現場級是由在每個閘門現場都安裝的閘門控制柜(CPU采用OMRON公司的CP1H系列PLC)組成，共17臺艘刚。其功能是實現在現場對閘門的手動控制管宵，對水位、閘門開度悲尝、閘門運行狀態(tài)和錯誤信息的現場采集與監(jiān)視宇涵，并且完成與集中控制級的實時通信，包括：接收控制信息吐梗，完成閘門控制動作突仆，發(fā)送用于遠程監(jiān)控的閘門運行狀態(tài)、錯誤信息到主站桐赠。

　　集中控制級是由設置于閘門控制房內的一個控制柜(CPU采用OMRON公司的CJ1G 系列PLC)穆垦。其主要功能是：通過CompoBus／S與下級系統(tǒng)進行通信，處理相關數據涌粱，向監(jiān)控主機發(fā)送閘門的運行狀態(tài)辱郑、錯誤等信息以及接收監(jiān)控主機的指令后向下轉發(fā)。

　　監(jiān)控主機通過監(jiān)控軟件(本系統(tǒng)采用的是組態(tài)王)接收并顯示閘門開度侵选、狀態(tài)等信息糟糊，對錯誤信息進行報警，并且可以發(fā)出指令盐儿，控制閘門的運行额前，同時生成報表。UPS電源用來在停電時為兩級控制系統(tǒng)供電牵敷，保證系統(tǒng)不間斷工作胡岔。

3　系統(tǒng)配置及硬件接線

　　現場級單個閘門控制柜的輸入輸出點個數為：DI=16，DO=6枷餐，AI=2(第一孔)靶瘸。本系統(tǒng)現場控制級CPU采用具有40個輸入輸出點的OMRON公司的CP1H系列PLC。由于一號控制柜將進行水位的采集毛肋，所以采用自帶有模擬輸入輸出模塊的CP1H—XA40D怨咪，此型號的PLC有4點的模擬量輸入，2點的模擬量輸出润匙，其功能對于水位采集已經夠用诗眨。其余控制柜采用不帶模入／模出模塊的CP1H—X40D。通信是通過CP1H擴展的一塊通訊從單元SRT21完成孕讳，此通訊從單元節(jié)點號為O匠楚。根據PLC地址分配規(guī)則，輸入地址為ClO2厂财，輸出地址為ClO102芋簿。

　　集中控制級的控制柜CPU采用了CJ1G 系列PLC擴展兩塊SRM21主站單元組成修鲤，其單元號分別為0和2。根據CJ1G的地址分配規(guī)則扎瞧，其地址分別為CfO2O00與CfO202O乓记。兩塊主站單元分別與下邊的8個和9個從站單元進行數據交換，并與監(jiān)控主機進行通信草颤。監(jiān)控主機與CJ1G通過RS232線纜連接锌筝。兩級系統(tǒng)之間的通信采用的OMRON的現場總線協議CompoBus／S完成。

　　CompoBus／S通信模式可分為遠距離通信和高速通信兩種捏表。當工作模式為遠距離通信模式時法铝，傳輸速率為83．75Kbps，傳輸距離可達500m念距； 當為高速通信模式時泄肆，傳輸速率為750Kbps，傳輸距離為100m董容。通信模式通過I／O連接單元的DIP開關設定鹤协。本系統(tǒng)選擇遠距離通信模式。

　　由于集中控制級的實現比較簡單衍震，這里只是介紹現場級控制柜PLC(第一孔)的接線圖與軟件實現∥吨停現場級控制柜的接線原理圖如圖2。

　　PLC 由UPS電源提供220VC 電源钮呀。PLC的0CH和1CH為輸入通道剑鞍，100CH和101CH為輸出通道。其0CH通道的低8位I：0.00～I：0.07接旋轉編碼器爽醋，進行閘門開度狀態(tài)的采集蚁署。0CH通道高4位進行現場閘門控制操作以及系統(tǒng)其他一些狀態(tài)的采集。在1CH(輸入)通道中I：1.08進行現場／集中控制的選擇蚂四。I：1.09是為了清除錯誤報警位設立光戈，當錯誤排出后，對I：1.09的輸入使得錯誤信息復位遂赠，系統(tǒng)可以運行久妆。1CH后兩位提供了閘門運行的一種保護。

　　輸出通道100CH的輸出為閘門的控制信號以及提示跷睦、報警信息筷弦。圖中的IN1+、IN1一為模擬量輸入通道抑诸。它與水位儀連接友移。由于CP1H系列PLC提供了一個24VDC的電源輸出，所以可以直接作為水位儀的電源署咸。

