閘門控制系統(tǒng)方案

1、按照建設(shè)要求閘門控制系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程自動控制及現(xiàn)地控制相結(jié)合的方式，由于部分閘門距離水庫管理所較遠(yuǎn)，為了及時進(jìn)行配水調(diào)度工作，有必要對相應(yīng)的閘門實(shí)現(xiàn)自動控制?？紤]到閘門實(shí)現(xiàn)全自動控制造價較高，首先對關(guān)鍵控制性閘門實(shí)現(xiàn)自動控制，同時對多孔閘門中使用較頻繁閘門實(shí)現(xiàn)自動控制，因此， 為逐步實(shí)現(xiàn)灌區(qū)配水調(diào)度的高效性，有必要建設(shè)閘門自動控制系統(tǒng)。閘門控制系統(tǒng)的方案設(shè)計(jì)在水利信息化的進(jìn)程中，閘門安全、可靠的自動控制一直都是核心問題。針對目前閘門自動控制系統(tǒng)的需求，我司提出了基于現(xiàn)地控制層，遠(yuǎn)程控制層，集中控制中心三層控制體系結(jié)構(gòu)。采用先進(jìn)的PLG以太網(wǎng)技術(shù)，避免了傳統(tǒng)控制帶來的風(fēng)險，從而實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)、可靠的控

2、制系統(tǒng)。為了更好地建設(shè)閘門自動化監(jiān)控系統(tǒng)，我司制定以下設(shè)計(jì)原則：1 ）先進(jìn)性原則：高起點(diǎn)、新技術(shù)、國內(nèi)領(lǐng)先。2）實(shí)用性原則：結(jié)構(gòu)簡潔、功能實(shí)用、操作簡單、界面友好。3）可靠性原則：設(shè)備可靠性高、適應(yīng)惡劣環(huán)境且系統(tǒng)防雷抗干擾能力強(qiáng)。3.2.系統(tǒng)結(jié)構(gòu)閘門自動控制系統(tǒng)主要包括監(jiān)控中心站、現(xiàn)場監(jiān)控單元和監(jiān)控終端，實(shí)現(xiàn)閘門實(shí)時信息自動采集、傳輸和控制。1）監(jiān)控中心站：采用工業(yè)計(jì)算機(jī)，進(jìn)行數(shù)據(jù)存儲；為管理人員提供人機(jī)操作界面，實(shí)時顯示閘門啟閉機(jī)、出口工作閥等機(jī)電的工況；實(shí)時顯示閘門的開度；實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)查詢及報(bào)表輸出；通過授權(quán)的操作人員可通過工控機(jī)的人機(jī)界面遠(yuǎn)程控制閘門啟閉。2）現(xiàn)場監(jiān)控單元：主要由機(jī)柜、PLC

3、 （可編程邏輯控制器）電源、繼電器、交流接觸器等構(gòu)成。3）監(jiān)控終端：實(shí)時監(jiān)測采集工況數(shù)據(jù)（水位，水情，流量，閘（閥）門開度、電壓、電流）；在設(shè)備工作異常時自動保護(hù)；控制機(jī)電設(shè)備合理運(yùn)行；接收中心發(fā)出的控制命令，根據(jù)命令向中心傳輸系統(tǒng)運(yùn)行參數(shù)。4）現(xiàn)場控制屏現(xiàn)場控制屏相當(dāng)于閘門控制按鈕，它直接對閘門上升、下降、停止進(jìn)行控制。也是閘門控制的采集部分，負(fù)責(zé)將閘門開度值傳到下位機(jī)中，將開度傳來的模擬信號裝換成RS-485信號傳到下位機(jī)中，完成開度采集傳輸工作。閘門自動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)如下圖所示：4.系統(tǒng)特點(diǎn)閘門自動控制系統(tǒng)的特點(diǎn)或優(yōu)勢具體如下：1）采用標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)以太網(wǎng)接口，方便與現(xiàn)場各個設(shè)備交換數(shù)據(jù)，系統(tǒng)擴(kuò)

