閘門自動(dòng)控制系統(tǒng)

1、研制總結(jié)報(bào)告研制總結(jié)報(bào)告 數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場控制綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)的開發(fā)先以水利行業(yè)的數(shù)據(jù)采集、現(xiàn)場控制綜合平臺(tái)管理系統(tǒng)的開發(fā)先以水利行業(yè)的閘門自動(dòng)控制技術(shù)為開發(fā)突破口，主要實(shí)現(xiàn)對水文信息、閘門工況閘門自動(dòng)控制技術(shù)為開發(fā)突破口，主要實(shí)現(xiàn)對水文信息、閘門工況參數(shù)的采集和現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)視及閘門的自動(dòng)控制系統(tǒng)。參數(shù)的采集和現(xiàn)場實(shí)時(shí)圖像的監(jiān)視及閘門的自動(dòng)控制系統(tǒng)。 閘門自動(dòng)化監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測閘門自動(dòng)化監(jiān)控綜合管理系統(tǒng)主要是通過計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)檢測所到達(dá)閘門的上所到達(dá)閘門的上 下游水位、上游流域的來水流量、庫區(qū)的庫容、閘下游水位、上游流域的來水流量、庫區(qū)的庫容、閘門荷重、閘門啟閉狀

2、態(tài)與開度、圖像信息自動(dòng)化采集與傳輸，達(dá)到門荷重、閘門啟閉狀態(tài)與開度、圖像信息自動(dòng)化采集與傳輸，達(dá)到能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制閘門啟閉以及閘門手自動(dòng)控制；并通過實(shí)能夠在監(jiān)控中心遠(yuǎn)程控制閘門啟閉以及閘門手自動(dòng)控制；并通過實(shí)時(shí)圖像監(jiān)測可以直觀了解閘門的運(yùn)行工況以及周邊環(huán)境。通過閘門時(shí)圖像監(jiān)測可以直觀了解閘門的運(yùn)行工況以及周邊環(huán)境。通過閘門開度儀實(shí)時(shí)采集閘門的開度，通過閘門荷重儀實(shí)時(shí)采集閘門荷重。開度儀實(shí)時(shí)采集閘門的開度，通過閘門荷重儀實(shí)時(shí)采集閘門荷重。操作員通過該軟件系統(tǒng)直接控制閘門，提高了自動(dòng)化控制程度，并操作員通過該軟件系統(tǒng)直接控制閘門，提高了自動(dòng)化控制程度，并減少了閘門動(dòng)作過程中的人工誤差。結(jié)合遠(yuǎn)

3、程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，將閘減少了閘門動(dòng)作過程中的人工誤差。結(jié)合遠(yuǎn)程圖像監(jiān)控系統(tǒng)，將閘門現(xiàn)場的圖像信息和數(shù)據(jù)信息在同一操作界面上直觀的顯示出來，門現(xiàn)場的圖像信息和數(shù)據(jù)信息在同一操作界面上直觀的顯示出來，互為印證。完成了在操作界面上的所見即所得，所得即所見的雙重互為印證。完成了在操作界面上的所見即所得，所得即所見的雙重保證。通過設(shè)置上限水位或下限水位，可選擇多種方式有效的提示保證。通過設(shè)置上限水位或下限水位，可選擇多種方式有效的提示操作員，操作員可在此時(shí)進(jìn)行自主的操作。操作員，操作員可在此時(shí)進(jìn)行自主的操作。 該軟件系統(tǒng)還有默認(rèn)的設(shè)備報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)通訊不暢該軟件系統(tǒng)還有默認(rèn)的設(shè)備報(bào)警功能，當(dāng)設(shè)備出現(xiàn)

4、通訊不暢通等問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)的報(bào)警，并提示具體是哪個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了問通等問題時(shí)，系統(tǒng)會(huì)及時(shí)的報(bào)警，并提示具體是哪個(gè)設(shè)備出現(xiàn)了問題，大大的方便了工作人員的故障查找，為該系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供題，大大的方便了工作人員的故障查找，為該系統(tǒng)的正常運(yùn)行提供了保障。了保障。 整個(gè)系統(tǒng)采用整個(gè)系統(tǒng)采用BorlandBorland C+ Builder6 C+ Builder6編寫編寫, ,考慮到數(shù)據(jù)對該考慮到數(shù)據(jù)對該系統(tǒng)的重要性，我們采用了著名的中量級數(shù)據(jù)庫系統(tǒng)的重要性，我們采用了著名的中量級數(shù)據(jù)庫MicrosoftMicrosoft SQL SQL Server 2000Server 2000 作為數(shù)據(jù)保障。同

