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文檔簡介
1.1
引言
xx橡膠壩位于遼寧省xxxx城區(qū)下游段沈陽與xx交界處200m。橡膠壩是用高分子合成材料,按要求的尺寸、錨固于河床底板上形成封閉狀、用水(氣)充脹后形成的擋水壩。不需擋水時(shí),放空壩袋內(nèi)的水(氣),就可恢復(fù)原有河渠的過水?dāng)嗝?。橡膠壩可用于防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運(yùn)、擋潮及城市園林美化,也可用于活動圍堰、渠系臨時(shí)擋水工程等。
xx橡膠壩擔(dān)負(fù)著當(dāng)?shù)財(cái)r河蓄水、泄洪等重要任務(wù)。計(jì)算機(jī)自動化監(jiān)控系統(tǒng)是工程正常運(yùn)行管理和安全渡汛的一個(gè)重要保障措施。本自動化監(jiān)控系統(tǒng)充分利用計(jì)算機(jī)技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡(luò)技術(shù)、自動控制技術(shù)等高端技術(shù)進(jìn)行橡膠壩的自動化監(jiān)控,提升了橡膠壩狀態(tài)監(jiān)視,運(yùn)行控制,日常管理的現(xiàn)代化水平,同時(shí)也為今后實(shí)現(xiàn)跨地區(qū)分布式網(wǎng)絡(luò)化多媒體遠(yuǎn)程監(jiān)控打下了基礎(chǔ)。xx橡膠壩自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)能夠提高橡膠壩的現(xiàn)代化管理水平,具有很強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)和社會意義。2自動控制系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)橡膠壩控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可分為四部分,第一部分是由計(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件組成的上位機(jī)監(jiān)控管理系統(tǒng),第二部分是由單片機(jī)、軟件及其外圍部件組成的下位機(jī)控制系統(tǒng),第三部分是以橡膠壩壩袋本體為主、及各種電動蝶閥、風(fēng)機(jī)等組成的外圍設(shè)備系統(tǒng)。第四部分是以Rs一485總線為基礎(chǔ)的上位機(jī)和下位機(jī)通信系統(tǒng)。上位機(jī)控制系統(tǒng)由一臺工業(yè)控制計(jì)算機(jī)組成,其上的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件主要是實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、工作狀況顯示、運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和歷史記錄查詢等功能,它實(shí)時(shí)接收各下位機(jī)采集的壓力等運(yùn)行數(shù)據(jù),記錄各個(gè)壩袋的運(yùn)行情況,全面監(jiān)控橡膠壩控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況。下位機(jī)控制系統(tǒng)是由單片機(jī)、軟件及其外圍部件組成的單個(gè)閥門控制器或者風(fēng)機(jī)控制器,通過采集各種所需要的信息,單片機(jī)根據(jù)設(shè)定的程序控制閥門和風(fēng)機(jī),進(jìn)而達(dá)到控制橡膠壩運(yùn)行的目的。
3自動控制系統(tǒng)的原理自動控制系統(tǒng)控制采用壓力組態(tài)自動控制,由各壩段設(shè)置的壓力變送器,將壩袋內(nèi)的氣壓檢測值檢測變送為電流信號,送入數(shù)字顯示儀表,經(jīng)線性修正、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號后,送入現(xiàn)場信號總線。上位控制計(jì)算機(jī)接收到檢測信號后,按照設(shè)定的軟件流程進(jìn)行數(shù)值處理,對壩袋的充、排氣進(jìn)行自動控制,使得壩體運(yùn)行在安全可靠和最佳狀態(tài)。系統(tǒng)對各種運(yùn)行狀態(tài)采用聲、光指示,對非正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行聲、光報(bào)警。系統(tǒng)控制原理框圖如圖一所示??紤]xx橡膠壩控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合的一致性,自動控制軟件部份采用昆侖通態(tài)集團(tuán)的MCGS嵌入版組態(tài)軟件開發(fā),硬件采用該集團(tuán)的基于WINCE.NET的nTouch系列嵌入式HMI(人機(jī)界面),便于未來系統(tǒng)擴(kuò)充聯(lián)網(wǎng),以Web瀏覽的方式向上級中心站進(jìn)行數(shù)據(jù)發(fā)布。4自動控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)4.1充氣閥和風(fēng)機(jī)的控制(1)現(xiàn)地控制:現(xiàn)場操作人員能通過一組切換開關(guān)實(shí)現(xiàn)人工控制方式與自動控制方式的轉(zhuǎn)換。在人工控制方式下,現(xiàn)場操作人員可按原有方式啟閉充氣閥,其動作相關(guān)信息將接受上級部門的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在自動方式下可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。人工和自動控制方式也可通過遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)切換。