4、展性強(qiáng)，集成方 便。2）遠(yuǎn)程軟件采用標(biāo)準(zhǔn)化控制接口，可實(shí)現(xiàn)與其他軟件和設(shè)備進(jìn)行數(shù)據(jù)互通，從而構(gòu)建 大規(guī)模水利信息化系統(tǒng)工程，通過對水情、水量、水位的分析統(tǒng)計(jì)，實(shí)現(xiàn)對整個灌區(qū)、流域 進(jìn)行水量分配調(diào)度等。3）實(shí)時遠(yuǎn)程監(jiān)測閘門的各測試數(shù)據(jù)，設(shè)定報(bào)警水位，并對原始數(shù)據(jù)進(jìn)行各種計(jì)算，產(chǎn) 生圖形化報(bào)表。4）數(shù)據(jù)遠(yuǎn)傳，報(bào)警及控制功能，響應(yīng)速度快。5）歷史數(shù)據(jù)存儲，方便用戶查詢。6）采用PLG以太網(wǎng)技術(shù)，確保系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)遠(yuǎn)程控制。4、系統(tǒng)功能系統(tǒng)功能主要包括圖形化的閘控管理系統(tǒng)、閘門水情及視頻系統(tǒng)、閘門運(yùn)行系統(tǒng)和數(shù)據(jù)分析系統(tǒng)，如圖所示：圖形化的閘控管理系統(tǒng)閘門自動控制系統(tǒng)的具體功能如下：1）自動檢測閘門開度及

5、運(yùn)行狀態(tài)信息2）實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)地控制、遠(yuǎn)程控制、聯(lián)合二級控制體系3）根據(jù)需水流量自動調(diào)整閘門高度4）故障告警、越限告警及告警自動記錄功能5）閘門泄流量統(tǒng)計(jì)和總泄流量統(tǒng)計(jì)功能，水位與流量的關(guān)系6）閘門操作日志記錄和事故追憶7）輸出流量，水情日報(bào)表、月報(bào)表、年報(bào)表8）可視化圖形顯示閘門啟閉過程和各類操作9）建立當(dāng)?shù)貙?shí)時數(shù)據(jù)庫、歷史數(shù)據(jù)庫10）提供多級操作員安全等級設(shè)置11）專業(yè)視頻監(jiān)視系統(tǒng)，隨時了解現(xiàn)場的整體狀態(tài)5.系統(tǒng)參數(shù)1）組態(tài)軟件為保證組態(tài)軟件的統(tǒng)一性標(biāo)準(zhǔn)中對組態(tài)軟件的特征性質(zhì)進(jìn)行定義以方便不同廠家的設(shè)備能夠方便快捷的接入系統(tǒng)中使用。在接入系統(tǒng)和實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)閘門控制流程中組態(tài)軟件滿足以下功能:數(shù)據(jù)更新

6、速率=100毫秒數(shù)據(jù)連接：支持保護(hù)功能：支持兼容性，開放 性：OPC, DDE, ODBC ADO, SDK運(yùn)行平臺：WinNT, Win2000 , WinXP, Win 7編程語百：類C嵌入功能：支持標(biāo)準(zhǔn)OCX控件對數(shù)據(jù)進(jìn)行直接高速訪問PLC通訊功能：支持PLC標(biāo)簽動態(tài)鏈接功能擴(kuò)展功能：網(wǎng)絡(luò)冗余功能，報(bào)警功能安全功能：多用戶權(quán)限，用戶分區(qū)管理閘門控制系統(tǒng)的施工方法及調(diào)試：一、施工方法1.線纜鋪設(shè)鋪設(shè)線纜要掌握合理的方法，要在鋪設(shè)時認(rèn)真對線纜進(jìn)行檢查，外皮是否破裂，屏蔽層是否損壞以及芯線是否斷裂等等。 一定要在鋪設(shè)的線纜上做好明顯的 標(biāo)記，以備安裝設(shè)備和日后檢修時使用。保護(hù)地線必須采用三相五

