论文总字数：17014字

摘 要

水电站橡胶坝主要用于渠系上作为进水闸、分水闸、节制闸，能够方便地 蓄水和调节水位和流量；用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸，由于不受海水浸蚀和海生生物的影 响，比金属闸门效果好；用于城区园林工程，采用彩色坝袋，造型优美，线条流畅，可为城市建设 增添一道优美的风景。

本文介绍了采用S7—200型PLC作为系统的控制器，对水电站橡胶坝实现全自动控制的系统，组态王用于PLC控制系统的人机界面组态软件，在该软件平台上自行设计开发了橡胶坝控制系统中的动态监测组态画面，在计算机上监测整个系统的设备运行状况，同时进行参数设定和指令控制等功能。

关键词：橡胶坝；组态王；PLC；监控系统

ABSTRACT

Rubber Dam Hydropower as a canal system is mainly used for intake, sub-gate, sluice, water storage and the ability to easily adjust the water level and flow; Used as a breakwater along the coast or tidal gates, due to erosion from water and marine organisms, better than the effect of the metal gate;

For the urban garden project, using color bar bags, sleek, flowing lines, can add a beautiful urban landscape construction.

This article describes the type of PLC with S7-200 controller as a system,

Rubber Dam for hydropower to achieve automatic control system, Kingview PLC control system for human-machine interface configuration software,

The software platform designed and developed the control system of rubber dam in the dynamic monitoring of the configuration screen, Computer equipment to monitor the health of the whole system，while the parameter settings and commands to control other function

Keywords：Rubber Dam；Kingview；PLC；Monitoring System

目 录

第一章 引言 1

1.1本课题的研究意义及背景 1

1.2可编程逻辑控制器的发展历史 2

1.3组态王6.53的简介 2

1.4本设计的主要内容 3

第二章 橡胶坝监控系统简介 4

2.1系统的工作原理 4

2.2设计方案的确定 5

第三章 硬件系统的设计 7

3.1硬件的选型 7

3.2传感器的类型 7

3.3 I/O接线图 9

第四章 软件系统的设计 10

4.1程序的流程图 10

4.2顺序功能图 11

4.3 I/O分配表和程序 11

第五章 PLC和组态王通信的实现方式 12

5.1 S7-200系列PLC的网络通信协议 12

5.1.1 S7-200 PLC 12

5.1.2 S7-200 PLC 系统的组成 12

5.1.3 PLC的工作过程 13

5.2顺序功能图法 14

5.3组态软件与PLC的通信设置 14

5.4 EM235模块的介绍 18

第六章 现场状态监控界面的实现 20

6.1橡胶坝控制系统监控界面 20

6.2变量和数据的定义 23

6.3水电站橡胶坝系统监控 24

结束语 27

参考文献 28

附录A 29

第一章 引言

随着经济的迅猛发张和科技的快速进步，许多水资源充足的地方建立了小型水电站，人们开始用橡胶坝来进行控制上游水位，这样既可以利用此橡胶坝来发电，也可以起到防洪的作用。橡胶坝使用简单、方便，设计也比较简单，但它的作用非常大的。所以橡胶坝越来越被人们所认识，不久后将被广泛的运用。

本课题针对小型水电的橡胶坝的拦水升降控制和状态进行实时监测和控制。课题运用PLC开发小型水电站橡胶坝的自动控制系统和组态王软件对橡胶坝的拦水工作状态进行实时监控。为减轻工作人员的工作负担，提高自动控制程度和水电站的发电效率，以更有效地控制和保护橡胶坝。本设计主要有硬件和软件两大部分组成。

1.1本课题的研究意义及背景

近年来，在许多水资源充足的地方建立小型水电站，为电力的发展发挥了一定的作用。而橡胶坝的应用为水电站的经济运行提供了良好的拦水条件。考虑到橡胶坝本身具有的一定的脆弱性，它的升降控制和状态必须实时监测和控制。为了减轻工作人员的工作负担，提高水电站的发电效率，更有效地控制和保护橡胶坝，开发了小型水电站橡胶坝的自动监控系统。

橡胶坝运用条件与水闸相似，与常规闸坝相比橡胶坝有很多优点，如：造价低，可减少投资 30%～70%，可节省钢材30%～50%，水泥50%左右，木材60%以上；是施工期短。坝袋只需3天～15天即可安装完毕，多数橡胶坝工程当年施工当年受益；坝体为柔性软壳结构，能抵抗地震、波浪等冲击，且止水效果好，跨度大，汛期不阻水，可用于城区园林美化；维修少，管理方便，橡胶坝袋的使用寿命一般为15～25年。

自1965年以来,橡胶坝在我国推广应用的曲折经历，是一个不断解决工程中一系列技术问题的逐步发展过程。

从1992年至今，可以认为我国在橡胶坝的科研、设计、施工和运用管理以及坝袋制造和防护等方面的技术已较成熟，具备了广泛推广应用的条件。故橡胶坝这一新技术被国家科委批准列入1992年的《国家级科技成果重点推广计划》项目，这为橡胶坝技术的发展和应用注入了新的生命，并为迅速将这一新技术转化为生产力，有力地走入国内外市场创造了良好的条件和提供了有力的保证。

橡胶坝主要适用于低水头、大跨度的闸坝工程，如用于水库溢洪道上作为闸门或活动溢流堰，以增加水库库容及发电水头；用于河道上作为低水头、大跨度的滚水坝或溢流堰，可以不用常规闸的启闭机、工作桥等；用于渠系上作为进水闸、分水闸、节制闸，能够方便地 蓄水和调节水位和流量；用于沿海岸作防浪堤或挡潮闸，由于不受海水浸蚀和海生生物的影响，比金属闸门效果好；用于跨度较大的孔口船闸的上、下游闸门；用于施工围堰或活动围堰，橡胶活动围堰高度可升可降，并且可从堰顶溢流，不需取土筑堰可保持河道清洁，节省劳力并缩短工期；用于城区园林工程，采用彩色坝袋，造型优美，线条流畅，可为城市建设 增添一道优美的风景。

1.2可编程逻辑控制器的发展历史

随着制造业和过程工业的发展，越来越多的现场监控和处理工作，将需要自动化程度更高的控制系统来进行完成。1969年美国数字设备公司(DEC)研制出第一台控制器，创造性的引入了程序控制功能，使其控制系统较继电-接触器控制系统更精确、可靠与稳定。如今，许多大中型控制系统都采取PLC控制系统与硬件系统相结合的方法应用在工业生产上。

本设计采用PLC控制水电站橡胶坝运行过程，因其有高可靠性、应付突发事件；编程简单，操作方便；体易控制，能耗低等优点，使得水电站橡胶坝运气起来更快、更好，从而提高机充、自排、机排及发电的效率。PLC控制程序主要包括3 大模块：实时检测模块、决策与控制模块、报警处理模块。程序开始时，对相应的模拟量和数字量进行测量，然后跟设定值比较，作出橡胶坝控制决策，进行阀与水泵的操作。操作后，立即对阀与水泵的状态进行检测，并进行相应的处理，一旦发现与控制流程不一致或者设备误动作，则向远程控制室发出报警信息.正常情况下，系统一直处于PLC 自动控制。

1.3组态王6.53的简介

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