基于冗余的电排站控制系统设计

发布时间：2017-08-17 00:31

  本文关键词：基于冗余的电排站控制系统设计

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【摘要】：随着数字通信及微处理器技术的不断发展,工业控制领域的自动化程度越来越高。电排站作为防洪排涝的水利设施之一,其工作的可靠性和实时性直接关系到人们的生产生活。本文以南昌市昌北丰和电排站改造工程项目为设计背景,设计出一套基于冗余的电排站控制系统,并将视觉检测技术应用于闸门开度的检测当中。本文分别对闸门控制系统、水泵控制系统和PLC(Programmable Logic Controller)控制系统的硬件和控制程序进行了设计。硬件的设计侧重于PLC冗余控制系统的硬件模块选型和硬件组态,控制程序以PLC冗余程序为核心展开了设计。在PLC冗余系统的程序设计中,首先以数据同步功能块FB101为例详细地叙述了利用西门子SWR_AGSEND_300软件冗余程序库实现冗余功能的原理,然后重点对组织块OB35、OB86和功能FC100进行冗余程序的设计,最后通过插入其它系统组织块完成冗余程序的设计。在闸门控制系统的程序设计中,主要通过流程图和STL语句分别对闸门的升降控制和故障处理进行程序设计,并侧重对闸门升降控制中的远程预设控制进行设计。水泵控制系统的程序设计采用FB6与FC3相结合的编程方法,提高了程序编制的效率和灵活性。为了实现控制系统的远程实时监控,利用西门子组态软件WinCC(Windows Control Center)分别对监控启动画面、闸门运行监控画面和水泵运行监控画面进行了组态监控的设计,并通过OPC(OLE for Process Control)技术成功实现了WinCC与PLC的通讯链接。最后,针对闸门开度检测中存在的不足,本文研究了视觉检测技术在闸门开度检测中的应用。首先根据电排站的运行要求绘制出MATLAB图形用户界面,然后再侧重阐述利用摄像机、图像采集卡和MATLAB图形用户界面程序实现闸门开度图像的获取及处理过程,最终通过本地OPC服务器成功实现了将处理结果直接送至WinCC组态软件中,从而根据运行要求发出相应的动作指令。整套控制系统利用冗余和视觉检测技术旨在提高电排站运行的可靠性、实时性和精确性,切实保障了人民的生命财产安全,真正体现了电排站“无人值班,少人值守”的工作模式。
【关键词】：电排站 PLC冗余系统 图像处理 WinCC 通信
【学位授予单位】：南昌工程学院
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TV675
【目录】：

• 摘要3-4
• Abstract4-8
• 第1章 绪论8-13
• 1.1 选题背景及意义8
• 1.2 电排站控制系统概述8-11
• 1.2.1 电排站控制系统的发展历程8-9
• 1.2.2 电排站控制系统的研究现状9-10
• 1.2.3 电排站控制系统的发展趋势10-11
• 1.2.4 冗余控制系统的现状及发展11
• 1.3 论文的研究内容11-13
• 第2章 丰和电排站现地控制系统硬件设计13-22
• 2.1 闸门控制系统13-15
• 2.1.1 闸门控制系统硬件组成13
• 2.1.2 闸门控制电气原理图13-14
• 2.1.3 闸门控制二次回路14-15
• 2.2 水泵控制系统15-17
• 2.2.1 水泵控制系统硬件组成15-16
• 2.2.2 水泵控制二次回路16
• 2.2.3 驱动电路及部分端子排16-17
• 2.3 PLC冗余系统的硬件配置17-21
• 2.3.1 电排站控制节点17
• 2.3.2 PLC冗余系统硬件结构17-18
• 2.3.3 PLC冗余系统硬件模块选型18-20
• 2.3.4 PLC冗余控制系统的硬件组态设计20-21
• 2.4 本章小结21-22
• 第3章 丰和电排站现地控制系统程序设计22-41
• 3.1 西门子PLC软件冗余运行特点22-26
• 3.1.1 西门子软件冗余程序包22-24
• 3.1.2 数据同步功能块FB10124-26
• 3.2 闸门控制系统程序设计26-30
• 3.2.1 闸门控制系统程序实现功能26
• 3.2.2 闸门升降控制程序设计26-29
• 3.2.3 闸门故障处理程序设计29-30
• 3.3 水泵控制系统程序设计30-33
• 3.3.1 FC和FB编程特点30-32
• 3.3.2 FB6水泵启停控制程序32-33
• 3.3.3 基于FB6的水泵控制程序33
• 3.4 现地控制系统的冗余程序设计33-37
• 3.5 控制程序调试37-40
• 3.5.1 控制程序调试步骤37-38
• 3.5.2 调试结果分析38-39
• 3.5.3 系统应用的效果39-40
• 3.6 本章小结40-41
• 第4章 丰和电排站上位机监控程序设计41-50
• 4.1 上位机变量组态41-42
• 4.2 上位机监控画面的设计42-44
• 4.2.1 监控启动画面的设计42-43
• 4.2.2 闸门运行监控画面的设计43-44
• 4.2.3 水泵运行监控画面的设计44
• 4.3 上位机监控画面的动态链接44-46
• 4.3.1 监控启动画面的动态链接44-45
• 4.3.2 闸门运行监控画面的动态链接45-46
• 4.3.3 水泵运行监控画面的动态链接46
• 4.4 WinCC与PLC的通信46-48
• 4.5 调试试验48-49
• 4.6 本章小结49-50
• 第5章 闸门开度的视觉检测50-56
• 5.1 MATLAB图形用户界面的绘制50-51
• 5.2 闸门开度图像的获取及处理51-54
• 5.2.1 闸门开度图像的获取步骤51
• 5.2.2 开度图像获取程序51-53
• 5.2.3 基于图像的开度计算53-54
• 5.3 MATLAB与WinCC通讯54-55
• 5.4 本章小结55-56
• 第6章 总结与展望56-57
• 6.1 总结56
• 6.2 展望56-57
• 参考文献57-60
• 致谢60-61
• 附录61-69

【参考文献】

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本文编号：686327