7、線制中的第5根線，并與交流電源的零線嚴(yán)格分開。接地系統(tǒng)應(yīng)采用單點(diǎn)接地的方式。信號地、 機(jī)殼地、電源告警地、防靜電地等均應(yīng)分別用導(dǎo)線經(jīng)接地排一點(diǎn)接至接地體。2、設(shè)備安裝設(shè)備的安裝必須在裝飾完工、線纜鋪設(shè)正確后進(jìn)行。設(shè)備安裝前應(yīng)該認(rèn)真閱讀安 裝手冊，以掌握正確的安裝方法、步驟。設(shè)備安裝要牢固，保護(hù)措施要完備。將電源、閘位計(jì)、上限位開關(guān)、下限位開關(guān)、電機(jī)等設(shè)備通過現(xiàn)場布線接入PLC控制柜中。將觸摸屏、工控機(jī)、PLC通過光纖交換機(jī)連接起來。以及在工控機(jī)上安 裝組態(tài)控制軟件。3、線路連接在線路的連接時，要求方式必須確保在無電狀態(tài)下進(jìn)行；施工符合電器安裝規(guī) 范;各種插接件，工程中需用要的各種二芯、三芯、蓮

8、花接頭、卡儂插頭、多芯 插頭的數(shù)量非常大，要謹(jǐn)慎仔細(xì)；線路中所有的火線，零線，地線及防雷線的連 接必須準(zhǔn)確無誤。按照設(shè)計(jì)圖紙將控制機(jī)柜各采集控制器和PLC連接起來，如下圖:云南禹科實(shí)業(yè)有限公司 PLC設(shè)計(jì)圖及機(jī)柜接線圖4、通電前檢查細(xì)致的檢查是有必要的，一般的檢查包括設(shè)備安裝安全性，供電線路是否合理，各設(shè)備采集器的連接是否正確等，另外還有一個重要的檢查項(xiàng)目就是：仔細(xì)檢查 每一件設(shè)備的狀態(tài)設(shè)置是否滿足設(shè)計(jì)要求， 這點(diǎn)絕對不能忘記，否則極易造成設(shè) 備損壞。、系統(tǒng)調(diào)試1、調(diào)試前準(zhǔn)備調(diào)試前要仔細(xì)確認(rèn)每一臺設(shè)備是否安裝、連接正確，認(rèn)真向施工人員詢問施工遺留的可能影響使用的有關(guān)問題；調(diào)試前要仔細(xì)確認(rèn)每一臺

9、設(shè)備是否安裝、 連 接正確，認(rèn)真向施工人員詢問施工遺留的可能影響使用的有關(guān)問題；調(diào)試前必須再次認(rèn)真地閱讀所有的傳感設(shè)備說明書，仔細(xì)查閱設(shè)計(jì)圖紙的標(biāo)注和連接方式； 調(diào)試前一定要確信供電線路和供電電壓沒有任何問題； 調(diào)試前應(yīng)該保證現(xiàn)場沒有 關(guān)人員；調(diào)試前還要準(zhǔn)備相應(yīng)的儀器和工具。2、控制系統(tǒng)主電路調(diào)試首先調(diào)試前先斷開控制電機(jī)，以免發(fā)生調(diào)試事故。按照圖紙，接入 380V三 相交流電源，用電壓表測量接入電壓是否是 380V。電壓滿足依次打開開關(guān)（注 意：每打開一個開關(guān)必須測量電壓是否滿足要求）。其次把集中就地開關(guān)打到就 地端，操作控制按鈕，觀察繼電器是否正常工作。正常工作主電路調(diào)試結(jié)束。3、PLC控制

