平稳可靠的变频启动方式，大大降低启动电流，同时，在遇到紧急汛情时，可采用不同的频率来完成对水库闸门的开启与关闭，及时调节水库水文，缓解险情。
为了提高系统的可靠性、稳定性和安全性，系统在水库现场现地控制系统设计中有手动控制和自动控制两种模式，可以根据水库实际需求进行选择，在系统运行出现异常时，系统会紧急抱闸刹车停机并进行报警提示。
（二）数据采集与处理功能；1.水库水位信息采集与处理：通过在水库现场安装的检测水位信息的传感器实现对水库的水位实时数据进行自动采集，在进行必要的数据处理后上传至触摸屏中，经触摸屏以友好界面显示出来。
2.闸门开度的数据采集与处理：可完成对闸门的位移量的采集，同时可以获得闸门的状态是上升开启状态还是下降关闭状态，闸门是否超越上下限为的相关数据。
3.闸门控制电机状态数据的采集与处理：可完成对闸门控制电机的运行速度和运行电流的采集，从而实现对闸门电机运行状态的监控，在遇电机运行异常时可进行报警。
4.变频器运行状态数据的采集与处理：对变频器的运行状态（正反转、频率）以及是否出现故障的数据采集。
（三）人机交互功能水库监控系统可以通过安装在水库现场的数据采集设备完成对水库现场的各种水文实时数据的采集，这些数据通过模拟量输入模块传送到 PLC（可编程控制器）内部指定的寄存器中，PLC 再将这些数据进行运算处理后传送至现地控制系统的触摸屏或上位机中，完成对水库水文信息的实时数据的显示、记录、存储、处理、打印和分析。
工作人员可以直接通过安装的组态软件获取水库现象的各种水文信息，并可以对水库现场 PLC 发出相应的控制命令。
2.2系统方案设计根据监控系统的功能需求，该子系统为现地控制系统，主要由触摸屏、PLC、变频器等设备组成。
