烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造

1、烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造    烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造鄒德洪 李箭飛摘 要:泄洪閘門是防洪泄洪的執(zhí)行部件,是十分重要的水工機(jī)械設(shè)備,其可靠性直接關(guān)系著大壩,廠房以及下游人民生命財(cái)產(chǎn)的安危,歷來受到高度重視.特別是壓力大,重量大,泄洪量大,且有一定隱蔽性的深孔弧形閘門更是如此.本項(xiàng)目是對(duì)烏江渡發(fā)電廠的深孔弧形閘門如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視與 本項(xiàng)目是對(duì)烏江渡發(fā)電廠的深孔弧形閘門如何實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)視與控制,如何以全自動(dòng)的控制流程完成以往由人工現(xiàn)地進(jìn)行的一系列操作所作的大膽嘗試.烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門的控制系統(tǒng)過去曾經(jīng)進(jìn)行過技術(shù)改造,也有過實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控的構(gòu)思

2、,但限于當(dāng)時(shí)的技術(shù)條件,這樣的構(gòu)思難以付諸實(shí)施,因此仍然采用傳統(tǒng)的現(xiàn)地控制方式,對(duì)閘門的操作只能在現(xiàn)地完成.而且,由于閘門龐大,操作時(shí)的安全顧及面廣,控制技術(shù)又相對(duì)落后,操作時(shí)需要較多的人員配合,所以每到汛期,為了閘門及時(shí),可靠動(dòng)作,都要安排較多的人員在現(xiàn)場(chǎng)值班,造成大量人力資源浪費(fèi).同時(shí),由于老的控制系統(tǒng)在閘門位置測(cè)量指示上采用的是機(jī)械指針式,測(cè)量指示精度較差,給水庫調(diào)度對(duì)下泄流量的計(jì)算造成較大誤差,不利于水庫運(yùn)行的科學(xué)調(diào)度.近幾年,烏江渡發(fā)電廠為了跨入一流水電廠的行列,實(shí)現(xiàn)"無人值班(少人之守)"的管理目標(biāo),先后進(jìn)行了水情自動(dòng)測(cè)報(bào)系統(tǒng),辦公自動(dòng)化系統(tǒng),計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng),工

3、業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等一系列計(jì)算機(jī)控制信息化網(wǎng)絡(luò)的建設(shè),并都取得了豐碩的成果. 在這樣的形勢(shì)下,為了早日實(shí)現(xiàn)"無人值班(少人之守)"的目標(biāo),針對(duì)泄洪閘門控制技術(shù)落后而制約企業(yè)發(fā)展這一現(xiàn)實(shí),提出了開展大型深孔弧形閘門實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程集中監(jiān)視與控制的科技項(xiàng)目研究.本項(xiàng)目在進(jìn)行初期研究時(shí),曾經(jīng)多次組織工程技術(shù)人員對(duì)老的控制系統(tǒng)在以往的實(shí)際操作中存在的問題,缺陷,和不安全的因素進(jìn)行了充分的討論,總結(jié),借鑒了我廠過去在PLC-I型機(jī)組進(jìn)水口閘門控制系統(tǒng)研制這一科技成果的經(jīng)驗(yàn)和國內(nèi)許多大型水電廠在閘門控制應(yīng)用中的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),根據(jù)目前世界上在自動(dòng)控制和計(jì)算機(jī)應(yīng)用領(lǐng)域硬件設(shè)備發(fā)展的情況,充分結(jié)合我廠的現(xiàn)場(chǎng)

