基于PLC控制的水电站闸门泄洪应急联动系统设计
发布时间：2021-01-23 02:57
传统水电站闸门控制系统对泄洪闸门的受力分析忽略了外界阻力的影响,导致闸门开启高度不合理,控制准确性较差问题。因此设计了一种基于PLC控制水电站闸门泄洪应急联动系统来解决上述问题。该系统主要针对闸门在运行过程中的受力情况,通过优化PLC智能控制算法,得到角表编码器与卷扬机之间的函数关系并进行数据校正后完成水电站闸门泄洪应急联动控制。应用实践表明,该系统具有更好的闸门高度控制精度,联动控制速度大幅提升。
【文章来源】：吉林水利. 2020,(11)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
闸门泄洪应急联动系统网络结构图
可编程逻辑控制器（PLC）采用了可编程的存储器，内部可以执行控制、计数和运算等指令，是一种能够专门用于工业现场的自动控制装置。相对于单片机而言，PLC能够适应恶劣、极端的生产环境，且数据处理能力、联网通信功能更加可靠[12]。PLC主要由中央处理器CPU、RAM/ROM存储器、输入/输出接口、电源、编程器以及其他接口电路构成，能够实现逻辑控制、定时技术控制、时序控制、数据处理、转换、过程控制、远程控制、监控以及扩展等功能。PLC的电路接线如图2。本系统设计的PLC在运行过程中稳定可靠，抗外界干扰的能力比较强，包括14个输入点和10个输出点，对于一些规模较大的控制系统，能够连接多个扩展模块，在设计和维护过程中更加方便。如图2所示，将S7-200PLC与EM235相连接，使泄洪应急联动系统增加四路模拟量输入端和一路模拟量输出端。将图1的输入和输出端口进行功能配置，如表2。
为了验证上文设计的水电站闸门泄洪应急联动系统的控制精确性，需要设计仿真实验进行验证。运用Step-7编程软件、MATLAB软件中的SIMULINK进行水电站泄洪闸门现地控制系统仿真。在仿真软件中完成PLC的控制仿真，如图3所示：对仿真软件中的仿真系统进行初始参数设置，包括功率仪表、HMI、绝对值编码器、PLC闸门开度计算段程序。仿真模型选取东营市胶东调水子槽段，在2019年8月10日9时至12日11时，东营全市平均降水量322mm，整个降雨过程降水量折合水量超过5亿m3。这组数字也意味着，在刚刚过去的不到三天时间内，台风“利奇马”为东营带来近200个清风湖的水量，这个水量也接近小清河一年的流量。胶东调水子槽段除承接本地雨水排涝外，上游淄博等地河道洪水也进入子槽河段，胶东调水子槽段下节制闸前水位最高达到5.5m，以上做为模型软件仿真实验环境条件，启闭机相关参数如表3所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]构皮滩水电站升船机重力式闸门锁定装置受力分析及加固处理[J]. 宋金育,耿克普,李航宇. 华电技术. 2019(10)
[2]黄登水电站1号导流洞封堵闸门关键设计技术[J]. 易春,丁波,王处军. 水力发电. 2019(06)
[3]HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用[J]. 宁聪,傅志敏,王志刚. 水利水运工程学报. 2019(02)
[4]浅析西门子S7-1200PLC在水电站泄水闸门监控系统中的应用[J]. 付雯. 电气传动自动化. 2019(01)
[5]三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究[J]. 万继伟,燕军乐,张文远,肖瑜,蒙晶. 水利水电技术. 2019(01)
[6]岱庄煤矿双向防水闸门硐室及自动控制系统设计[J]. 孙焕钊,王尧,郭亚兰. 煤矿安全. 2018(09)
[7]白山水电站水工钢闸门及启闭机安全检测与分析[J]. 李大伟,马建军,师小小,王兴隆. 东北水利水电. 2018(09)
[8]近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例[J]. 吴启和,张国志. 人民长江. 2018(14)