5、時(shí)為了方便日后對該系統(tǒng)的擴(kuò)展，作為數(shù)據(jù)保障。同時(shí)為了方便日后對該系統(tǒng)的擴(kuò)展，應(yīng)用到了應(yīng)用到了MicrosoftMicrosoft 的的COM(Component Object Model)COM(Component Object Model)技術(shù)。該技術(shù)。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，嚴(yán)格的按照了詳細(xì)的開發(fā)規(guī)范執(zhí)行。系統(tǒng)的設(shè)計(jì)開發(fā)過程，嚴(yán)格的按照了詳細(xì)的開發(fā)規(guī)范執(zhí)行。 PLC可編程控制器光電編碼器閘門開度儀A/D轉(zhuǎn)換中間繼電器按鈕指示燈開關(guān)電源控制方式選擇熱繼電器空氣開關(guān)接觸器接觸器電機(jī)及抱剎緊急停止通訊模塊水位計(jì)380V下限位上限位DIAIDO高壓監(jiān)控中心主機(jī)485通訊 項(xiàng)目從項(xiàng)目從20042004

6、年年1010月啟動(dòng)，經(jīng)過實(shí)施前的用戶月啟動(dòng)，經(jīng)過實(shí)施前的用戶調(diào)查、需求分析，確定總體設(shè)計(jì)方案；完成現(xiàn)地控調(diào)查、需求分析，確定總體設(shè)計(jì)方案；完成現(xiàn)地控制單元的硬件設(shè)計(jì)和制單元的硬件設(shè)計(jì)和PLCPLC軟件編程與調(diào)試、閘門控軟件編程與調(diào)試、閘門控制系統(tǒng)的軟件編程與調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等工作。項(xiàng)目制系統(tǒng)的軟件編程與調(diào)試、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)等工作。項(xiàng)目完成后與水利局協(xié)商，同意在綿陽市南河大壩建立完成后與水利局協(xié)商，同意在綿陽市南河大壩建立閘門自動(dòng)控制和在三江大壩完成水情信息采集的試閘門自動(dòng)控制和在三江大壩完成水情信息采集的試驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)自開通以來操作簡便、運(yùn)行可靠，受驗(yàn)系統(tǒng)。系統(tǒng)自開通以來操作簡便、運(yùn)行可靠，受到水利部

7、門認(rèn)可，因此正式簽定武都引水樞紐的閘到水利部門認(rèn)可，因此正式簽定武都引水樞紐的閘門自動(dòng)控制系統(tǒng)。門自動(dòng)控制系統(tǒng)。 1. 現(xiàn)地控制單元現(xiàn)地控制單元2. 上位機(jī)管理軟件上位機(jī)管理軟件現(xiàn)地控制單元現(xiàn)地控制單元 現(xiàn)地控制單元采用現(xiàn)地控制單元采用PLCPLC完成對閘門的邏輯控制，完成對閘門的邏輯控制，PLCPLC首先從閘門現(xiàn)有的參首先從閘門現(xiàn)有的參數(shù)，如閘位、機(jī)械上數(shù)，如閘位、機(jī)械上/ /下限位、電子上下限位、電子上/ /下限位、按鈕輸入、閘門是否有運(yùn)行下限位、按鈕輸入、閘門是否有運(yùn)行機(jī)械故障報(bào)警等判斷現(xiàn)有的工況，然后通過控制指令和邏輯運(yùn)算使閘門完成機(jī)械故障報(bào)警等判斷現(xiàn)有的工況，然后通過控制指令和邏輯運(yùn)

8、算使閘門完成操作，在軟件上考慮閘門上升、下降時(shí)的邏輯互鎖和反向延時(shí)以防止閘、閥操作，在軟件上考慮閘門上升、下降時(shí)的邏輯互鎖和反向延時(shí)以防止閘、閥的機(jī)械和電氣沖擊，上升、下降時(shí)左右的閘位高度是否達(dá)到糾偏要求，是否的機(jī)械和電氣沖擊，上升、下降時(shí)左右的閘位高度是否達(dá)到糾偏要求，是否超差等，所有這一切都通過超差等，所有這一切都通過PLCPLC內(nèi)的梯形圖軟件編程來實(shí)現(xiàn)。內(nèi)的梯形圖軟件編程來實(shí)現(xiàn)。閘門測控儀閘門測控儀根據(jù)根據(jù)從安裝在閘門兩端的光電閘門開度傳感器傳來的閘位信號，判斷閘門現(xiàn)在的從安裝在閘門兩端的光電閘門開度傳感器傳來的閘位信號，判斷閘門現(xiàn)在的實(shí)際位置與狀態(tài)，如是否已到指定位置、左右是否超偏、閘