圖2 PLC現場接線原理圖

4　軟件設計

　　現場一號控制柜的軟件編寫如下：系統(tǒng)的自動控制功能可分為現場級控制躺沽、集中開／閉環(huán)控制蚕顷。其控制的程序流程圖如圖3⊥遥現場控制級具有最高的優(yōu)先級满盔，這是由于對閘門的控制要求有較高的安全性和可靠性。當選擇現場級控制后馏舰，集中開／閉環(huán)控制都被屏蔽嗡吸。PLC采集現場控制柜的升、降便浮、土ň埽控制輸入狀態(tài)，對閘門進行升降停操作尤痒。此時閘門的開度信息曾谁、運行狀態(tài)可以在現地控制柜上的文本顯示屏進行顯示輸出，并同時上傳到監(jiān)控主機顯示悔叽。如發(fā)生錯誤莱衩，則發(fā)出報警并停止閘門運行。

圖3 系統(tǒng)軟件控制流程圖

　　當W2．05復位時娇澎，進行集中開環(huán)控制笨蚁。遠程開環(huán)控制可以在監(jiān)控主機上點擊操作界面(本系統(tǒng)采用的是組態(tài)王)上的升、降趟庄、停按鈕括细，完成對閘門的遠程控制。當升戚啥、降奋单、停按鈕被點擊時，主機會置位集中控制級PLC 的存儲位猫十，并通過CompoBus／S總線將置位信息傳送給分散控制級PLC览濒，其內存地址為W2.00、W2.01炫彩、W2.02匾七。CP1H根據此三個開關量的狀態(tài)進行閘門操作〗ぃ考慮到升污涤、降、停的快速切換可能會導致出錯昙激，所以要全都采用了互鎖狰娱。當有錯誤發(fā)生時不管閘門的運行在何種狀態(tài)都必須馬上停止閘門，并發(fā)出報警赤猾，直到錯誤排出后劈耽，通過CP1H的故障復位按鈕(CIO1.09)清除故障報警若棒，并重新運行。

　　閘位的采集通過8位增量式旋轉編碼器輸入得到拆楣。其輸入通道為CIO0.00～CIO0.07的唆。由于編碼器輸入的是格雷碼，所以需要采用格雷碼轉換指令(GRY)將其轉化為BIN(-進制化16進制)數據(存儲與D20)浅仑。由于編碼器的位數僅8位求瞎，因此還要對編碼器所轉過的圈數(D70)進行軟件的采集計算。最后根據編碼器的圈數D70和此時編碼器的值D20計算閘門的運行距離(D250)屿扮。其計算公式為：D250=D70*單圈高度+D20睦作。其流程圖如圖4。

圖4 閘門開度采集子程序

　　系統(tǒng)水位采集時采用的水位傳感器是壓力式水位變送器叹放，輸出信號是4～20mA電流信號饰恕。由于PLC 自帶有模擬信號輸入通道，使得標準電流信號可直接輸入PLC(本系統(tǒng)采用CIO200井仰、CIO201分別為閘前埋嵌、閘后水位輸入通道)，不需要再擴展A／D模塊糕档。模擬信號在PLC模擬輸入通道中自動完成A／D變換莉恼。這里的A／D變換全部采用的是線性變換，分辨率為1／6000或者1／12000速那，分辨率的選擇通過PLC設定俐银。閘門運行時的錯誤信息主要包括：閘門卡滯，閘門運行失速端仰， 以及閘門開度過大引起的上升越限和下降過度引起的下越陷等捶惜。這些錯誤信息的采集比較簡單，這里就不詳細介紹荔烧。

5 　總結

　　系統(tǒng)自投運以來吱七，取得了顯著的效益，體現在以下幾個方面：

　∩缪场（1）提高了設備的使用效率陷龟。本方案通過對閘門控制的綜合自動化，排除以往靠人工觀察和經驗進行操作扑认，實現河壩閘門的優(yōu)化運行逻事，降低了主體設備的損壞率，延長其使用壽命和維護周期犯舆，每年節(jié)省備件消耗可達百萬元同時本方案采用了實時負荷控制畜溺，提高設備的利用率，減少了設備的空轉率壮僵，實現節(jié)能3%~5%理章。

　∑勖丁（2）增強了可靠性和安全性。本設計方案實現了主體設備的聯鎖控制和異常報警和及時關停厂均。工程師站設立授權以對有關參數進行修改竖习，主控站以授權方式操作，避免了人為誤操作等可能造成的設備損壞仗扬，增強了系統(tǒng)運行的安全性症概、可靠性蕾额。

　≡绨拧（3）減輕了職工的勞動強度。本設計方案實現集控室的遠程監(jiān)視并相應進行相應操作即可诅蝶，現場只需不定期巡視退个，減少了職工的所需數量和勞動強度，達到減員增效的目的调炬。

【參考文獻】

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