[9]锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题[J]. 杨弘,王继敏,刘卓. 水利水电技术. 2018(07)
[10]某水电站泄洪闸门提落速度偏慢原因分析及处理[J]. 王亚华,徐晖,刘钊林. 水电厂自动化. 2018(02)
本文编号：2994411
【文章来源】：吉林水利. 2020,(11)
【文章页数】：6 页
【部分图文】：
闸门泄洪应急联动系统网络结构图
可编程逻辑控制器（PLC）采用了可编程的存储器，内部可以执行控制、计数和运算等指令，是一种能够专门用于工业现场的自动控制装置。相对于单片机而言，PLC能够适应恶劣、极端的生产环境，且数据处理能力、联网通信功能更加可靠[12]。PLC主要由中央处理器CPU、RAM/ROM存储器、输入/输出接口、电源、编程器以及其他接口电路构成，能够实现逻辑控制、定时技术控制、时序控制、数据处理、转换、过程控制、远程控制、监控以及扩展等功能。PLC的电路接线如图2。本系统设计的PLC在运行过程中稳定可靠，抗外界干扰的能力比较强，包括14个输入点和10个输出点，对于一些规模较大的控制系统，能够连接多个扩展模块，在设计和维护过程中更加方便。如图2所示，将S7-200PLC与EM235相连接，使泄洪应急联动系统增加四路模拟量输入端和一路模拟量输出端。将图1的输入和输出端口进行功能配置，如表2。
为了验证上文设计的水电站闸门泄洪应急联动系统的控制精确性，需要设计仿真实验进行验证。运用Step-7编程软件、MATLAB软件中的SIMULINK进行水电站泄洪闸门现地控制系统仿真。在仿真软件中完成PLC的控制仿真，如图3所示：对仿真软件中的仿真系统进行初始参数设置，包括功率仪表、HMI、绝对值编码器、PLC闸门开度计算段程序。仿真模型选取东营市胶东调水子槽段，在2019年8月10日9时至12日11时，东营全市平均降水量322mm，整个降雨过程降水量折合水量超过5亿m3。这组数字也意味着，在刚刚过去的不到三天时间内，台风“利奇马”为东营带来近200个清风湖的水量，这个水量也接近小清河一年的流量。胶东调水子槽段除承接本地雨水排涝外，上游淄博等地河道洪水也进入子槽河段，胶东调水子槽段下节制闸前水位最高达到5.5m，以上做为模型软件仿真实验环境条件，启闭机相关参数如表3所示：
【参考文献】：
期刊论文
[1]构皮滩水电站升船机重力式闸门锁定装置受力分析及加固处理[J]. 宋金育,耿克普,李航宇. 华电技术. 2019(10)
[2]黄登水电站1号导流洞封堵闸门关键设计技术[J]. 易春,丁波,王处军. 水力发电. 2019(06)
[3]HEC-RAS模型在二维溃坝洪水研究中的应用[J]. 宁聪,傅志敏,王志刚. 水利水运工程学报. 2019(02)
[4]浅析西门子S7-1200PLC在水电站泄水闸门监控系统中的应用[J]. 付雯. 电气传动自动化. 2019(01)
[5]三河口水利枢纽泄洪放空底孔事故闸门水力学及流激振动试验研究[J]. 万继伟,燕军乐,张文远,肖瑜,蒙晶. 水利水电技术. 2019(01)
[6]岱庄煤矿双向防水闸门硐室及自动控制系统设计[J]. 孙焕钊,王尧,郭亚兰. 煤矿安全. 2018(09)
[7]白山水电站水工钢闸门及启闭机安全检测与分析[J]. 李大伟,马建军,师小小,王兴隆. 东北水利水电. 2018(09)
[8]近坝消能区过水围堰水流特性研究——以富春江水电站船闸改建工程为例[J]. 吴启和,张国志. 人民长江. 2018(14)
[9]锦屏一级水电站泄洪洞的掺气减蚀及消能防冲问题[J]. 杨弘,王继敏,刘卓. 水利水电技术. 2018(07)
[10]某水电站泄洪闸门提落速度偏慢原因分析及处理[J]. 王亚华,徐晖,刘钊林. 水电厂自动化. 2018(02)
本文编号：2994411
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