9、門上實(shí)際位置與狀態(tài)，如是否已到指定位置、左右是否超偏、閘門上/ /下限位置、下限位置、是否正在運(yùn)行等。然后，根據(jù)面板操作設(shè)定及按鈕操作或監(jiān)控中心閘門監(jiān)控是否正在運(yùn)行等。然后，根據(jù)面板操作設(shè)定及按鈕操作或監(jiān)控中心閘門監(jiān)控計(jì)算機(jī)運(yùn)行指示給計(jì)算機(jī)運(yùn)行指示給PLCPLC發(fā)出運(yùn)行、到位、停止、自動(dòng)糾偏和限位停車等指令。發(fā)出運(yùn)行、到位、停止、自動(dòng)糾偏和限位停車等指令。PLCPLC這些功能由硬件和程序軟件來實(shí)現(xiàn)。所有這些功能由硬件和程序軟件來實(shí)現(xiàn)。所有PLCPLC通過通過RS-485RS-485總線通訊接口與總線通訊接口與監(jiān)控中心閘門監(jiān)控計(jì)算機(jī)構(gòu)成一主多從結(jié)構(gòu)的通訊系統(tǒng)，完成上位機(jī)發(fā)出的監(jiān)控中心閘門監(jiān)控計(jì)算

10、機(jī)構(gòu)成一主多從結(jié)構(gòu)的通訊系統(tǒng)，完成上位機(jī)發(fā)出的采集和控制指令。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過應(yīng)用軟件直接監(jiān)控，監(jiān)測閘、閥的狀采集和控制指令。監(jiān)控中心計(jì)算機(jī)通過應(yīng)用軟件直接監(jiān)控，監(jiān)測閘、閥的狀態(tài)、并控制閘、閥到設(shè)定開度；現(xiàn)地控制柜中的測控儀和態(tài)、并控制閘、閥到設(shè)定開度；現(xiàn)地控制柜中的測控儀和PLCPLC直接控制閘閥，直接控制閘閥，并響應(yīng)上位機(jī)的控制命令、采集命令，組成分布式系統(tǒng)，共同完成閘門的監(jiān)并響應(yīng)上位機(jī)的控制命令、采集命令，組成分布式系統(tǒng)，共同完成閘門的監(jiān)控?？?。 一、就地手動(dòng)方式，通過PLC的按鈕可提升、降落閘門到指定位置。 二、遠(yuǎn)程手動(dòng)控制: 操作員在上位機(jī)界面中輸入要求的閘門開度或者點(diǎn)擊上升、下降

11、指令，向主控PLC發(fā)出指令，PLC響應(yīng)上位機(jī)指令實(shí)現(xiàn)對閘門運(yùn)行控制。具有的特點(diǎn)優(yōu)先級：手動(dòng)控制優(yōu)先級：手動(dòng)控制 遠(yuǎn)程手動(dòng)遠(yuǎn)程手動(dòng) 遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。遠(yuǎn)程自動(dòng)控制。閘門開度、閘門提升、降落狀態(tài)、行程設(shè)定值等參閘門開度、閘門提升、降落狀態(tài)、行程設(shè)定值等參數(shù)能現(xiàn)場顯示，現(xiàn)地設(shè)置。數(shù)能現(xiàn)場顯示，現(xiàn)地設(shè)置。通訊：監(jiān)控中心可遠(yuǎn)程可修改設(shè)定參數(shù)，還能夠發(fā)通訊：監(jiān)控中心可遠(yuǎn)程可修改設(shè)定參數(shù)，還能夠發(fā)出控制命令，使閘門運(yùn)行到指定位置出控制命令，使閘門運(yùn)行到指定位置保護(hù)：具有機(jī)械限位、數(shù)字電子限位、方式閉鎖保護(hù)：具有機(jī)械限位、數(shù)字電子限位、方式閉鎖等多重保護(hù)功能，確保閘門運(yùn)行可靠性高。等多重保護(hù)功能，確保閘門運(yùn)行可靠

