下载文档原格式
摘要闸门作为水利系统的核心机构，实现数字化、智能化、自动化己经变得十分迫切。
随着自动控制、通信及计算机技术的不断发展，把遥测遥控、通信及计算机技术应用于闸门及水位等参量的自动测量、计算、控制和调节，就是水闸监控系统的主要内容和目标。
闸门开度荷重测控仪是一种用于现场测量、控制闸门开度及荷重的智能化仪表。
老式的闸门开度测量仪的测量精度低，可靠性差，并且，目前我国大多数的闸门控制系统，都是将载荷监控与开度测控分开设计。
本系统就是在这样的实际要求下，在认真研究了国内外相关产品的优缺点的基础上，在整个设计过程中充分考虑到了用户的需求，设计出的一套使用灵活、通用性强、自动化程度较高的闸门开度荷重测控仪，使得设计出的产品能应用于各种规模的水电站及水利系统。
本文所述的闸门开度荷重测控仪是以单片机AT89C52为核心部件的工作系统，通过C语言编制的软件程序支持;对从传感器采集到的开度信号和荷重信号进行计算、判断处理;人机交互主要由按键来完成;显示闸门的开度、载荷状态并在故障时报警;驱动继电器工作;可以对闸门开度测控仪的各参数通过按键和汉字液晶显示器进行控制与管理;并且该系统还可以和远程监控(PC机)之间进行通信，数据传输采用485总线，依靠自主设计的通信协议来保证。
具有很好的安全冗余度和良好的人机界面，实现了更高的智能水平。
结果表明:系统整体设计合理、性能可靠，实现了预期的目标。
关键词:闸门;单片机;开度;荷重;测控仪器AbstractAs the core part of water conservancy system,it becomes much important to achieve the digital,intelligence and automation of the gate.With the development of auto-control,telecommunication and computer technology,it has applied remote control and measurement, telecommunication and computer technology on the measurement,calculation,control and adjustment of the gate's and water level's parameter in order to attain the main content and aim of this gate monitor system.The gate's open degree monitor is an intelligent instrument mainly used in scene measuring,gate's open degree and load controlling.The traditional gate's open degree monitor is bad in measurement's accuracy and dependability.What's more,it is common to measure and monitor was designed on the basis of clients,this monitor can be used in various scale water-electricity station for it's flexible,wide adaptation and high automotive degree.This gate's open degree monitor is a system mainly bases on AT89C52,with the help of software of C.Through calculation of the open degree signal and load signal of the sensor,signal judging and treating,communication between people and system by key,this system can display the state of open degree and load.It can alert when there are some problems,drive relay work,control and manage the various parameters of this monitor through key and LCD.It can also communicate with PC by 485 bus.This self design agreement assured theaccuracy and security of this communication.It has a perfect redundant degree and man-machine interface which is more intelligent than before.With the adjustment ,the result indicate:this design is reasonable and reliable.It has been made into production.Key Words: gate, Single-Chip Microcomputer, open degree, load value, measure and control instrument目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章绪论 .................................................................................................... - 1 -1.1 概述............................................................................................................ - 1 -1.2 设计的主要内容........................................................................................ - 2 -1.3 闸门开度荷重监控系统的国内外研究概况............................................ - 3 -第二章总体方案的设计.................................................................................. - 5 -2.1 闸门自动化控制系统结构........................................................................ - 5 -2.2 闸门开度荷重测控仪工作原理................................................................ - 6 -2.3 总体方案.................................................................................................... - 6 -第三章硬件系统设计 ...................................................................................... - 8 -3.1 整体设计思想............................................................................................ - 8 -3.2 单片机的选择............................................................................................ - 8 -3.3 荷重传感器的选择.................................................................................. - 10 -3.4 荷重信号输入接口.................................................................................. - 12 -3.5 系统调零、调满参数信号输入接口...................................................... - 12 -3.6 A/D转换以及A/D转换模块TLC2543 .................................................. - 13 -3.7 旋转编码器接口电路.............................................................................. - 15 -3.8 D/A转换及D/A转换模块MAX518 ...................................................... - 16 -3.9 V/I转换电路............................................................................................. - 18 -3.10 继电器触发控制电路............................................................................ - 19 -3.11 LED显示接口电路 ................................................................................ - 20 -3.12 键盘接口电路........................................................................................ - 21 -3.13 液晶显示接口........................................................................................ - 22 -3.13.1 液晶的选型................................................................................. - 22 -3.13.2 液晶接口电路............................................................................. - 23 -3.14 直流稳压电源的选用............................................................................ - 24 -第四章软件系统设计 .................................................................................... - 26 -4.1 系统主程序设计...................................................................................... - 26 -4.1.1 软件设计概述............................................................................... - 26 -4.1.2 编程语言的选用........................................................................... - 27 -4.2 系统的程序.............................................................................................. - 27 -4.2.1 系统主程序................................................................................... - 27 -4.2.2 前向通道中的数据采集子程序................................................... - 29 -4.3 系统仿真.................................................................................................. - 33 -第五章毕业设计总结 .................................................................................... - 35 -参考文献 .............................................................................................................. - 37 -附录................................................................................................................... - 39 -致谢................................................................................................................... - 48 -第一章绪论1.1 概述水是人类的一种十分宝贵的资源，如果没有水，整个世界都将走向灭亡。
科技信息2008年第24期SCIENCE &TECHNO LO GY INFORMATION (上接第90页)(4)在8m 3冷油器油管路出口阀后加装逆止阀,使高位油箱在事故状态时回油只回到给水泵、电机润滑油母管,这样高位油箱在事故状态下就起到应有的作用。
(5)电机进油调整法更换为DN32针形阀,调整精度高。
(6)现场安装配管时尽量缩短电机回油管的平管距离,电机回油管与电机回油母管连接时采用弯管连接,使电机回油顺畅。
5.改造后运行效果在2007年12月4日改造后首次开车试运,我们启动润滑油站后,调整齿轮油泵出口油压0.35M Pa,液力偶合器滤油器后压力0.18M Pa ,等高位油箱回油管有回油时,调整上油阀开度约70%,开始调整电机前后轴承进油压力在M ,同时观察其回流情况通畅良好;打油循环小时后启动电动,观察在电机达到额定转速后是否有油从轴承处溢出,确认没有后,启动液偶并带动水泵运行两小时,在改变液偶转速的情况下检查电机轴承油位稳定,检查各润滑部位油压都可满足要求;给水泵、液偶运行正常;最后停泵、停润滑油站供油泵,观察高位油箱事故回油及电机轴承后回油时间约60秒,满足停泵时间需要。
从改造后至08年1月前后开车6次,泵启动后无需再做任何调整,油压稳定并且回流通畅,投入联锁后无需专人看护,减轻了运行工人的劳动强度,达到了预期的效果。
作者简介:段勤国,男,1966年4月出生,汉族,工程师,1989年毕业于西安交通大学压缩机专业。
[责任编辑韩铭]●1.概述太河水库位于淄博市淄川区淄河干流上游,属黄河流域小清河水系,是一座以防洪、灌溉、城乡供水为主的大(二)型水库。
距张店城区45km ,总库容18330万m 3,兴利库容11280万m 3。
