CN112425496A - 一种基于plc联合控制的一体化闸门***及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种基于PLC联合控制的一体化闸门***及其控制方法，包括PLC控制***，所述PLC控制***包括PLC主控单元、设置于所述PLC主控单元的PLC分控单元，以及设置于所述PLC主控单元用于采集土壤信号的湿度传感器；所述PLC主控单元与PLC分控单元之间设置有无线通讯模块。所述PLC主控单元设置有报警模块。闸门组件，所述闸门组件包括设置于所述PLC分控单元用于监测闸门启闭的位移传感器、设置于所述PLC分控单元用于监测水位的水位传感器，以及设置于所述PLC分控单元的闸门启动单元。本发明通过PLC主控单元对PLC分控单元发出执行动作等调度指令进行联动控制，从而实现全过程自动化的精准量水与配水功能，进而有效减少对水资源的浪费。

Description

一种基于PLC联合控制的一体化闸门***及其控制方法
技术领域
本发明涉及水利行业闸门量水监测技术领域，特别涉及一种基于PLC联合控制的一体化闸门***及其控制方法。
背景技术
目前，水利行业中闸门在灌区渠道中应用非常广泛，但是传统一体化闸门采取的是单点控制实现量水和配水的功能，考虑到灌区的闸门***数量多，规模小的特点，传统一体化闸门的控制***虽然可以实现上位机的远程监控。实现渠道量水自动化对于实现灌区水资源优化配置、提高灌区用水效率、降低灌区运行管理成本及为用户提供优质服务具有重要意义。
现有技术的不足之处在于，传统控制***的自动化程度偏低，无法实现对灌区水资源的优化配置，用水效率低，管理成本高等问题。
发明内容
本发明的目的克服现有技术存在的不足，为实现以上目的，采用一种基于PLC联合控制的一体化闸门***及其控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，包括：
PLC控制***，所述PLC控制***包括PLC主控单元、设置于所述PLC主控单元的PLC分控单元，以及设置于所述PLC主控单元用于采集土壤信号的湿度传感器；
闸门组件，所述闸门组件包括设置于所述PLC分控单元用于监测闸门启闭的位移传感器、设置于所述PLC分控单元用于监测水位的水位传感器，以及设置于所述PLC分控单元的闸门启动单元。
作为本发明的进一步的方案：所述PLC主控单元与PLC分控单元之间设置有无线通讯模块。
作为本发明的进一步的方案：所述PLC分控单元设置有太阳能供电模块。
作为本发明的进一步的方案：所述PLC主控单元设置有报警模块。
一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，包括
S1，采集目标区域土壤湿度的数据信号；
S2，所述PLC主控单元接收并根据数据信号发送调度指令，所述PLC分控单元接收调度指令，实现对目标区域的调水自动灌溉；
S3，所述PLC分控单元判断是否达到灌溉水位阈值，并进行反馈接收新调度指令。
作为本发明的进一步的方案：所述S1采集目标区域土壤湿度的数据信号的具体方法包括
对目标灌溉区域的土壤湿度设定土壤湿度阈值。
作为本发明的进一步的方案：所述S2所述PLC主控单元接收并根据数据信号发送调度指令，所述PLC分控单元接收调度指令，实现对目标区域的调水自动灌溉的具体步骤包括
通过湿度传感器采集目标灌溉区域的土壤湿度值，并与土壤湿度阈值进行比较；
所述PLC主控单元根据比较结果生成最优调水路径规划的调度指令，并传输调度指令；
所述PLC分控单元接收调度指令，对目标灌溉区域进行自动化灌溉。
作为本发明的进一步的方案：所述PLC分控单元接收调度指令，对目标灌溉区域进行自动化灌溉的具体步骤包括
所述PLC分控单元接收到PLC主控单元的调度指令；
同时采集水位传感器传输的闸前闸后水位差信号以及位移传感器传输的闸门开度值，进而自动调节闸门的开度值；
当目标灌溉区域的水位恒定并达到预定水位后，向PLC主控单元反馈灌溉信号和故障信号。
作为本发明的进一步的方案：所述PLC分控单元反馈故障信号的具体步骤包括
采集闸门启动单元的运行信号、太阳能供电模块的故障信号，并同步传输给PLC主控单元；
所述PLC主控单元通过报警模块进行远程监控报警。
作为本发明的进一步的方案：所述S3 PLC分控单元判断是否达到灌溉水位阈值，并进行反馈接收新调度指令。
所述PLC分控单元采集所述水位传感器的水位差信号，并与目标灌溉区域的水位阈值比较；