12、性高。 上位機(jī)管理軟件上位機(jī)管理軟件數(shù)據(jù)采集監(jiān)視數(shù)據(jù)采集監(jiān)視預(yù)警報(bào)警預(yù)警報(bào)警閘門控制閘門控制數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)的管理歷史報(bào)表、曲線圖功能歷史報(bào)表、曲線圖功能日志功能日志功能視頻采集、控制功能視頻采集、控制功能系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理數(shù)據(jù)采集監(jiān)視數(shù)據(jù)采集監(jiān)視 該系統(tǒng)通過該系統(tǒng)通過RS232協(xié)議與前端協(xié)議與前端PLC通訊，通過即通訊，通過即時(shí)的接收時(shí)的接收PLC返回?cái)?shù)據(jù)來實(shí)時(shí)的周期性的采集水位數(shù)返回?cái)?shù)據(jù)來實(shí)時(shí)的周期性的采集水位數(shù)據(jù)、及閘門開度據(jù)、及閘門開度/開關(guān)情況數(shù)據(jù)。軟件會(huì)自動(dòng)檢查數(shù)據(jù)開關(guān)情況數(shù)據(jù)。軟件會(huì)自動(dòng)檢查數(shù)據(jù)合法性，并進(jìn)行分類處理，用戶則能夠及時(shí)、安全、合法性，并進(jìn)行分類處理，用戶則能夠及時(shí)、安全

13、、準(zhǔn)確地讀取各閘門上的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及閘門設(shè)備的工作準(zhǔn)確地讀取各閘門上的監(jiān)測數(shù)據(jù)以及閘門設(shè)備的工作狀態(tài)。并能根據(jù)要求發(fā)出監(jiān)控指令或進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)或狀態(tài)。并能根據(jù)要求發(fā)出監(jiān)控指令或進(jìn)行自動(dòng)存儲(chǔ)或?qū)崟r(shí)顯示。實(shí)時(shí)顯示。 預(yù)警報(bào)警預(yù)警報(bào)警 根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)收集到的水位根據(jù)采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)現(xiàn)收集到的水位接近汛限水位或庫容水位時(shí)進(jìn)行提示告警，達(dá)到預(yù)警效果，接近汛限水位或庫容水位時(shí)進(jìn)行提示告警，達(dá)到預(yù)警效果，提高監(jiān)控質(zhì)量。當(dāng)監(jiān)控對象設(shè)備故障時(shí)，當(dāng)閘門發(fā)生電器提高監(jiān)控質(zhì)量。當(dāng)監(jiān)控對象設(shè)備故障時(shí)，當(dāng)閘門發(fā)生電器故障、通訊故障、傳感器故障等問題時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)管理預(yù)故障、通訊故障、傳感器故障等

14、問題時(shí)系統(tǒng)會(huì)根據(jù)管理預(yù)定的設(shè)置報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警信息分析存儲(chǔ)報(bào)警類別，使系定的設(shè)置報(bào)警，并根據(jù)報(bào)警信息分析存儲(chǔ)報(bào)警類別，使系統(tǒng)具有事故追憶功能，方便日后故障查詢以及設(shè)備檢修。統(tǒng)具有事故追憶功能，方便日后故障查詢以及設(shè)備檢修。 閘門控制閘門控制 閘門現(xiàn)地控制應(yīng)用閘門現(xiàn)地控制應(yīng)用RS232協(xié)議與前端協(xié)議與前端PLC通訊，并通訊，并發(fā)送相應(yīng)的控制指令，可實(shí)現(xiàn)閘門的實(shí)時(shí)控制，遠(yuǎn)程發(fā)送相應(yīng)的控制指令，可實(shí)現(xiàn)閘門的實(shí)時(shí)控制，遠(yuǎn)程設(shè)定閘門開度，控制閘門上升、下降、停止，同時(shí)在設(shè)定閘門開度，控制閘門上升、下降、停止，同時(shí)在軟件上形象的顯示監(jiān)控界面，顯示全部閘門的運(yùn)行狀軟件上形象的顯示監(jiān)控界面，顯示全部閘門的運(yùn)行

15、狀況，并可觀看對應(yīng)閘門的視頻圖象。相比以往的傳統(tǒng)況，并可觀看對應(yīng)閘門的視頻圖象。相比以往的傳統(tǒng)手動(dòng)控制，此功能提高了閘門控制的準(zhǔn)確性，并且能手動(dòng)控制，此功能提高了閘門控制的準(zhǔn)確性，并且能夠即時(shí)直觀的觀察到閘門開度等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，提高了閘夠即時(shí)直觀的觀察到閘門開度等準(zhǔn)確數(shù)據(jù)，提高了閘門控制的安全性以及可見性，節(jié)省了很大一部分人力門控制的安全性以及可見性，節(jié)省了很大一部分人力開銷。開銷。 數(shù)據(jù)的管理數(shù)據(jù)的管理 由上位機(jī)監(jiān)控、管理軟件完成各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理、由上位機(jī)監(jiān)控、管理軟件完成各種實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)的處理、篩選、匯總、分析，把篩選后的重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對應(yīng)的篩選、匯總、分析，把篩選后的重要數(shù)據(jù)存儲(chǔ)到對應(yīng)的數(shù)據(jù)庫