2.系统结构组成与功能太河水库自动化控制系统包括闸门计算机监控系统、大坝测压管计算机监测系统、电视监控系统、雨水情水文自动测报系统。
中心控制室可对东、西溢洪闸、放水洞实行远程实时监视监控,对坝体46个测压管和水库雨水情信息实时监测,基本达到运行稳定可靠,控制准确快捷,操作简单直观,使水库的工程管理处于省内先进水平。
快速闸门自动化控制快速闸门自动化控制是一种应用于水利工程、水电站、航运、港口等领域的技术，通过自动化控制系统实现对闸门的快速、准确的控制。
该技术能够提高工作效率，降低人工操作风险，确保工程安全稳定运行。
一、技术原理快速闸门自动化控制技术主要包括以下几个方面的内容：1. 传感器技术：通过安装在闸门上的传感器，实时采集闸门的位置、速度、压力等参数，并将数据传输给控制系统。
2. 控制系统：采用先进的控制算法，根据传感器采集的数据，计算出闸门的运动轨迹和控制信号，实现对闸门的精确控制。
3. 执行机构：通过电动或者液压执行机构，实现对闸门的快速开闭操作。
4. 通信技术：利用现代通信技术，实现控制系统与闸门之间的远程监控和数据传输。
二、技术优势快速闸门自动化控制技术相比传统人工操作具有如下优势：1. 提高工作效率：自动化控制系统能够实现对闸门的快速、准确的控制，大大提高了工作效率，节约了时间和人力成本。
2. 降低人工操作风险：传统人工操作闸门存在一定的危（wei）险性，而自动化控制可以避免人工操作中的意外伤害风险，提高了工作安全性。
3. 实时监控和数据分析：自动化控制系统能够实时监控闸门的运行状态，并对采集到的数据进行分析和处理，为工程管理提供有力的支持。
4. 远程控制和管理：利用通信技术，可以实现对闸门的远程控制和管理，方便了工程运维人员的操作。
三、应用领域快速闸门自动化控制技术广泛应用于以下领域：1. 水利工程：用于水库、河流、渠道等的水位调节和洪水防控。
2. 水电站：用于发电过程中的水位调节和流量控制。
3. 航运：用于船闸的开闭操作，提高船舶通行效率。
4. 港口：用于港口的船闸、船闸门等设备的自动化控制，提高港口的运行效率。
四、案例分析以某水利工程为例，该工程采用了快速闸门自动化控制技术，取得了显著的效果。
该水利工程位于某省某市，主要用于水库的水位调节和洪水防控。
在工程建设初期，传统的人工操作方式存在工作效率低、安全风险高等问题。
水电站泄洪闸门远程控制和精度优化的探讨摘要：无人值班，少人值守是水电站建设追求的目标。
尤其是许多新建的大中型水电站，在建设初期就以这个目标去建设，很多系统都实现了远程控制。
这不仅保证了水库调度应用、防洪度汛的要求，也保障人民生命及财产安全。
最重要的是远程控制模式的实现增强了电站自动化控制的水平，提高了效率，极大的降低了运维人员的工作量，不需要再跑到现地闸门操作室进行操作。
本文主要阐述了水电站泄洪闸门远程系统的工作原理，并提出了相应的优化策略。
关键词：水电站；泄洪闸门；远程控制；精度优化引言随着我国综合国力的不断提升，科学技术的进步，水电站工作质量越来越高，为国民生活和社会发展提供了有效保障。
现在建设水电站的目标就是实现无人值班，少人值守。
在建设中型或者大型的水电站时，更是坚持这一目标，进而实现远程操控。
1水电站泄洪闸门智能控制的必要性闸门是用于关闭和开放泄(放)水通道的控制设施，是水工建筑物的重要组成部分，可用于拦截水流、控制水位、调节流量、排放泥沙和漂浮物等。
闸门测流是利用已有水工建筑物，监测闸前后水位、闸门开度等参数，结合原有建筑物水工模型计算过闸流量。
先进的闸门监控系统是高效、可靠的水资源调度系统的基础，闸门远程自动控制是实现灌区现代化的关键。
闸门自动控制可以提高灌区供水的准确性和水资源的使用效率，同时降低工作人员的劳动强度，提高配水管理水平、灌溉效益和灌区现代化水平。
实现灌区闸门远程自动控制，对于实现灌区精准量水控水、科学调度和信息化管理都有重要意义。
灌区供水渠道有上千公里，战线长，距离遥远，舟车劳顿、人员辛苦，现有几十个渠道供水交接位置的节制闸门和数百个放水洞，分水控制和流量掌握基本上都是靠水管人员手动操作和经验估算，人为因素较大，计量准确性可变幅度值较大，管理水平低下，管理效率低下。
随着即将建成引灌区供水节制闸门、泄洪闸门、放水洞等水工建筑物将更多，而且这些闸门放水洞普遍建设在丘陵低山的半坡上。
泵站及闸门自动化控制系统根据灌区泵站及闸门控制现状，利用智能终端与互联网相结合方法，实施取水、输水、供水、灌溉、排水、防洪和水资源管理等自动控制系统，实现骨干渠道灌排闸门现场及远程自动控制和远程监测监视，达到计划配水、精准灌溉，高效利用水资源目标。
(1)闸站监控平台根据灌区闸站控制现状，利用智能终端与互联网相结合方法，建设灌区闸站智能管控平台，实现取水、输水、供水、灌溉、排水、防洪及水资源管理等自动控制系统，实现灌区部分泵站和骨干渠系闸门现场及远程自动控制。
其它分支渠系针对重要取、用、排水闸，实现远程自动控制、运行监测和视频监控，改善灌区工作人员的工作方式，提高工作效率。
闸站智能监控平台主要包括闸站智能控制方案、信息采集处理、信息查询、水闸远程自动控制系统、泵站远程自动控制系统、安全管理、监测报警、故障诊断、信息上传等功能模块。
根据操作权限，设置中心站远程集中调度层、管理段监控层和现地控制层。
主要功能如下：①闸站智能控制方案主要是根据调配方案，自动生成闸站控制方案，实现闸站的自动化远程控制，精确控制灌区水源、渠系、用水户等的水位水量关系。