4、條件和實(shí)際需要,提出了對(duì)系統(tǒng)硬件設(shè)置和軟,硬件功能的基本要求,形成了初期的設(shè)計(jì)方案.初期設(shè)計(jì)方案對(duì)系統(tǒng)的基本要求是:1)設(shè)置兩個(gè)以工控機(jī)構(gòu)成的工作站,一個(gè)設(shè)置在水調(diào)中心作為遠(yuǎn)方監(jiān)控的操作員工作站(后臺(tái)機(jī)),另一個(gè)設(shè)置在壩頂計(jì)算機(jī)房作為現(xiàn)地監(jiān)控的主機(jī)操作員工作站(前臺(tái)機(jī)),兩個(gè)工作站配置相同,并以同樣的監(jiān)控功能,同樣的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對(duì)閘門啟閉的全過程,全狀態(tài)監(jiān)控,但前臺(tái)機(jī)優(yōu)先于后臺(tái)機(jī).2)工作站具有清晰,完整的人機(jī)界面,并具有語音報(bào)警的功能.3)各個(gè)閘門分別設(shè)置一個(gè)現(xiàn)地單元(LCU), LCU以可編程控制器(PLC)為控制核心.在LCU上可以進(jìn)行自動(dòng)操作和手動(dòng)操作.自動(dòng)操作時(shí)可通過 水力發(fā)電廠自動(dòng)

5、化設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范水力發(fā)電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計(jì)規(guī)定DL/T 578-95 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù)條件GB 3453-82 數(shù)據(jù)通訊基本型控制規(guī)程GB 3454-82 數(shù)據(jù)終端(DTE)和數(shù)據(jù) IEC 國際電工技術(shù)委員會(huì)標(biāo)準(zhǔn)IEEE 電氣和 ISO 國際標(biāo)準(zhǔn)化組織DL 476-92 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)試驗(yàn)驗(yàn)收規(guī)程(征求意見稿)GB 7450-87 電子設(shè)備雷擊保護(hù)導(dǎo)則GB 7260-87 不間斷電源設(shè)備GB 2887-89 計(jì)算機(jī)場(chǎng)地技術(shù)要求GB 50171-92 電氣裝置安裝工程盤,柜及二次回路線路施工及驗(yàn)收規(guī)范NEMA 國家 機(jī)型:美國ICS P800工控機(jī) 2套配制:CPU: Inte

6、l Pentium 800MHz內(nèi)存:128MB硬盤:15GB軟驅(qū):3.5-inch, 1.44MB光驅(qū):32X CD-ROMCRT: 21高密度彩色監(jiān)視器+高密度顯示卡 1個(gè)通用鍵盤及鼠標(biāo)3.3.2 外圍設(shè)備HP1125彩色噴墨打印機(jī)(A3)幅面 1臺(tái)3.3.3 UPS系統(tǒng)美國山特1KVA/2小時(shí)UPS 1臺(tái)3.3.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備光纖收發(fā)器 1對(duì)光纖電纜 500m雙絞屏蔽電纜 100m光電隔離器 1對(duì)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)設(shè)備PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)電纜 500mPROFIBUS網(wǎng)絡(luò)適配器 1個(gè)PROFIBUS網(wǎng)絡(luò)適配器電纜 1根CP5611網(wǎng)絡(luò)接口卡 1個(gè)網(wǎng)絡(luò)其它耗材 1套3.3.5 現(xiàn)地控制單元

7、(LCU)在現(xiàn)地設(shè)4套現(xiàn)地控制單元LCU,當(dāng)LCU與上位機(jī)脫機(jī)時(shí),可獨(dú)立運(yùn)行使用.現(xiàn)地LCU上設(shè)有獨(dú)立與上位機(jī)的中文版本液晶顯示器,方便閘門控制,但在進(jìn)行預(yù)設(shè)開度操作同時(shí),設(shè)有常規(guī)控制按鈕,以便PLC故障時(shí)仍可控制閘門啟閉.1)LCU的人機(jī)界面部分.中文版本液晶顯示器.2)LCU I/O部分.模件選用德國SIEMENS公司的S7300系列可編程控制器,配以PROFIBUS總線網(wǎng)專用模塊,是個(gè)PLC直接連接PROFIBUS總線網(wǎng),保證數(shù)據(jù)高速可靠地傳輸.在本方案中PLC的I/O點(diǎn)數(shù)量為常規(guī)估算量,并且具有20%左右的裕量,可在具體實(shí)施時(shí)作調(diào)整.3)LCU常規(guī)控制.各LCU屏上設(shè)有獨(dú)立于PLC針對(duì)