当达到预定的水位阈值后，所述PLC分控单元反馈信号并接收新调度指令。
与现有技术相比，本发明存在以下技术效果：通过采用上述的技术方案，。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述：
图1为本发明公开的一些实施例的一体化闸门***的***示意图；
图2为本发明公开的一些实施例的一体化闸门***的控制方法流程框图。
图中：1、PLC控制***；10、报警模块；11、PLC主控单元；12、PLC分控单元；120、太阳能供电模块；13、湿度传感器；14、无线通讯模块；2、闸门组件；21、位移传感器；22、水位传感器；23、闸门启动单元。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参考图1，本发明实施例中，一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，包括PLC控制***1以及闸门组件2。
PLC控制***1，其包括用于集中主控功能的PLC主控单元11、设置有信号连接于所述PLC主控单元11的若干个PLC分控单元12，以及设置于所述PLC主控单元11用于采集土壤信号的湿度传感器13；所述PLC分控单元12设置有用于单独节能供电作用的太阳能供电模块120。所述PLC主控单元11设置有用于在***故障时用于进行监测报警的报警模块10。所述报警模块10还可采用B/S、C/S等多种模式进行远程监控。
闸门组件2，其包括设置于所述PLC分控单元12用于监测闸门启闭的位移传感器21、设置于所述PLC分控单元12用于监测水位的水位传感器22，以及设置于所述PLC分控单元12用于采集控制一体化闸门组启闭信号的闸门启动单元23。
在一些具体的实施例中，所述PLC主控单元11与PLC分控单元12之间设置有用于进行数据的传输与控制的无线通讯模块14。
在一些具体的实施例中，所述PLC主控单元11主要用于部署在操作室内部，并采用的是市电供电，所述PLC主控单元11内置了若干功能模块，主要有接入灌区范围内用于采集土壤信号的湿度传感器13，并作为灌区一体化闸门***的若干个PLC分控单元12的主站，从而实现对若干个PLC分控单元12的集中控制。
在一些具体的实施例中，所述PLC分控单元12主要用于部署在一体化闸门的控制箱内部，利用太阳能供电模块120进行太阳能供电，更加环保节能。所述PLC分控单元12设置有用于数据的传输与控制的无线通讯模块14，以及内置有其他若干功能模块，其中主要包括有接入闸门前后用于监测水位的水位传感器22、用于监测闸门启闭的位移传感器21、闸门启动单元23，并作为灌区一体化闸门PLC分控单元12分站，从而实现由所述PLC主控单元11进行集中控制。
请参考图2，一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，包括以下具体步骤：
S1，采集目标区域土壤湿度的数据信号；
通过对目标灌溉区设置用于采集土壤信号的湿度传感器13，同时对目标灌溉区域的土壤湿度设定土壤湿度阈值，以此为标准进行区域水量调控和灌溉。
S2，所述PLC主控单元11接收并根据数据信号发送调度指令，所述PLC分控单元11接收调度指令，实现对目标区域的调水自动灌溉的具体步骤包括
首先，通过设置在相应目标灌溉区域的湿度传感器13采集目标灌溉区域的土壤湿度值，并与已设定的土壤湿度阈值进行比较，从而得出该目标灌溉区域的土壤湿度情况；
所述PLC主控单元11根据比较结果的土壤湿度情况，生成该目标灌溉区域的最优调水路径规划的调度指令，并对调度指令进行传输；
所述PLC分控单元12用于接收调度指令，并对目标灌溉区域进行自动化灌溉。
具体的，所述PLC分控单元12接收到PLC主控单元11的调度指令后，同时采集水位传感器22传输的闸前闸后水位差信号以及位移传感器21传输的闸门开度值，进而自动调节闸门的开度值，对目标灌溉区域进自动化灌溉，同时监控水位。
当目标灌溉区域的水位恒定并达到预定水位后，向PLC主控单元11反馈灌溉信号和故障信号。
具体的，当可能发生故障时，分控PLC控制单元可以采集到一体化闸门组的闸门启动单元23的运行信号、电机故障信号、太阳能供电模块120等***故障信号并将故障信号同步传输到PLC主控单元11，实现报警的功能。该报警模块10还可采用B/S、C/S等多种模式进行远程监控。所述PLC主控单元11通过报警模块10进行远程监控报警。
