河道拦水闸智能控制系统设计解读.doc

广东环境保护工程职业学院 毕 业 设 计（论 文） 题目： 河道拦水闸智能控制系统设计 系： 机电工程系 专 业： 机电设备维修与管理 班 级： 12机电设备维修与管理2班 姓 名： 冯耀章 指导教师： 车海波 完成时间： 2014年4月17日 摘要 关键词：闸门控制系统 自动控制 可编程逻辑控制器PLC 管理模式 目录 1前言 3 2河道拦水闸智能控制系统总体设计方案 4 2.1系统框图 4 3闸门手动控制系统设计 5 3.1闸门手动控制原理 5 3.2 手动控制系统组成 5 3.3 主电路分析 5 3.4 控制电路分析 5 4闸门自动控制系统设计 8 4.1 硬件系统结构框图 8 4.2 超声波液位传感器 8 4.3组态王软件 9 4.3 输入控制 9 4.4 输出控制 9 4.5闸门PLC控制系统简介 10 4.6 闸门自动控制系统工作原理 12 5闸门自动(PLC)控制系统程序设计 14 5.1 软件系统设计 14 5.2 I/O端口分配表 14 5.3主程序模块 15 6相关负载和容量的计算及相关元件的选择 19 6.1电动机容量的计算 19 6.2 导线的选择 19 6.3其他元器件的选择 19 6.4元器件清单表 19 7结论 21 参考文献 22 致谢 23 附录 24 图1-5自动控制系统结构框图 4.2 超声波液位传感器 超声波液位传感器集非接触开关、控制器和变送器三种功能于一身，是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够成为射线而定向传播等特点。这类型的传感器价格比较便宜，性能稳定可靠，广泛应用于闸门水位差测量使用。如图1-6超声波液位传感器所示。 图1-6 超声波液位传感器 4.3组态王软件 组态王开发监控系统软件，是新型的工业自动控制系统，它以标准的工业计算机软、硬件平台构成的集成系统取代传统的封闭式系统。可以为企业提供一个对整个生产流程进行数据汇总、分析及管理的有效平台，使企业能够及时有效地获取信息，及时地做出反应，以获得最优化的结果。如图1-7工控机组态王软件操作界面所示。 图1-7 工控机组态王软件操作界面 4.3 输入控制 输入控制信号可以来自工控机组态王软件界面的功能按键，以及按钮开关信号(备用操作)等。通过切换开关，可以选择手动控制和自动控制。 4.4 输出控制 控制闸门电动卷扬机电机正向和反向运转，打开与闭合，使闸门上升、下降、 停止，以及当闸门运行到达极限位置、输出报警信号。 4.5闸门PLC控制系统简介 本闸门控制系统选型为西门子S7-200 SMART，西门子S7-200 SMART是一种小型的可编程序控制器，适用于各行各业，各种场合中的检测、监测及控制的自动化。如图1-8西门子S7-200 SMART外型结构所示。 图1-8 西门子S7-200 SMART外形结构 4.5.1性价比 S7-200系列PLC系统由主机(基本单元)、I/O扩展单元、功能单元(模块)和外部设备等组成。S7-200 PLC 主机（基本单元）的结构形式为整体式结构。S7-200系列的强大功能使其无论在独立运行中，或相连成网络皆能实现复杂控制功能。 4.5.2硬件配套 提供不同类型、I/O点数丰富的CPU模块，单体I/O点数最高可达60点，可满足大部分小型自动化设备的控制需求。另外，CPU模块配备标准型和经济型供用户选择，对于不同的应用需求，产品配置更加灵活，最大限度的控制成本。 4.5.3CPU运行速度 配备西门子专用高速处理器芯片，基本指令执行时间可达0.15μs，在同级别小型PLC中遥遥领先。一颗强有力的“芯”，能让您在应对繁琐的程序逻辑，复杂的工艺要求时表现的从容不迫。 4.5.4固件升级以及程序更新 CPU模块本体标配以太网接口，集成了强大的以太网通信功能。一根普通的网线即可将程序下载到PLC中，方便快捷，省去了专用编程电缆。通过以太网接口还可与其他CPU模块、触摸屏、计算机进行通讯，轻松组网。快速实现设备调速，定位等功能。本机继承Micro SD卡插槽，使用市面上通用的Micro SD卡即可实现程序的更新和PLC固件升级。 4.5.5操作界面 传承了西门子编程软件强大功能的基础上，融入了更多的人性化设计，如新颖的带状式菜单，全移动式界面窗口，方便的程序注释功能，强大的密码保护等。在体验强大功能的同时，大幅提高开