闸门作为开放泄水和关闭拦水的控制措施，在防汛和水资源调度中，一直承担着重要的角色。在一些取水供水工程上一般设置泄水闸门，用于根据人们所需要的来进行对流量的控制调节。在有泵抽水的地方和一些管路系统当中的进、出水口一般设置有检修闸门，为检修水利工程建筑物和泵组设备提供了有利的条件;在水库的大坝上或溢洪道上一般设置有泄洪工作闸门，用于控制水库的水位不要超过要求的标准和预防泄往下游的洪水流量超标，最大限度地发挥水库的功能效益。

　　目前水库泄水闸门的开放还停留在人工操作的阶段，大多数的数据采集，开放调度，报告运行也还需要人工进行。由于人工检测存在一定的误差，运行维护难度也较大。在水利工程建筑物所需要的机械中占有重要地位的闸门泄水闸门系统，很早的时候用绳拉、链条传动、多节拉杆传动，但由于它的操作的不是任意悬挂的重物，而是沿导向门槽作上下移动或者是靠绳拉的闸门。可靠性，安全系数低，很难得到精确的控制。

　　随着经济和自动控制的不断发展，传动稳定的齿轮传动泄水闸门逐步取代了那些比较落后的绳式、链条式、多节拉杆式的泄水闸门。作为一种比较完善而又经济的先进的传动装置，其动力机构直流电动机，由于电动机能够产生很大的动力，所以，当采用齿轮齿条传动装置操作闸门下降时，闸门就不需要加重，因此也就可以减少直流电动机的额定启动负载。

　　基于PLC的泄水闸门远程控制系统，改掉以往旧的绳吊、链条、多节拉杆模式模式，采用全自动操作与监控，系统拥有的位移检测装置更加准确的测量了闸门的开放程度，同时该系统存在的应力检测装置能更好的保护闸门不受外在作用力的冲击。通过触摸屏与电脑的连接，电脑能显示触摸屏的画面，从而实现远程控制。泄水闸门的这一改进，对防洪和水资源的调度做出了巨大的贡献。

　　1泄水闸门系统的总体设计

　　本泄水闸门系统一共由六大部分组成：齿轮齿条传动部分、闸门装置、电动机动力部分、传感器和PLC控制部分(包括触摸屏)、电脑。基于PLC的泄水闸门系统的工作原理为：PLC通过控制直流电动机的运转，通过齿轮传动装置的传动来调节闸门的升降幅度，并通过距离传感器来测定闸门升降的位移，用应力传感器使闸门避免过大的应力冲击，从而更好地控制闸门的升降程度，以此更好的保护闸门装置。电脑通过与PLC控制系统中的触摸屏连接，从而能显示触摸屏的画面，可以实现远程控制[5]。

　　系统组成框图如图1-1所示：

　　图1-1 系统的整体框图

　　所谓远程控制，是指一个人在另一个地放通过计算机网络在另一个方拨号或双方都输入对方IP地址等手段，连通需被控制的触摸屏，将被控触摸屏的面板画面显示到自己的计算机上，通过近距离环境下的计算机对远方的触摸屏进行修改数据、操作模拟、修改等工作。通过局域网络实现远程开机。

　　2系统的硬件及硬件的选择

　　2.1 PLC的选型

　　本泄水闸门控制系统之所以选择PLC作为控制系统，是因为其有以下优点：

　　(1)抗干扰能力强，可靠性高。在结构上考虑的很周到，耐热，防潮，防尘，抗地震;在硬件上采用光电隔离、屏蔽、滤波、接地等抗干扰措施;对电源部分的保护也非常突出;在软件上采用数字滤波等抗干扰和故障诊断措施，采用信息保护和恢复技术，实时报警和进行信息显示等。

　　(2)控制系统结构简单，通用性强。PLC实质性的好处就是不像传统的继电器那样，改变一个控制过程，就得改变线路。而PLC若要变更控制过程时，只需对程序进行简单的修改，对硬件部分稍作改动即可，这样大大简化了操作过程。

　　(3)编程方便，易于使用。PLC相对于单片机的编程来讲，相对来说比较简单，采用梯形图语言，简单易懂。

　　(4)功能稳定，制造价格较低。由于它是专门为工业操作而设计的，所以，PLC控制系统中的输入输出装置、人机界面等可以直接和现场信号连接、使用。系统因为存在良好的抗干扰设置也不需要进行专门的抗干扰设计。所以和其他控制系统相比，制造价格较低，而且还将会成为主流。

