水利水電

閘門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

時(shí)間：2015-06-18 04:35 閱讀：18885 來源：互聯(lián)網(wǎng)

概述
      隨著通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)在水電站的廣泛使用，特別是"無人值班，少人職守"這一控制模式提出的同時(shí)，水電站、水利樞紐等工程對(duì)閘門監(jiān)控和管理的自動(dòng)化水平提出了新的要求。
      根據(jù)市場需求，我公司開發(fā)的新一代閘門控制系統(tǒng)，是以可編程序控制器為控制核心，采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，配置高性能上位機(jī)，使系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)簡單明了，大大提高了系統(tǒng)的可靠性、可用性，減少了調(diào)試運(yùn)行維護(hù)的強(qiáng)度，成為"無人值班，少人職守"水電站必不可少的設(shè)備。
      本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單，操作便捷。運(yùn)行人員只需在上位機(jī)控制畫面中輸入閘門需要調(diào)整的高度并確認(rèn)，閘門監(jiān)控系統(tǒng)即可按要求自動(dòng)完成閘門的啟停。控制精度高、響應(yīng)速度快。

系統(tǒng)結(jié)構(gòu)
      控制系統(tǒng)采用分層分布式結(jié)構(gòu)，整個(gè)系統(tǒng)分為兩層，上層為中控室監(jiān)控單元、下層為現(xiàn)地操作單元。實(shí)現(xiàn)對(duì)所有閘門的監(jiān)視、控制；現(xiàn)地層以PLC為主控元件實(shí)現(xiàn)控制。根據(jù)閘門數(shù)量配置控制箱，每扇閘門各配置1臺(tái)控制箱，放置于被控閘門啟閉機(jī)旁。既可在上位機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，亦可通過控制箱上的按鈕對(duì)閘門進(jìn)行現(xiàn)地操作。
      使用旋轉(zhuǎn)編碼器實(shí)時(shí)采集閘門高度，通過SSI（格雷碼）編碼信號(hào)發(fā)送至開度荷重測控儀，開度荷重測控儀將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換后將在其自身的面板上顯示，并將數(shù)據(jù)通過modbus通信的方式傳送至PLC，供操作人員查看。同時(shí)也將信號(hào)發(fā)送至中控室，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視。
      控制系統(tǒng)采用100M工業(yè)以太網(wǎng)方式進(jìn)行上位機(jī)與各個(gè)控制柜的直接通信。以實(shí)現(xiàn)中控室監(jiān)控計(jì)算機(jī)對(duì)各個(gè)閘門的監(jiān)視、控制，即便其中一臺(tái)設(shè)備出問題也不會(huì)影響其它設(shè)備的運(yùn)行。真正做到分層分布式控制方式。
其系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下：

對(duì)于地處偏遠(yuǎn)，無法連接光纖的用戶，我們使用GPRS傳送解決方案。

系統(tǒng)特點(diǎn)
高精度：系統(tǒng)使用多圈絕對(duì)型編碼器，閘門運(yùn)行精度可到達(dá)毫米；
高可靠性：系統(tǒng)配有電氣、機(jī)械限位保護(hù)，電氣運(yùn)行保護(hù)等。
工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)：上位機(jī)與現(xiàn)地設(shè)備之間采用工業(yè)級(jí)以太網(wǎng)通信，絕不會(huì)出現(xiàn)通信受干擾導(dǎo)致數(shù)據(jù)變化的情況；
高速率：高性能的PLC、上位機(jī)以及工業(yè)以太網(wǎng)的組合使通信延時(shí)低于1ms，現(xiàn)場信號(hào)的變化將以最快速度傳遞至上位機(jī)顯示畫面中；
結(jié)構(gòu)簡單：PLC→通信網(wǎng)絡(luò)→上位機(jī)，有效降低投資成本及維護(hù)成本；
各單元相對(duì)獨(dú)立：上位機(jī)、各個(gè)閘門控制柜之間相對(duì)獨(dú)立，任何一個(gè)控制柜故障均不會(huì)影響其它閘門的運(yùn)行；
操作方式多樣性：能夠完成現(xiàn)地手動(dòng)控制、遠(yuǎn)方手動(dòng)控制、遠(yuǎn)方精確控制、系統(tǒng)自動(dòng)控制等操作；