10、系統(tǒng)調(diào)試首先打開控制開關(guān) QF5給PLC供上24V電源，同樣要用電壓表測量電壓值，打開PLC調(diào)試軟件進(jìn)行監(jiān)視。在電壓正常、PLC指示燈正常的情況下，把集中就地控制按鈕打到集中端，在通過操作控制按鈕，觀察繼電器是否正常工作。正常工作PLC系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束。 現(xiàn)場調(diào)試畫面如下圖：云南禹科實(shí)業(yè)有限公司PLC調(diào)試畫面4、觸摸屏系統(tǒng)的調(diào)試在PLC系統(tǒng)調(diào)試正常的情況下，同樣在集中控制狀態(tài)下。在觸摸屏上選擇觸摸屏控 制。即可觸摸屏上操作控制按鈕，觀察繼電器是否正常工作。正常工作觸摸屏系統(tǒng)調(diào)試結(jié)束。云南禹科實(shí)業(yè)有限公司觸摸屏調(diào)試畫面4、閘門控制系統(tǒng)模擬運(yùn)行首先要測量出各系統(tǒng)單獨(dú)運(yùn)行和總體運(yùn)行時供電線路各相的電流。

11、 實(shí)際的運(yùn) 行情況與理論值肯定會有出入，必須對實(shí)際運(yùn)行時的電流情況進(jìn)行測量， 如果發(fā) 現(xiàn)實(shí)際測量值與理論值有較大差距， 或各相電流分配比例差距較大，線路電流有 超?，F(xiàn)象，必須重新進(jìn)行整改，以保證用電安全其次按照圖紙把控制電機(jī)接入控制系統(tǒng)。 首先進(jìn)行就地操作，需要注意閘位 計(jì)顯示閘位和實(shí)際值是否一致及 PLC系統(tǒng)采集值是否一致。在操作時觀察電機(jī)是 否正常工作及有無異常聲音等問題。接下來即可進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，同樣注意在操作 時觀察電機(jī)是否正常工作及有無異常聲音等問題。 在整個操作過程中必須有人在 機(jī)柜旁邊，以免發(fā)生意外可以盡快按下急停按鈕，停止閘門系統(tǒng)?？傊到y(tǒng)的模擬運(yùn)行是非常重要非常必要的工作，

12、這時的每一項(xiàng)工作換來 的將是設(shè)備長期運(yùn)行的穩(wěn)定和系統(tǒng)工作的安全。特別是供電線路和設(shè)備的發(fā)熱狀 況，將直接關(guān)系到工程的安全性，因此所有工程技術(shù)人員的要高度重視。云南禹科實(shí)業(yè)有限公司 PLC現(xiàn)場調(diào)試圖5、調(diào)試結(jié)果和問題的記錄閘門控制工程要進(jìn)行調(diào)試、設(shè)定和檢查項(xiàng)目很多，這些結(jié)果和問題是今后使 用及檢修的重要參考資料，有必要在進(jìn)行每一步工作時將結(jié)果和問題記錄下來， 進(jìn)行必要的分析和總結(jié)。對于使用者有用的記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)該交給他們；對于日后 維修有用的記錄數(shù)據(jù)，應(yīng)該由設(shè)計(jì)者妥善保管。6、出現(xiàn)問題設(shè)備外殼有帶電現(xiàn)象由于閘門控制系統(tǒng)工程的所有設(shè)備工作必須用電， 所以調(diào)試時可能首先會遇 到機(jī)柜外殼帶電的問題，雖然外殼帶電不一定影響設(shè)備的使用， 但會危及到使用 者的安全，必須徹底解決。進(jìn)行相應(yīng)的接地防雷處理。PLC數(shù)據(jù)異常初次調(diào)試可能會遇到PLC采集不到數(shù)據(jù)。注意檢查網(wǎng)絡(luò)設(shè)置是否正確，確保 PLC調(diào)試軟件和控制機(jī)柜連接上。閘位計(jì)顯示值異常閘位計(jì)顯示值和PLC采集顯示值不一樣，通過