②信息采集处理是自动采集多种数据、参数包括各闸站的运行状态、电量参数、闸站上下游水位、视频、雨量、闸门开度、泵站流量等信息，经过分析处理，将数据存入数据库，反馈至水量调度决策支持系统，实现水量调度闭环控制，实时调整水量调度方案，使得整个灌区实现水量的平衡调度，使得灌溉系统始终处于最佳工作状态。
③信息查询是为灌区管理人员以及有操作权限的调度人员提供信息查询服务，包括闸站的基本情况、工程布置、运行情况、上下游水位、视频、雨量、开度、流量等信息以及各种统计报表。
④闸门自动控制系统是根据控制方案、操作方式的选择和闸门当前状态等信息，在管理段、分中心、中心站等处实现远程控制闸门开度，实现对灌区闸门的远程自动控制，实现对水源、渠系的水位、流量的精准控制，可实现闸门远程开度控制、远程水位控制、远程流量控制、渠道控制等多种控制模式，控制模式可相互切换。
智慧水库方案目录1. 智慧水库方案概述 (3)1.1 项目背景 (4)1.2 项目目标 (5)1.3 项目意义 (5)2. 方案设计原则 (7)2.1 定位原则 (8)2.2 设计理念 (8)2.3 技术原则 (9)3. 智慧水库系统架构 (10)3.1 系统总体架构 (11)3.2 平台架构 (13)3.3 应用架构 (14)4. 智慧水库关键技术 (16)4.1 监测与监控技术 (17)4.2 数据采集与分析技术 (18)4.3 辅助决策支持系统 (19)4.4 信息可视化技术 (20)5. 智慧水库功能模块 (21)5.1 雨情监测模块 (23)5.2 水文监测模块 (24)5.3 水质监测模块 (25)5.4 密度监测模块 (26)5.5 能耗监测模块 (27)5.6 预警预报模块 (27)5.7 应急调度模块 (29)6. 系统集成与实施 (31)6.1 硬件设施部署 (32)6.2 软件系统开发 (34)6.3 系统调试与联调 (34)6.4 系统试运行与优化 (35)7. 运营维护与管理 (36)7.1 运营维护策略 (37)7.2 安全管理 (38)7.3 数据管理与安全 (39)7.4 用户培训与支持 (40)8. 预期效益分析 (40)8.1 经济效益分析 (42)8.2 社会效益分析 (42)8.3 环境效益分析 (44)9. 项目组织与管理 (45)9.1 项目组织架构 (46)9.2 项目进度计划 (47)9.3 项目质量管理 (48)9.4 项目风险管理 (50)10. 结论与展望 (50)1. 智慧水库方案概述随着我国经济社会的发展和科技进步，水资源管理的重要性日益凸显。
传统的水库管理模式已无法满足现代化水利发展的需求，为此，本方案旨在通过引入先进的物联网、大数据、云计算、人工智能等现代信息技术，构建一套“智慧水库”系统，实现对水库运行状态、水资源利用、生态环境保护的全方位、实时监控与智能管理。
PLC在闸门的自动化控制一、引言闸门是一种用于控制水流、调节水位和防洪的重要设备。
传统的闸门控制方式通常依赖于人工操作，效率低下且存在安全隐患。
为了提高闸门的自动化程度和运行效率，PLC（可编程逻辑控制器）被广泛应用于闸门的自动化控制系统中。
本文将详细介绍PLC在闸门的自动化控制方面的应用。
二、PLC在闸门自动化控制中的作用1. 数据采集与监测：PLC可以通过传感器实时采集水位、流量、温度等数据，并将数据传输到控制中心进行监测和分析。
通过实时监测，可以及时发现异常情况并采取相应措施，保证闸门的安全运行。
2. 控制逻辑设计：PLC通过编程实现闸门的自动控制逻辑，根据预设的条件和算法进行判断和决策。
例如，当水位达到一定高度时，PLC可以自动打开或关闭闸门，以实现水位的调节和控制。
3. 远程操作与监控：PLC可以通过网络连接实现远程操作和监控。
运维人员可以通过远程终端对闸门进行远程控制和监测，无需现场操作，提高了工作效率和安全性。
4. 故障诊断与报警：PLC可以实时监测闸门的运行状态，一旦发现异常情况，如电机故障、传感器失效等，PLC会及时发出警报并记录故障信息，方便运维人员进行故障诊断和维修。
三、PLC在闸门自动化控制系统中的应用案例以某水库的闸门自动化控制系统为例，介绍PLC在闸门自动化控制中的具体应用。
1. 数据采集与监测该系统通过PLC实时采集水库水位、流量和闸门位置等数据，并将数据传输至监控中心。
运维人员可以通过监控中心的界面查看实时数据，并进行数据分析。
当水位超过预设阈值时，系统会自动发出警报，提醒运维人员采取相应措施。
2. 控制逻辑设计系统通过PLC编程实现闸门的自动控制逻辑。
当水位低于预设阈值时，PLC会自动打开闸门，允许水流入库；当水位高于预设阈值时，PLC会自动关闭闸门，阻止水流入库。
此外，PLC还可以根据流量和温度等参数进行自动调节，以实现精确的水位控制。
3. 远程操作与监控该系统通过PLC和网络连接，实现了远程操作和监控。
水库闸门远程监控自动化系统研制
摘要：随着数字化水平的逐步提高，自动化系统在各个领域都得到采纳和应用。
为了提高水库闸门的自动化水平，实现水库闸门的远程监控，采用了自动化系统对水库闸门实现远程监控。
本文主要针对水库闸门的远程监控自动化系统中采用的plc控制系统的研究。
着重地介绍了系统软件和硬件的设计方案。
通过plc对水库闸门控制程序的编程，实现对闸门的远程监控。
关键词：水库闸门；远程监控系统；自动化；plc
目前，我国大部分的水库还停留在原始的操作方式，绝大多数都是通过人工现场收集数据，根据命令进行现场操控。
因此，受到的各方面因素导致误差相对较大，工作量和人员需求大大增加。
并且不能随时地了解水库闸门的情况，也不能全面地了解水库现状，远远满足不了实际要求。
