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水利水電

閘門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案

時間：2015-06-18 04:35 閱讀：17919 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，計算機監(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，水電站、水利樞紐等工程對閘門監(jiān)控和管理的自動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，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)試運行維護的強度，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。運行人員只需在上位機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。實現(xiàn)對所有閘門的監(jiān)視、控制；現(xiàn)地層以PLC為主控元件實現(xiàn)控制。根據(jù)閘門數(shù)量配置控制箱，每扇閘門各配置1臺控制箱，放置于被控閘門啟閉機旁。既可在上位機實現(xiàn)對閘門的遠(yuǎn)程監(jiān)控，亦可通過控制箱上的按鈕對閘門進行現(xiàn)地操作。
      使用旋轉(zhuǎn)編碼器實時采集閘門高度，通過SSI（格雷碼）編碼信號發(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。同時也將信號發(fā)送至中控室，實現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視。
      控制系統(tǒng)采用100M工業(yè)以太網(wǎng)方式進行上位機與各個控制柜的直接通信。以實現(xiàn)中控室監(jiān)控計算機對各個閘門的監(jiān)視、控制，即便其中一臺設(shè)備出問題也不會影響其它設(shè)備的運行。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
高精度：系統(tǒng)使用多圈絕對型編碼器，閘門運行精度可到達(dá)毫米；
高可靠性：系統(tǒng)配有電氣、機械限位保護，電氣運行保護等。
工業(yè)通訊網(wǎng)絡(luò)：上位機與現(xiàn)地設(shè)備之間采用工業(yè)級以太網(wǎng)通信，絕不會出現(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、上位機以及工業(yè)以太網(wǎng)的組合使通信延時低于1ms，現(xiàn)場信號的變化將以最快速度傳遞至上位機顯示畫面中；
結(jié)構(gòu)簡單：PLC→通信網(wǎng)絡(luò)→上位機，有效降低投資成本及維護成本；
各單元相對獨立：上位機、各個閘門控制柜之間相對獨立，任何一個控制柜故障均不會影響其它閘門的運行；
操作方式多樣性：能夠完成現(xiàn)地手動控制、遠(yuǎn)方手動控制、遠(yuǎn)方精確控制、系統(tǒng)自動控制等操作；

系統(tǒng)功能
1)監(jiān)控功能
可通過上位機完成畫面顯示、報表打印、設(shè)置參數(shù)及操作控制等功能，對整個閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的運行工況實行全面監(jiān)控。
2)遠(yuǎn)程調(diào)度功能
可接收遠(yuǎn)方調(diào)度的命令，對閘門進行自動控制和調(diào)節(jié)。
3)事件順序記錄功能
對整個閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的事故及故障信號、監(jiān)控系統(tǒng)的故障信號等進行事件順序記錄。根據(jù)故障信號發(fā)生的時間順序，記錄發(fā)生的故障信號的名稱、變位時間，時間包括年、月、日、時、分、秒。
4)操作記錄功能
記錄運行人員在人機界面上進行的操作的名稱、時間以及操作是否成功。
5)故障報警功能
當(dāng)監(jiān)控對象發(fā)生故障時，本系統(tǒng)能自動報警；發(fā)生事故時，本系統(tǒng)能自動停止閘門的運行并報警。所有故障信號在閘門控制箱中都由故障指示燈發(fā)出警告，上位機中能夠顯示詳細(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。
6)系統(tǒng)自診斷功能
監(jiān)控系統(tǒng)在線運行時，對本系統(tǒng)內(nèi)的硬件及軟件進行自診斷。 PLC具有自診斷功能，可以檢測出程序時出線的錯誤，并自行更正、恢復(fù)。PLC同時也能夠檢測閘門荷重儀、熱過載繼電器動作，旋轉(zhuǎn)編碼器發(fā)送的編碼信號，編碼器錯誤或通訊斷線等。PLC將立即發(fā)出故障信號；
7)實時控制功能
精確控制：能夠在上位機操作畫面中設(shè)定閘門需要動作的高度，確定執(zhí)行后，控制系統(tǒng)將自動完成閘門控制，使閘門運行到指定高度；
手動控制：上位機同樣配有手動操作按鈕，包括“上升、下降、停止、緊急停止“，可根據(jù)運行要求手動完成操作。手動控制受到上下極限保護，當(dāng)運行到極限位置時自動停止；
自動控制：此功能為選配功能。系統(tǒng)可根據(jù)上下游水位差自動完成對閘門的啟閉操作，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)運行狀態(tài)。并且保留原有閘門控制系統(tǒng)硬結(jié)點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，由上位機操作。閘門手動控制由現(xiàn)地控制實現(xiàn)，在此方式下現(xiàn)地控制裝置能進行各種采樣顯示和監(jiān)視報警能夠?qū)崿F(xiàn)閘門自動閉環(huán)控制。可根據(jù)運行人員的要求，在閘門行程范圍內(nèi)的任意位置對閘門進行啟停。此功能在中控室及現(xiàn)地操作均能實現(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)保護功能
控制箱設(shè)有斷相保護、上限保護、下限保護、荷重保護。當(dāng)閘門開至上限時，閘門將不能繼續(xù)上升。
使用機械聯(lián)鎖可逆接觸器及帶分勵脫扣功能斷路器來控制閘門電機。每個閘門控制都可實現(xiàn)遠(yuǎn)方緊急停止，可防止電機粘連后將動力電源回路切斷，起到保護電機和防止誤操作的功能。

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

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