16、，代替了傳統(tǒng)的手工錄入方式，大大的減少了人數(shù)據(jù)庫，代替了傳統(tǒng)的手工錄入方式，大大的減少了人力開銷，把錯(cuò)誤的出現(xiàn)降低到最低。這些數(shù)據(jù)都能被系力開銷，把錯(cuò)誤的出現(xiàn)降低到最低。這些數(shù)據(jù)都能被系統(tǒng)其他功能模塊靈活的讀取，模塊可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)統(tǒng)其他功能模塊靈活的讀取，模塊可根據(jù)數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)，完成各種歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)報(bào)警信息的查詢功能，據(jù)，完成各種歷史數(shù)據(jù)報(bào)表、數(shù)據(jù)報(bào)警信息的查詢功能，系統(tǒng)日志查詢等等一系列相關(guān)的功能，并能依此完成各系統(tǒng)日志查詢等等一系列相關(guān)的功能，并能依此完成各種圖表、曲線的繪制。數(shù)據(jù)良好的管理方式可以說是支種圖表、曲線的繪制。數(shù)據(jù)良好的管理方式可以說是支撐本系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵

17、所在。撐本系統(tǒng)正常運(yùn)行的一個(gè)關(guān)鍵所在。 歷史報(bào)表、曲線圖功能歷史報(bào)表、曲線圖功能 歷史報(bào)表歷史報(bào)表 歷史水位曲線圖歷史水位曲線圖日志功能日志功能 本系統(tǒng)對閘門的操作或是設(shè)備故障等各種信息都本系統(tǒng)對閘門的操作或是設(shè)備故障等各種信息都將記錄下來，包括升降閘門、啟閉電機(jī)等類似操作將記錄下來，包括升降閘門、啟閉電機(jī)等類似操作日志，實(shí)現(xiàn)日志，實(shí)現(xiàn)“責(zé)任到人責(zé)任到人”。一方面方便了日后的故障、。一方面方便了日后的故障、事故追查，另一方面也對閘門工作人員的操作規(guī)范化事故追查，另一方面也對閘門工作人員的操作規(guī)范化起到了一定的約束作用，使操作更趨于規(guī)范。起到了一定的約束作用，使操作更趨于規(guī)范。 視頻采集、控制功

18、能視頻采集、控制功能 實(shí)現(xiàn)對閘門的攝像頭的統(tǒng)一管理，將各攝想頭實(shí)現(xiàn)對閘門的攝像頭的統(tǒng)一管理，將各攝想頭的視頻采集并在軟件界面上直觀的顯示出來，便于的視頻采集并在軟件界面上直觀的顯示出來，便于實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場環(huán)境，做到不出門就可以了解到閘門實(shí)時(shí)監(jiān)視現(xiàn)場環(huán)境，做到不出門就可以了解到閘門周圍環(huán)境情況。同時(shí)還能通過軟件對任一攝像頭的周圍環(huán)境情況。同時(shí)還能通過軟件對任一攝像頭的云臺(tái)進(jìn)行控制，進(jìn)行變、聚焦，云臺(tái)移動(dòng)等系列操云臺(tái)進(jìn)行控制，進(jìn)行變、聚焦，云臺(tái)移動(dòng)等系列操作。相對以往的手動(dòng)現(xiàn)場調(diào)節(jié)方便了很多。作。相對以往的手動(dòng)現(xiàn)場調(diào)節(jié)方便了很多。 系統(tǒng)管理系統(tǒng)管理1 1 數(shù)據(jù)備份數(shù)據(jù)備份 該系統(tǒng)提供了人工和自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份的功能。為了該系統(tǒng)提供了人工和自動(dòng)進(jìn)行數(shù)據(jù)備份的功能。為了避免出現(xiàn)意外導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損害甚至丟失，該系統(tǒng)提供了避免出現(xiàn)意外導(dǎo)致的數(shù)據(jù)損害甚至丟失，該系統(tǒng)提供了完備的兩種備份方式供用戶選擇。使數(shù)據(jù)損害降到最低。完備