　　(5)设计、施工、调试所需的时间比较短, 应用软件编程取代了硬件接线实现控制功能，大大减轻了繁重的安装接线工作，缩短了施工时间。因为PLC是通过程序来完成控制的，采用了方便用户的梯形图语言，并且都具有强制和仿真功能，故程序的设计、修改和调试都很方便，这样大大缩短了设计和运作周期。

　　(6)维修检查方便, PLC的输入和输出端子所连接的输入输出能够直接反映现场情况的变化，通过装有编程软件的电脑或PLC编程器可以直观的观察控制程序和控制系统的运行状态，如内部工作状态、通信状态、I/O点状态、异常状态和电源状态等。对维护人员的维修检查工作带来了极大的方便，缩短了对系统的维修检查时间[1]。

　　PLC作为一个控制系统，作为这个系统的主要元件。所以说选择好PLC尤为重要。我们应该从PLC的性能、价格方面选择不同品种的PLC。像德国的西门子虽然性能很好，但是考虑其昂贵的价格，我们也会放弃对它的选择。日本的三菱PLC也因为这种原因不被我们选用[8]。

　　图2-1 HW-36MT-3DA

　　HW-36MT-3DA PLC 是我国自主研发的精品PLC，如图2-1所示。具有稳定性强、较高的抗干扰能力、低廉的价格等特点，器件采用先进的表面贴装生产工艺，外观精美大方，用户程序只能下载，不能上载，多达数百个个功能参数选项，由本机面板设定，全面满足各种复杂要求。模拟、数字信号输入输出全部采用光电隔离，抗干扰能力强，内置实时时钟，可编设多个程序来控制系统。大功率晶体型输出，针对继电器在驱动各种电感性负载(如电磁阀)时，由于自身没有浪涌吸收装置而经常烧坏触点而开发的。控制电压DC24V，每路额定电流：6A(长时间)/12A(瞬间)，带吸收保护电路，非常适合控制各种电感性负载，如电磁阀、接触器等。由于晶体管是没有机械触点的开关，能够频繁开关不影响使用寿命，而不像继电器开关那样是机械触点，不会受机械寿命的限制。

　　下面介绍一下HW-36MT-3DA PLC的原理：

　　CPU主要任务存放系统的程序或数据并且对程序进行运算;用循环扫描的方式通过I/O接口端子接收数字开关或模拟开关信号，并将所获得的信息存储在输入映像寄存器当中;进行用户程序的诊断和内部电路的故障分析;PLC开始运行之后，从存储器当中逐条读取编写的程序，当接收到输入信号的指令后按规定的任务进行数据传送、逻辑和算术运算等;将运算的结果送入到输出映像寄存器当中，最后经过输出电路实现输出控制、制表打印和数据通信等功能[4]。

　　RAM：只存放一些PLC出厂时的程序和一些比较重要的数据。

　　ROM：存放用户自己编写的程序和暂时存放的数据等。

　　输出接口电路，如图2-2所示，采用光电隔离的形式，增强了内部电路的抗干扰能力。

　　图2-2 PLC输出接口电路

　　输入接口电路，如图2-3所示，同输出接口电路一样，采用光电隔离装置，增强了输出电路的抗干扰。

　　图2-3 PLC输入接口电路

　　输入接口作用：将数字量开关或模拟量开关等产生的信号，转换成数字信号送入PLC当中的输入映像寄存器当中。

　　输出接口作用：将输出映像寄存器中的数据通过输出电路转换成能够驱动电磁阀、接触器这些电器的信号。

　　输出三种形式：继电器输出，采用直流电源，但是机械触点的寿命较短，所以不能频繁的开关，所以不能作为高速输出来用。可控硅只能用交流电源，可用作高速输出，但是使用较少。晶体管输出，可采用交直流电源，没有机械触点，可频繁开关，可用作高速输出，使用的比较多。

　　输出接口电路：均采用模块式。

　　各种接口、高功能模块：便于扩展。

　　HW-36MT-3DA PLC是有36个输入输出点，其中有20个输入接口，16个输出接口，其中有3个高速脉冲输出和高速脉冲输入，3个模拟量输入和3个模拟量输出。2路编码器[2]。

　　综上所述选择HW-36MT-3DA PLC作为泄水闸门的控制系统。