为了随着社会数字化水平的提升，满足自动化监控要求，本文总结了现有的水库闸门监控特点，以plc技术为核心，建立远程监控自动化系统，真正实现“无人值班，少人看守”的数字控制体系，从而达到远程监控的目的。
1、水库闸门远程监控的组成
水库闸门的远程监控系统利用开放、分层的分布式计算机控制技术，共分为总控制级和现地控制级，分别由三个现地控制单元和一个闸门管理单元构成，而三个现地控制单元与闸门管理单元通过profibus-dp总线连接，在于管理处的上位机通过以太网tcp/ip网络相连，构成整个系统。
系统结构分布如图1所示：
图1 水库站们远程控制系统结构图
2、闸门远程监控系统plc控制配置
该系统可分为主站和从站两部分。
其采用plc配置主站为simatic s7-300系列cpu 315-2dp。
选用cp341-1的通讯处理器，将simatic s7-300plc与以太网相连，完成通讯的功能；采用plc配置从站为simatic s7-200系列cpu224，采用em277 profibus-dp作为通讯模块，通过profibus模块与主站通讯。
文本显示器采用td200，可以起到设定与修正参数的作用。
3、水库闸门监控系统的数据监测
3.1水位检测
水位的检测要求精度很高，现阶段常用的超声波水位计和浮子式水位计都有良好的精度和稳定性。
但超声波水位计对直径要求很高，受温度影响也大，不符合水库的野外条件，所以水库的水位检测通常选用浮子式水位传感器，一般采用（0～10）m浮子传感器传送至水闸处，再选用（4～20）ma传送到plc。
3.2电压电流数据收集
采集三个启闭及的三相电压和单相电流，配电柜变压器低压侧电流，柴油发电机回路电流及各支路电流等9个电压，14个电流，1个功率因数需要数据收集。
3.3溢洪闸底流和绕流检测
采用磁浮式数字水位传感器能够理想地实现无缘工作、抗雷击、稳定性强，测量误差低、不存在零漂等优点。
磁浮式数字水位传感
器是应用悬浮的原理设计的，模仿了神经网络系统的设计思路，对电缆要求较低，距离较短。
该传感器将液位变化直接转换为开关信号输出。
1、模拟量的读取算法
主程序采集到的模拟量，传送到指定的模块中进行转化，供程序处理。
其换算关系是：
其中x表示采集的模拟量，r表示测量的对象范围上限其处理不同对象时其值不同，y表示转化的结果。
2、水库闸门控制自动化系统的实现
5.1闸门开启度的计算
根据有关规定，通过闸门设计的规范泄流公式，计算泄流量，带入闸门开度公式中，从而计算出开启的高度。
5.2闸门开启度测量
系统采用zw-1型闸门测控装置来测量闸门的开度。
开度测量由位移传感器、信号电缆和测控仪组成。
5.3启闭机的控制系统
启闭机控制系统包含控制线路、限位保护和过载保护三个部分。
运用手动和自动控制相结合的方式控制线路。
控制原理是通过改变不同三相电来控制电机正反转，通过不同的启闭机装置完成闸门的开关动作。
限位开关的作用就是判断启闭机的运行范围，超过运行范围则进行保护。
过载保护作用是保护电机，当出现过载或短路现象时，过载保护将自动切断电源供应，从而保护电机电路。
5.4闸门控制
闸门控制可以通过远程控制和实地控制来完成，通过控制启闭机，从而实现闸门的上升和下降功能。
闸门控制采用的是现地操作和远方操作两种方式，互为闭锁，其操作流程如图2所示：
图2 水库闸门控制流程
首先将开度值和闸门的设定值传给vw950，闸门开度适口符合范围，如果适合，闸门自动执行开启或关闭动作。
闸门上升与下降要满足于预备条件，这样才能保证闸门安全运作，然后通过判断控制命令来执行闸门的上升与下降。
3、远程监控软件
监控软件目前选用组态王v6.02，它是数据处理中心、数据收发中心和远程监控中心。
与其他控制和检测等设备共同组成快速响应控制体系。
控制的方案和算法通过设备执行，下达到设备中并执行。
4、容错设计
系统的容错设计可分为软件容错设计和硬件容错设计。
通过系统的故障诊断、定位、处理和报警来提高系统的可靠性。
当经过诊断以及报警发现cpu故障时，将停止软件运行，保持系统的当前状态，供人工分析和检修。
软件不断地检测运行和语法是否出错，并进行排查处理。
模块电压出现异常，则报警，避免闸门数据流失导致工作异常。
当闸门运动过程中，可能会出现开度达到最大限度还继续开启，根据这种情况，设置一个开关限制触点，当达到这一触点后系统还
在运行，plc检测到这一过程会直接切断闸门的回路，立刻停止闸门的动作。
闸门的关闭同样依照开启的设计来完成。
在硬件的回路中也采取了同样的措施，在主回路中添加一个紧急断路器。
当超过开度设定值以后闸门仍在运行时或点击过载的情况下，如果不能保证及时令闸门正常停止。
则紧急断路器将主回路断开，停止闸门的运动。
结论
根据水库检测手段的现状，本文通过以plc为基础的自动化远程监控系统，阐述了系统的方法和配置，来弥补以前对水库监测方法的不足。
通过实际可以看出，采用对水库闸门采用自动化系统控制可以实时、准确地反映出水库闸门的状态，从而达到迅速和及时的发出相应的指令，达到水库闸门的远程监控目的。
参考文献：
[1]刘登青，基于internet的阀门远程控制系统的研究和实现[j].水利规划和设计，2006（3）.
[2]张敏.计算机监控系统在横排头枢纽工作中的应用[j].水电
厂自动化，2005（3）.
[3]潘晓玲.牌楼电站闸门自动化监控系统设计[j].湖南水利水电，2005（3）.
[4]方焱郴.九龙江北溪水闸枢纽闸门控制应用技术浅谈[j].水
电厂自动化，2006（b10）.。
