图3 PLC GSM通信系统流程图 3 PLC 软件设计 闸门的控制方式分为远方自动控制和现地手动控制两种。闸门控制的是水渠的流量，而流量控制系统具有非线性，时变性以及不确定性，采用常规PID算法，用一组固定的参数进行控制的效果并不理想。而模糊控制运用模糊数学的基本理论和方法，把操作人员（专家）长期实践积累的经验知识用控制规则模型化，并把这些模糊控制规则以及相关信息(如评价指标、初始PID参数等)作为知识存入知识库，根据控制系统的实际响应情况(专家系统的输入条件)，运用模糊推理，即可自动实现对PID参数的最佳调整，这就是模糊PID控制。通过模糊PID控制可以满足对水位控制快速性、精确性的要求，并且具有较好的鲁棒性，实现了对水资源的有效分配，本监测系统的模糊PID控制器原理图、流程图如图4、图5。 图4 模糊PID控制器原理图 图5 模糊PID控制流程图
控制闸门的启门、闭门和停止的工程中，有过流保护、热继电器保护、全开报警、全关报警、电源失压报警、上升卡滞报警、下降飞车报警、下降卡滞报警等。一旦故障发生后必须发出故障复位信号，才能重新控制闸门。根据闸门的继电器控制电路， 闸门的控制策略为: ①选择闸门控制方式， 远方自动控制或现地手动控制； ②根据现场或远程设定的闸门开度，控制电机正、反转， 进行闸门的启、闭、停操作； ③一旦发生故障系统立即停止工作， 故障恢复后必须按故障恢复按钮才能重新控制闸门。PLC 编程原则以闸门现地继电器控制回路为依据。PLC程序编程软件选用日本欧姆龙公司的CX-Programmer5.0进行硬件配置， 以及模拟量、工程量、开关量的地址分配都在编程软件CX-Programmer5.0中完成，PLC的闸门控制如图6。 图6 PLC的闸门控制 4 上位机软件设计 4.1 组态软件的选择 上位机监控组态软件选择北京三维力控公司的PCAuto 5.0 全中文界面组态软件，带网络功能。可以和人机界面、实时数据库分离，充当通讯管理服务器。一台运行力控串口通讯支持RS232、RS422、RS485和多串口设备，并支持无线电台、电话拨号、电话轮巡拨号等方式。以太网通讯同时支持有线以太网和无线以太网。PCAuto 5.0可实现精确地监视、控制设备运行过程。PCAuto 5.0系统组态的重要工作之一就是用生动的图形界面、逼真的动画效果来描述实际工程问题。 4．2 上位机监控软件功能 根据现地操作过程及系统要求， 上位机闸门监控软件具有如下功能: ①控制功能， 根据由调度人员人工输入的指令控制PLC 完成闸门的启闭操作； ②安全保护功能， 系统设定不同的操作等级， 不同的操作等级具有不同的操作权限， 最大限度地减少误操作和破坏性操作； ③事故追忆功能， 当发生系统故障和不良操作等事故时， 系统能够将事故发生时刻前后一段时间内所采集到的所有参数保存下来， 以供事故分析； ④诊断功能， 能随机诊断自身设备， 发现故障自动报警；⑤模拟显示功能， 通过动态模拟画面显示闸门动作过程、闸门开度、支渠和干渠水位、报警信号、电机运行电压电流等所有可以显示的参数和图形； ⑥数据检索和报表功能， 可以检索和以报表形式显示、打印自诊断结果， 设备状况， 报警信息， 水位，操作人员及有关电气量等； ⑦报警功能， 出现事故、故障时发出声光报警信号； ⑧实时曲线和历史曲线⑨上位机的双重判断误操作，使的系统具有可靠性高。⑩上位机控制命令下达并收到返回信号后，在1～2s指令自动清除，有效避免了误操作。 5 结语 系统采用基于工业以太网的可编程控制器组成模糊PID闸门实时监控系统， 并且采用先进的GSM组网技术，满足系统数据传输实时、高速与高可靠性要求，并且满足水量测量与闸位开度信息收集传输的需要。较好的完成了监控要求， 实现了可编程控制器直接连接工业以太网的工程应用， 具有较高的推广价值。经过现场调试运行， 系统对闸门状态数据采集迅速可靠， 控制命令下达后1～2s后闸门即可靠动作。因此该系统具有可靠性高、实时性好等特点， 已成功的应用于张掖市盈科灌渠。该系统在灌溉系统中采用无线遥控和模糊控制具有非常广阔的应用前景。 参考文献 [1] 马国华.监控组态软件及其应用.清华大学出版社.2001.8 [2] 廖常初.PLC应用技术问答.机械工业出版社 2006.4 [3]刘锋.朱红利. GSM短消息在水利工程远程监控系统中的应用.浙江水利科技.2005.7 [4] OMRON 可编程控制器编程手册[M].上海：OMRON 公司， 2004 [5] 王志凯，郭宗仁. PLC 实现模糊控制的两种设计方法[J].中国仪器仪表， 2002，
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