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引黄涵闸防雷控制系统的设计

作　者: 方超
导　师: 王孝红
学　校: 济南大学
专　业: 控制工程
关键词: 引黄涵闸 雷电防护 专家系统 PLC
分类号: TV66
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
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内容摘要


雷电是发生在自然界中的放电现象，瞬间放电时会伴有声、光的出现，放电过程的持续时间大约为0.1~1.0s。雷暴云中上升和下降气流的对流运动是产生雷电的主要原因，雷电发生时，云中原本随机分布的正负电荷变成了有序的排列结构，从而在云内形成了正电荷区以及负电荷区。雷暴云中部分区域如果积累了足够的正（负）电荷，造成空间或地面某处的电场强度达到击穿大气的情况，就会产生雷击，对人类的生命财产以及自然环境都会造成一定的影响。强对流天气普遍伴随着雷电活动，经常对地面的建筑物和其他电气设备造成雷电灾害，甚至会造成人员的伤亡情况，危害十分严重。20世纪80年代以来，高新技术装备、微电子器件应用的规模越来越大，雷电危害变得越发显著，尤其是与之关系密切的高科技领域，大量使用对雷电电磁干扰特别敏感的大规模、超大规模集成电路，雷电电磁干扰在很大程度上影响了设备正常工作，有时甚至可能会对设备造成严重的损坏。山东黄河共有引黄涵闸68座，为加强黄河水资源管理，确保沿黄地区工农业供水正常运行，国家投资3000余万元为51座引黄涵闸安装了远程监控系统，但是由于引黄涵闸所处地理位置的特殊性，自然条件十分恶劣，涵闸远程监控系统在雨季经常遭受雷击，设备损毁严重，经济损失较大，因此，加强防雷工作，确保引黄涵闸远程监控系统的平稳运行，具有深远意义。本文根据雷电气象多变量专家规则库，实时采集气象信息作为控制系统的数据支持，并借鉴专家系统的控制策略实现闸室动力线的自动投切，进而有效减少雷电现象对引黄涵闸远程监控系统的破坏。引黄涵闸防雷控制系统采用ABB公司的AC500-ECOPLC作为现场工作站，上位机采用威纶触摸屏MT6070IH。实现了防雷控制系统工作现场环境监测、设备状态监测，手动/自动控制、远程短信控制，实时报警，历史数据存储等功能。目前已经在黄河下游山东流域内的四座涵闸投入使用，经过实际的运行表明，该系统工作状态平稳，自动化程度高、操作简单方便，造价低、易维护，有效的实现了引黄涵闸的雷电防护，达到了设计要求。

全文目录


摘要  7-8
Abstract  8-10
第一章 绪论  10-14
  1.1 引言  10
  1.2 课题研究动态  10-11
  1.3 课题研究目的和意义  11-12
  1.4 本论文开展的研究工作  12
  1.5 本章小结  12-14
第二章 引黄涵闸防雷控制系统总体方案设计  14-20
  2.1 引黄涵闸工作现场概述  14-16
  2.2 引黄涵闸防雷控制系统总体设计  16-19
    2.2.1 系统设计原则和设备选型  16-17
    2.2.2 PLC 控制系统总体设计  17-19
  2.3 本章小结  19-20
第三章 ABB PLC 应用系统的设计和开发原理  20-32
  3.1 ABB AC500 系列 PLC 简介  20-22
  3.2 ABB PLC 硬件系统配置和 I/O 地址分配  22-23
    3.2.1 PLC 硬件系统配置  22-23
    3.2.2 I/O 地址分配  23
  3.3 ABB PLC 的指令系统  23-25
  3.4 ABB AC500-ECO PLC 编程环境  25
  3.5 威纶触摸屏人机界面编程环境  25-27
  3.6 ABB PLC 与威纶触摸屏人机界面的通信  27-29
  3.7 PLC 应用系统软件的设计与开发  29-31
    3.7.1 PLC 应用系统软件的设计与开发的过程  29
    3.7.2 PLC 程序设计步骤  29-30
    3.7.3 人机界面的设计  30-31
  3.8 本章小结  31-32
第四章 引黄涵闸防雷 PLC 控制系统的硬件设计概述  32-40
  4.1 防雷控制系统的主要功能和组成  32-36
    4.1.1 系统主要功能  32-33
    4.1.2 系统组成  33-36
  4.2 防雷控制系统输入输出点分析  36
  4.3 现场测控线路设计  36-39
    4.3.1 电源设计  36-37
    4.3.2 控制回路设计  37-38
    4.3.3 PLC 模板接线图  38-39
  4.4 本章小结  39-40
第五章 基于 ABB AC500-ECO PLC 的引黄涵闸防雷控制系统的设计及实现  40-54
  5.1 PLC 对现场数据信息的采集和处理  40-43
    5.1.1 开关量的采集和处理  40-41
    5.1.2 模拟量的采集和处理  41-43
  5.2 ABB AC500-ECO PLC 对现场 I/O 量的地址分配  43-44
  5.3 系统状态监测程序的实现  44-46
    5.3.1 系统开关量信号监测  44-45
    5.3.2 系统模拟量信号监测  45-46
  5.4 接触器启闭控制程序的实现  46-49
  5.5 触摸屏信息显示程序的实现  49-52
  5.6 本章小结  52-54
第六章 总结与展望  54-56
  6.1 总结  54
  6.2 展望  54-56
参考文献  56-60
致谢  60-62
附录  62-65

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中图分类: > 工业技术 > 水利工程 > 水利枢纽、水工建筑物 > 水闸
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