西门子200PLC在灌区闸门无线控制中的应用

    灌区概述 

    闸门控制的研究对于节约能源、确保水利工程的正常运行、提高水资源的利用效率和节约用水具有重要的意义。目前国内大部分灌区已基本实现流量数据的自动采集和监测，并把数据传输到管理部门，但是在根据有关数据进行远程自动监测和控制方面成熟的经验非常少。国外特别是欧美等先进国家在这方面已经达到较高的水平，如美国的SRP灌区自动化灌溉系统，可以同时采集100多点的水位、闸门开度和其它信息，通过计算机处理后，控制闸门、泵站等设备的运行。

    本文以西门子200PLC在灌区中的实际应用，进行设计方案和控制流程的阐述。

    实现功能概述

    目前很多灌区需要实现集中化管理和控制，有的地区偏远，在现有的设施基础上进行改进，甚至不具备布线或者成本相对来说比较高，因此本案例中选择使用无线传输设备DTU。

    本系统的核心设备是西门子200PLC，以及触摸屏。

    灌区闸门集中控制系统由中央集中控制单元和闸门现地控制单元组成。其中，集中控制单元布置在中控室内；闸门现地控制单元以PLC、液晶触摸屏为核心设备，布置在相应的启闭机旁。每个闸门现地控制单元控制一个闸门。由现地控制单元完成启闭机有关信号的采集与处理，并实现对启闭机的控制。现地控制单元与集中控制单元之间采用DTU设备进行GPRS数据传输。

一、主要设备选型

二、设计原理图

   （1）下图为主要设备框架图，DTU和西门子200PLC进行自由口通信，触摸屏和PLC进行RS485通信，各占用PLC一个通信口。

   （2）下图为PLC的CPU主要配线系统设计图，现场的信号输入和继电器输出处理，以及传感器的数据采集。

三、PLC程序部分

     下面是PLC程序的部分截图，自由口的编程，主要是和上位机进行通信，如果选用组态王作为上位机，那么有亚控公司提供的自由口程序，不需要我们自己编写，只需要简单的配置下数据就行。模拟量采集编程主要是采集开度传感器4-20MA模拟量，进行数据的处理在触摸屏上显示。

四、无线设备的应用

无线设备DTU选择的是厦门才茂的，需要使用电脑简单配置下参数就可以，安装一张手机卡，开通流量，短信等功能即可。

五、系统安装图片

    下面是现场的安装图片：灌区现地控制柜、开度传感器、闸门启闭机室、柜内PLC等设备

 六、系统功能简述

    现地控制单元设手动、自动、远方三种操作模式：

    手动——现地操作。在现地控制单元上进行开启、关闭闸门的操作。手动操作独立于PLC系统。

    自动——现地操作。同样在现地控制单元上进行开启、关闭闸门的操作。自动操作时PLC参与控制并提供保护，通过光纤以太网与中央集中控制单元相连，向中央控制单元传送数据，并接收中央控制单元的命令。

    远方——远方计算机操作。

    现地控制单元上设有触摸屏，可监视闸门运行数据和运行情况。

    触摸屏报警： 

    当出现电机故障、PLC故障时触摸屏的报警画面将显示相关报警信息及

发生故障的时间。

    蜂鸣器报警：

    无论出现何种报警，蜂鸣器发出声光信号报警，延时30秒后自动停止。

下图为触摸屏界面截图：

七、系统有待改进提高

本系统主要运用在灌区闸门控制，稳定运行，安装方便。当然也有很多不足之处，有待进一步提高，在后期我们会根据实际使用情况，进行系统的改进。让本系统更加的适应国内灌区的使用习惯。

本系统的远程控制端主要设备为工控机，软件可以使用组态软件编写控制画面。现在控制柜采用的西门子200PLC，稳定可靠，成本低，维护成本低。