摘要: 针对目前国内灌溉系统落后的现况，集成国内外水管理自动化与信息化的先进技术，设计了基于PLC与组态软件的水监测系统，采用先进的GSM 组网技术， 并运用模糊PID控制， 实现了对张掖盈科灌区干渠和支渠4扇闸门的自动控制控制，满足了系统数据传输实时、高速与高可靠性要求，以及水量测量与闸位开度信息收集传输的需要。目前，该系统已实际应用，性能稳定，自动化程度较高。
关键词: 水监测系统；模糊PID ；PLC；组态软件；GSM
中图分类号：TP273　       文献标识码：B
 Design and Realization of the water level and Control System Based on PLC and configuration software
 WANG Shu-dong， LI hai-tao，
 (College of Electrical and Information Engineering， Lanzhou University of Technology， Lanzhou Gansu 730050)
 
Abstract: Aim at Currently domestic irrigation system lag instance.  We integrate domestic and international water manage automation and information advanced technique.，Design and Realization of the water level and Control System are Based on PLC and configuration software. the advanced GSM set net technique and Fuzzy PID control is adopted， Automatization control on the four sluices of the main canal and branch canal is successfully realized.  Satisfying the system data delivers real time， high-speed and high and reliability request， And satisfy the water measurement quantity and of sluice that opens one degree information collections to deliver. At present， this technology has been applied to stable running and high automation degree.  And satisfy the water measurement quantity and of sluice that opens one degree information collections to deliver
 Key Words: Water level measurement system；Fuzzy PID;  PLC；Configuration software；GSM；
 1 引言
 在经济迅速发展的同时，我国水资源的匮乏问题日益突出，节约水资源已是势在必行。然而，传统的农业灌溉方式却又在大量浪费着宝贵的水资源。目前国内80%灌渠的闸门均由人工进行启闭控制，控制手段和控制方法远远落后于水利信息化的要求。随着计算机与信息技术的快速发展， 采用新技术、新设备对灌渠的闸门控制设备与管理进行现代化改造， 进行节水智能化建设迫在眉睫。灌渠闸门智能化控制系统的建立， 不但能提高灌渠信息采集的准确性及闸门控制的灵活性、快速性， 而且还可以进一步提高水资源的利用率， 对提高水利主管部门进行工程灌渠的整体管理水平和综合效益，实现科学管理、高效控制，节能增效将起到直接的作用。随着工业自动化技术的飞速发展， 人们对自动化监测系统， 特别是对监测软件的要求将会越来越高。
 本文使用力控组态软件开发的灌渠水量监测系统， 实现了张掖盈科灌渠4扇闸门的模糊PID控制， 采用先进的GSM组网技术，满足了系统数据传输实时、高速与高可靠性要求，并且达到水量测量与闸位开度信息收集传输的需要。
 
2系统结构组成
2.1整体组网结构
 根据张掖盈科灌渠闸门分布情况及各个闸室和中心站的相对位置， 系统组网采用基于以太网的分布式集散控制结构，以及基于GSM无线通信系统 。该网络结构还同时考虑了网络监视系统， 主要对闸门运行过程的水位进行监视管理。为此， 采用先进的无线宽带组网技术，满足系统数据传输实时、高速与高可靠性要求，并且达到闸门控制与视频监视信息收集传输。控制信号可以通过以太网有线方式和GSM无线通信传输到下位机上， 实现和上位机的数据交换。系统组网结构如图1所示。
 
 

                           图1  系统组网结构图
2.2 PLC 选择
 系统采用日本欧姆龙公司的CS/CJ系列可编程控制器(PLC)作为下位机， 该系列PLC其内置有以太网口、PID控制器、高速计数器、高速输出、 I/O端子排容易拆卸，具有可靠性高、抗干扰能力强、模块化、通信组网灵活、性价比高等特点。CS/CJ系列PLC可用梯形图、语句表和功能块图3种语言编程， 它指令丰富，功能强大， 易于掌握， 内置平均值滤波模块操作方便。4扇闸门PLC硬件配置相同， PLC接线结构示意图见图2。

 图2  PLC接线结构示意图
2.3 GSM无线通信系统
 系统以张掖水务局为调度监控中心，在灌渠的干渠、支渠上共布设19个量水自动监测站和4个闸门自动控制站，配置量水测、控设备和闸门监测、监控、启闭设备，实现重点闸门的远程控制和监测，采集的数据和下发的控制指令通过系统组建的GSM/GPRS移动通信网络平台，与控制现场和调度监控中心站交换数据。中心站数据接收处理系统将数据进行合理性检查、筛选、整理后，建立相应的数据库，为灌渠水量水费计算自动化、制定合理的运行及配水调度方案提供可靠的依据。
 系统采用GSM 无线通信，短消息业务SMS是GSM系统提供给用户的一种数字业务，也是其核心业务。每个短消息的信息量为160个ASCII字符。每条消息的传送都是通过短消息业务中心(SMSC)，它是GSM网络和其他固定或移动网络之间进行数据通信的控制单元。
 欧姆龙PLC和GSM模块之间采用AT指令实现互相之间的通信，AT指令的格式符合GSM7.07规范。PLC发出的AT指令用来建立通信链路，AT指令集的指令格式都以AT开头。
常用的与SMC相关的GSM AT指令如下所示
 AT+CMGC

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