8、每扇閘門的常規(guī)控制按鈕及切換把手,使運(yùn)行人員在PLC發(fā)生故障時(shí)仍能對(duì)所有閘門進(jìn)行方便可靠的操控.4)現(xiàn)地控制單元?jiǎng)恿ο到y(tǒng).在4套現(xiàn)地控制單元內(nèi)同時(shí)設(shè)有動(dòng)力系統(tǒng),配置由接觸器,頻敏變阻器等用于電動(dòng)機(jī)的啟停控制.5)閘門開度傳感器.采用德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ROQ425(EnDat)編碼器,輸出信號(hào)直接接入PLC,同時(shí)配有上下位極限開關(guān).閘門位置開度傳感器(編碼器) 德國海德漢絕對(duì)型多轉(zhuǎn)總線式編碼器:ROQ425(EnDat)每轉(zhuǎn)8192線,連續(xù)4096轉(zhuǎn),防護(hù)等級(jí)IP67(電氣及外殼),IP64(轉(zhuǎn)軸)(均為防水等級(jí)),數(shù)據(jù)傳輸方式:同步串行輸出.傳感器分辨率計(jì)算:每轉(zhuǎn)約33.5m為

9、8192線,分辨率,小于<,等于= 等3)邏輯操作:如:與,或,非,異或 等4)算術(shù)操作:如:加,減,乘,除,模,絕對(duì)值,開方,指數(shù),對(duì)數(shù),三角函數(shù).5)其它還有:報(bào)警操作,表達(dá)式操作等操作組成一個(gè)功能完善的數(shù)據(jù)庫語言.數(shù)據(jù)庫管理軟件將滿足下列要求:支持應(yīng)用軟件直接迅速存取數(shù)據(jù),以及對(duì)數(shù)據(jù)的查詢修改和擴(kuò)充;保持應(yīng)用程序和數(shù)據(jù)之間的高度獨(dú)立性;保持?jǐn)?shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的可靠性,將采取措施確保有效的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中;提供數(shù)據(jù)保護(hù),以防人為或程序造成的不正當(dāng)修改;使用任何編程語言編制的應(yīng)用程序都可以使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)庫軟件能提供各點(diǎn)數(shù)據(jù)的瞬時(shí)狀態(tài),時(shí)間事故的報(bào)警,登錄,動(dòng)作次數(shù),個(gè)測(cè)量值的越復(fù)

10、限處理,登錄,定時(shí)定期數(shù)據(jù)的歸檔,檢索等功能,并可將個(gè)基本點(diǎn)進(jìn)行組合,運(yùn)算,組成較為復(fù)雜,便于使用的運(yùn)算點(diǎn).同時(shí),系統(tǒng)還提供歷史數(shù)據(jù)庫軟件,以便對(duì)歷史數(shù)據(jù)進(jìn)行存檔,并具有查閱,打印,檢索等功能.數(shù)據(jù)庫生成工具提供了圖形化數(shù)據(jù)定義,界面直觀,使用方便.該工具自動(dòng)將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)庫加載程序能識(shí)別的功能塊結(jié)構(gòu).5.4.3 通訊軟件通訊軟件的研制基于TCP/IP網(wǎng)絡(luò)接口.它采用著名Client(客戶)Server(服務(wù)器)模式,其工作方式如圖2所示.它為系統(tǒng)各進(jìn)程間提供了網(wǎng)絡(luò)透明的通訊服務(wù).為全分布系統(tǒng)的全部資源數(shù)據(jù)共享提供了必要的條件和有效的保證.圖2 通信軟件Client/Server模式5.

11、4.4 順序控制為了滿足控制要求,提供畫流程圖的工具,用直觀的,交互的方法,編制控制調(diào)節(jié)的算法.執(zhí)行程序解釋執(zhí)行,并用圖形化方式顯示流程實(shí)際執(zhí)行過程,支持在線調(diào)試,在線修改和離線仿真.主要提供畫流程的框圖:開始框,判斷框,操作框,子流程框,注釋框等.實(shí)現(xiàn)順控的軟件工作狀況如圖3所示.圖3 順序控制工作方式5.4.5 報(bào)警處理本系統(tǒng)提供了報(bào)警處理,報(bào)警管理和報(bào)警顯示來處理現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備發(fā)生的事件.報(bào)警處理主要完成的是:當(dāng)發(fā)生某個(gè)時(shí)間是,進(jìn)行綜合判斷,決定是否需要報(bào)警,事件發(fā)生的重要性如何,是否需要啟動(dòng)相應(yīng)處理流程,進(jìn)行報(bào)警.報(bào)警管理主要收集報(bào)警信息,完成按設(shè)備,按重要性分類和檢索查詢.報(bào)警顯示提供查詢