S3，所述PLC分控单元12判断是否达到灌溉水位阈值，并进行反馈接收新调度指令的具体步骤为：
所述PLC分控单元12采集所述水位传感器22的水位差信号，根据闸前闸后的水位差自动调节闸门的开度值，实现目标灌溉区水位的恒定。并与目标灌溉区域的水位阈值比较，当达到预定的水位阈值和对目标灌溉区完全灌溉后，所述PLC分控单元12进一步反馈目标灌溉区的灌溉情况的数据信号，同时实时接收新调度指令。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，其特征在于，包括：
PLC控制***(1)，所述PLC控制***包括PLC主控单元(11)、设置于所述PLC主控单元的PLC分控单元(12)，以及设置于所述PLC主控单元用于采集土壤信号的湿度传感器(13)；
闸门组件(2)，所述闸门组件包括设置于所述PLC分控单元用于监测闸门启闭的位移传感器(21)、设置于所述PLC分控单元用于监测水位的水位传感器(22)，以及设置于所述PLC分控单元的闸门启动单元(23)。
2.根据权利要求1所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，其特征在于，所述PLC主控单元与PLC分控单元之间设置有无线通讯模块(14)。
3.根据权利要求2所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，其特征在于，所述PLC分控单元设置有太阳能供电模块(120)。
4.根据权利要求2所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***，其特征在于，所述PLC主控单元设置有报警模块(10)。
5.一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，包括
S1，采集目标区域土壤湿度的数据信号；
S2，所述PLC主控单元接收并根据数据信号发送调度指令，所述PLC分控单元接收调度指令，实现对目标区域的调水自动灌溉；
S3，所述PLC分控单元判断是否达到灌溉水位阈值，并进行反馈接收新调度指令。
6.根据权利要求5所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，所述S1采集目标区域土壤湿度的数据信号的具体方法包括
对目标灌溉区域的土壤湿度设定土壤湿度阈值。
7.根据权利要求5或6所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，所述S2所述PLC主控单元接收并根据数据信号发送调度指令，所述PLC分控单元接收调度指令，实现对目标区域的调水自动灌溉的具体步骤包括
通过湿度传感器采集目标灌溉区域的土壤湿度值，并与土壤湿度阈值进行比较；
所述PLC主控单元根据比较结果生成最优调水路径规划的调度指令，并传输调度指令；
所述PLC分控单元接收调度指令，对目标灌溉区域进行自动化灌溉。
8.根据权利要求7所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，所述PLC分控单元接收调度指令，对目标灌溉区域进行自动化灌溉的具体步骤包括
所述PLC分控单元接收到PLC主控单元的调度指令；
同时采集水位传感器传输的闸前闸后水位差信号以及位移传感器传输的闸门开度值，进而自动调节闸门的开度值；
当目标灌溉区域的水位恒定并达到预定水位后，向PLC主控单元反馈灌溉信号和故障信号。
9.根据权利要求8所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，所述PLC分控单元反馈故障信号的具体步骤包括
采集闸门启动单元的运行信号、太阳能供电模块的故障信号，并同步传输给PLC主控单元；
所述PLC主控单元通过报警模块进行远程监控报警。
10.根据权利要求5所述一种基于PLC联合控制的一体化闸门***的控制方法，其特征在于，所述S3 PLC分控单元判断是否达到灌溉水位阈值，并进行反馈接收新调度指令。
所述PLC分控单元采集所述水位传感器的水位差信号，并与目标灌溉区域的水位阈值比较；
当达到预定的水位阈值后，所述PLC分控单元反馈信号并接收新调度指令。
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