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毕业设计-水电站船闸开度监控系统设计，共68页，20123字
[摘要]： 本文介绍用PLC实现船闸的自动控制，给出了比较详细的系统设计过程，系统的配置，及程序运行的结构框图。由前端传感器的信号收集传入到PLC，经过PLC的运算输出信号到控制末端实现船闸开度控制，使船只顺利通过的水电站。主要由传感器、卷扬机、数显表、PLC等组成。本文还对船闸自动报警及查询系统作了探讨与研究，对PLC船闸自动控制系统的完善具有重要意义。
关键字：船闸 PLC 触摸屏 自动控制

目录
引言 4
发展趋势 5
研究意义 5
方案论证 6
硬件设计 8
船闸结构 8
船闸开度的基本原理及构成 11
FX1N 14
水位传感器及水位测量 15
旋转编码器 16
格雷码的转换 19
电流变送器 21
数显表 23
AD/DA模块 24
总体方案设定 31
方案说明 31
系统结构 34
电气控制 39
卷扬机的控制 42
软件设计 48
转换程序 48
程序设计 49
主程序 49
采样 50
开始计算 50
初始化 51
菜单操作 52
位置状态操作 52
报警设置 54
触摸屏及人机界面 58
开机 58
主显屏 58
副显屏 58
位置状态查询屏 59
密码输入屏： 60
参数设置 60
报警设置 61
量程设置屏 61
单路量程校对屏 61
输出量程设置页 62
单路输出量程校对屏 62
超速过流设置屏 63
密码设置屏 63
闸门选择屏 63
经济分析报告 65
主要参考文献 66
总结 67
附录 68

方案论证
船闸的开度控制，这是一个过程控制。鉴于这次设计的合理效益最大化，控制自动化，我们进行一下方案论证。
方案一：主要控制单元是单片机。由传感器从设计最前端传入信号，经过单片机运算处理，发出信号到执行终端来实现船闸开度控制。单片机控制：优点，经济实惠，成本相对较低；缺点，用单片机制作的主控板受制版工艺、布局结构、器件质量等因素的影响导致抗干扰能力差，故障率高，不易扩展，对环境依赖性强,开发周期长。一个采用单片机制作的主控板不经过很长时间的实际验证很难形成一个真正的产品。
方案二：主要控制单元是固态继电器。由传感器从系统控制最前端收集信号，直接传给设计好的由继电器组成的电路，通过继电器发出信号控制末端动作实现船闸调度。固态继电器优缺点：高寿命，高可靠，固体继电器SSR没有机械运动零部件，由固体器件完成触电功能，由于没有运动的零部件，因此能在高冲击\震动的环境工作，由于组成固态继电器的元器件的固有特性，决定了固体继电器的寿命长、可靠性高。 灵敏度高、控制功率小、电磁兼容性好 固体继电器的输入电压范围较宽，驱动功率低，可与大多数逻辑集成电路兼容不需要加缓冲器或驱动器。 电磁干扰小 ，固体继电器没有输入线圈，没有触点燃弧和回跳，因此减少了电磁干扰。固体继电器的缺点： 导通后的管压降大。 半导体器件关断后仍可有数微安至数毫安的漏电流，因此不能实现理想的电隔离。 由于管压降大，导通后的功耗和发热量也大，大功率固体继电器的体积远远大于同容量的电磁继电器，其输出功率与环境和外壳温度有关。 电子元、器件的温度特性和电子路线的抗干扰能力较差，耐辐射能力也较差，如不采取有效措施，则工作可靠性低。 大功率固体继电器，由于需用散热片，就进一步增加了所有空间和成本。
方案三：主要控制单元是PLC。由传感器从控制最前端传入信号到PLC，经过PLC运算输出信号到控制末端，实现船闸的调度。
PLC控制：优点：PLC是经过几十年实际应用中检验过的控制器，其抗干扰能力强，防尘，防震，故障率低，易于设备的扩展，便于维护，开发周期短。
高可靠性，所有的I/O接口电路均采用光电隔离，使工业现场的外电路与PLC内部电路之间电气上隔离。各输入端均采用R-C滤波器，其滤波时间常数一般为10~20ms.各模块均采用屏蔽措施，以防止辐射干扰。PLC针对不同的工业现场信号，如：交流或直流；开关量或模拟量；电压或电流；脉冲或电位； 强电或弱电等。有相应的I/O模块与工业现场的器件或设备，如：按钮；行程开关；接近开关；传感器及变送器；电磁线圈；控制阀等直接连接。
另外为了提高操作性能，它还有多种人-机对话的接口模块; 为了组成工业局部网络，它还有多种通讯联网的接口模块，等等。采用模块化结构，为了适应各种工业控制需要，除了单元式的小型PLC以外，绝大多数PLC均采用模块化结构。PLC的各个部件，包括CPU，电源，I/O等均采用模块化设计，由机架及电缆将各模块连接起来，系统的规模和功能可根据用户的需要自行组合。缺点：成本相对单片机要高。
船闸开度监控系统的环境处于比较潮湿的地方，抗干扰性要较好，并且故障率要尽可能低，灵活性要好，易于控制。所以鉴于控制的需要，选PLC控制系统设计方案，虽然成本会高点，但在性能方面能够较好的符合要求。