系統(tǒng)功能
1)監(jiān)控功能
可通過上位機(jī)完成畫面顯示、報(bào)表打印、設(shè)置參數(shù)及操作控制等功能，對(duì)整個(gè)閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的運(yùn)行工況實(shí)行全面監(jiān)控。
2)遠(yuǎn)程調(diào)度功能
可接收遠(yuǎn)方調(diào)度的命令，對(duì)閘門進(jìn)行自動(dòng)控制和調(diào)節(jié)。
3)事件順序記錄功能
對(duì)整個(gè)閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的事故及故障信號(hào)、監(jiān)控系統(tǒng)的故障信號(hào)等進(jìn)行事件順序記錄。根據(jù)故障信號(hào)發(fā)生的時(shí)間順序，記錄發(fā)生的故障信號(hào)的名稱、變位時(shí)間，時(shí)間包括年、月、日、時(shí)、分、秒。
4)操作記錄功能
記錄運(yùn)行人員在人機(jī)界面上進(jìn)行的操作的名稱、時(shí)間以及操作是否成功。
5)故障報(bào)警功能
當(dāng)監(jiān)控對(duì)象發(fā)生故障時(shí)，本系統(tǒng)能自動(dòng)報(bào)警；發(fā)生事故時(shí)，本系統(tǒng)能自動(dòng)停止閘門的運(yùn)行并報(bào)警。所有故障信號(hào)在閘門控制箱中都由故障指示燈發(fā)出警告，上位機(jī)中能夠顯示詳細(xì)故障信息，現(xiàn)地設(shè)備是否有故障、閘門是否卡住、閘門操作異常等信號(hào)。
6)系統(tǒng)自診斷功能
監(jiān)控系統(tǒng)在線運(yùn)行時(shí)，對(duì)本系統(tǒng)內(nèi)的硬件及軟件進(jìn)行自診斷。 PLC具有自診斷功能，可以檢測出程序時(shí)出線的錯(cuò)誤，并自行更正、恢復(fù)。PLC同時(shí)也能夠檢測閘門荷重儀、熱過載繼電器動(dòng)作，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的編碼信號(hào)，編碼器錯(cuò)誤或通訊斷線等。PLC將立即發(fā)出故障信號(hào)；
7)實(shí)時(shí)控制功能
精確控制：能夠在上位機(jī)操作畫面中設(shè)定閘門需要?jiǎng)幼鞯母叨龋_定執(zhí)行后，控制系統(tǒng)將自動(dòng)完成閘門控制，使閘門運(yùn)行到指定高度；
手動(dòng)控制：上位機(jī)同樣配有手動(dòng)操作按鈕，包括“上升、下降、停止、緊急停止“，可根據(jù)運(yùn)行要求手動(dòng)完成操作。手動(dòng)控制受到上下極限保護(hù)，當(dāng)運(yùn)行到極限位置時(shí)自動(dòng)停止；
自動(dòng)控制：此功能為選配功能。系統(tǒng)可根據(jù)上下游水位差自動(dòng)完成對(duì)閘門的啟閉操作，該功能需要另外采集上下游水位；
以通訊的形式向中控室傳送閘門的詳細(xì)運(yùn)行狀態(tài)。并且保留原有閘門控制系統(tǒng)硬結(jié)點(diǎn)的形式傳送閘門全開/全關(guān)狀態(tài)、電源合閘/分閘狀態(tài)、閘門遠(yuǎn)方/現(xiàn)地操作狀態(tài)。
控制箱設(shè)有遠(yuǎn)方/現(xiàn)地切換功能。正常狀態(tài)下操作把手置遠(yuǎn)方位置，由上位機(jī)操作。閘門手動(dòng)控制由現(xiàn)地控制實(shí)現(xiàn)，在此方式下現(xiàn)地控制裝置能進(jìn)行各種采樣顯示和監(jiān)視報(bào)警能夠?qū)崿F(xiàn)閘門自動(dòng)閉環(huán)控制。可根據(jù)運(yùn)行人員的要求，在閘門行程范圍內(nèi)的任意位置對(duì)閘門進(jìn)行啟停。此功能在中控室及現(xiàn)地操作均能實(shí)現(xiàn)。可設(shè)置閘門上上限、上限、下限位置，并可分別顯示查詢；
8)保護(hù)功能
控制箱設(shè)有斷相保護(hù)、上限保護(hù)、下限保護(hù)、荷重保護(hù)。當(dāng)閘門開至上限時(shí)，閘門將不能繼續(xù)上升。
使用機(jī)械聯(lián)鎖可逆接觸器及帶分勵(lì)脫扣功能斷路器來控制閘門電機(jī)。每個(gè)閘門控制都可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方緊急停止，可防止電機(jī)粘連后將動(dòng)力電源回路切斷，起到保護(hù)電機(jī)和防止誤操作的功能。

控制柜
下圖為我公司設(shè)計(jì)的針對(duì)室內(nèi)型啟閉機(jī)的控制柜，柜體大小根據(jù)啟閉機(jī)電機(jī)容量決定。如是室外型啟閉機(jī)，控制箱則換成不銹鋼材質(zhì)室外型。如下圖：

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