12、界面顯示各類事件,并可對(duì)單條,某一設(shè)備或全部發(fā)生事件進(jìn)行確認(rèn).5.4.6 統(tǒng)計(jì)檢索1) 歷史數(shù)據(jù)查詢管理指定一覽表記錄查詢時(shí)間,選擇任何一種類型一覽表,自動(dòng)查詢一覽表記錄.2) 報(bào)表統(tǒng)計(jì)自動(dòng)統(tǒng)計(jì)各種報(bào)表數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中供報(bào)表顯示使用.統(tǒng)計(jì)包括:a. b. 開關(guān)量每天,每月,每季,每年,和次數(shù)及時(shí)間.c. 電度量整點(diǎn),日,月,季,年表讀數(shù);電度量每天,每月,每季,每年峰,平,谷累計(jì)值.3) 自動(dòng)數(shù)據(jù)管理a. 按所配設(shè)備大小,選擇歷史數(shù)據(jù)周期,保存周期內(nèi)歷史數(shù)據(jù).其它數(shù)據(jù)按選擇方式保存,如保存整點(diǎn)值.b. 一覽表記錄按用戶要求保存相應(yīng)記錄.4) 手工刪除歷史記錄,制定刪除記錄時(shí)間,刪除相應(yīng)數(shù)據(jù)庫記

13、錄.5) 備份/恢復(fù)可按指定時(shí)間段將歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)備份到其它介質(zhì),并可將介質(zhì)中存放的數(shù)據(jù)恢復(fù)到歷史庫中.5.4.7 自診斷及遠(yuǎn)方診斷1) 自診斷軟件能診斷系統(tǒng)各部分的健康狀況,對(duì)于LCU可診斷到模件故障.對(duì)于各節(jié)點(diǎn)及其網(wǎng)絡(luò)線路也可診斷出其工作狀態(tài).2) 系統(tǒng)具有進(jìn)行遠(yuǎn)方在線診斷的軟件功能.6 一般技術(shù)條件6.1 一般要求本公司提供的控制系統(tǒng)技術(shù)成熟,可靠性高,技術(shù)先進(jìn),便于維護(hù),經(jīng)濟(jì)合理.控制系統(tǒng)設(shè)備性能滿足以下要求:6.1.1 計(jì)算機(jī)和電子設(shè)備1) 所提供的各種設(shè)備滿足電站監(jiān)控的要求,具有可擴(kuò)性.2) 各種設(shè)備易于操作和維護(hù),美觀大方.3) 安裝在柜內(nèi)的設(shè)備有序排列,有一定的維護(hù)空間.4

14、) 所有設(shè)備均是國內(nèi)市場(chǎng)上易于購得的通用型產(chǎn)品.6.1.2 其他設(shè)備1) LCU柜上的控制開關(guān)和按鈕:適合頻繁操作,開斷容量滿足控制回路的要求.2) 出口 a.機(jī)房: 10400Cb.現(xiàn)場(chǎng): 0450Cc. 允許溫度變化率: 50C/小時(shí)2) 相對(duì)濕度a. 機(jī)房(有空調(diào)):40%70%b. 現(xiàn)場(chǎng):30%90%(物凝結(jié))參考文獻(xiàn):1 DL/T. 578-95. 水電廠計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)基本技術(shù) 2 標(biāo)準(zhǔn)GB755. 旋轉(zhuǎn)電機(jī)基本技術(shù)要求3 GB. 3453-82. 數(shù)據(jù)通訊基本型控制規(guī)程收稿日期:2006-04-24作者簡(jiǎn)介:鄒德洪(1969-),男,貴州遵義人, 助理工程師,從事水電站機(jī)電設(shè)備檢修維護(hù)