(2)
遠(yuǎn)程控制:根據(jù)各級用戶通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給現(xiàn)場測控單元(plc)的指令,充氣閥可自動開啟或關(guān)閉,充、排氣風(fēng)機(jī)自動啟動或者停止,其動作由各級用戶根據(jù)權(quán)限控制。
(3)
充氣閥啟閉及風(fēng)機(jī)啟動告警:在充氣閥將要啟閉以及啟閉過程當(dāng)中,相應(yīng)裝置發(fā)出告警提示,以提醒在現(xiàn)場的工作人員注意。
(4)
限位保護(hù):在充氣閥啟閉裝置設(shè)置的最上限值和最下限值,當(dāng)壩袋內(nèi)氣壓值不在這兩個(gè)氣壓值之間,切斷電源,以避免超出運(yùn)行范圍。
(5)
相序保護(hù):在供電線路里面應(yīng)串有相序保護(hù)器,避免由于三相電源相序混亂所造成的充氣閥的不正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
(6)
過載保護(hù):每個(gè)充氣閥的控制電路里面必須配有熱過載繼電器,根據(jù)不同電機(jī)功率要求其有不同的設(shè)定值,當(dāng)電機(jī)發(fā)生過載或是其他故障時(shí),此繼電器將能自動切斷的供電電源,以免燒毀電機(jī)。4.2數(shù)據(jù)檢測實(shí)時(shí)監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)包括:壩前水位、壩后水位、壩袋內(nèi)氣壓值、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)、閘門啟閉機(jī)電源電壓、電流等。
(1)
水位監(jiān)測:在橡膠壩壩袋前后都要按水位觀測要求安裝水位傳感器,以便實(shí)時(shí)監(jiān)測壩袋前后的實(shí)時(shí)水位信息。
(2)
壩袋氣壓監(jiān)測:在橡膠壩壩袋內(nèi)安裝壓力變位器,可以通過壓力表實(shí)時(shí)觀測壩袋內(nèi)的壓力值,以控制壩袋的充、排氣流程。
(3)
電流、電壓監(jiān)測:在供電線路里面還要配置多功能電表,用以實(shí)時(shí)監(jiān)測三相電源的電流和電壓,為啟閉機(jī)的啟閉操作提供參考數(shù)據(jù)。
(4)
環(huán)境監(jiān)測:在發(fā)電機(jī)室中裝有溫濕度等傳感器,用以實(shí)時(shí)監(jiān)測機(jī)房中的工作環(huán)境
(5)
狀態(tài)監(jiān)測:包括進(jìn)出充氣閥信號燈狀態(tài)、動力和控制電源狀態(tài)、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)等。4.3充排氣控制流程
橡膠壩充、排氣的運(yùn)行控制是通過對負(fù)責(zé)充(或排)氣的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟停控制以及配合相應(yīng)管路上的電動蝶閥的啟閉來實(shí)現(xiàn)的?,F(xiàn)以xx橡膠壩的充氣控制為例進(jìn)行膠壩充氣模擬自動控制原理說明:
結(jié)合以上的流程圖可得到橡膠壩充氣的一般步驟:
(1)系統(tǒng)確定蝶閥控制柜、風(fēng)機(jī)控制柜的手動/自動旋鈕處于自動位置,此時(shí),上位機(jī)橡膠壩壩袋充排氣自動控制程序啟動;
(2)上位機(jī)壩袋充排氣自動控制程序通過壓力數(shù)顯儀表及壩袋內(nèi)安裝的壓力變位器檢測壩袋內(nèi)的壓力值。瓣
(3循)汽開啟選定的充膊氣閥在
(4奪)峽開啟風(fēng)機(jī),使丈氣體充入壩袋士內(nèi)指
(5即)鋪通過壓力變送惡器檢測壩袋內(nèi)麻的壓力值,當(dāng)拋大于預(yù)設(shè)的上糧限壓力值,關(guān)廢閉風(fēng)機(jī)。源橡膠壩排氣流箭程與充氣流程覽正好相反,只泥不過排氣流程謎,是要判斷壩牙袋是否是常壓蒸。具體流程請滑看橡膠壩排氣答流程族圖撐3-叛2挖。而補(bǔ)氣流程筋主要是看壩袋圣內(nèi)氣壓低于最猴下限氣壓值時(shí)臘,進(jìn)行補(bǔ)氣流島程,具體流程戰(zhàn)請看橡膠壩補(bǔ)習(xí)氣流程恢圖悼3-額3飄。駝5蜻視頻監(jiān)控控制瞇系統(tǒng)扛5.攪1尤系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)慶電視監(jiān)控系統(tǒng)危控制中心設(shè)在神橡膠壩控制間儲,本監(jiān)控中心撇是整個(gè)閉路電室視監(jiān)控系統(tǒng)操遭作、維護(hù)、管紅理的中心。所咱有設(shè)備與自動址控制臺組合一硬體,監(jiān)控中心擠配置如下設(shè)備挽:伍茶鐵(勒1剝)云臺控制機(jī)遙;日語握(假2濾)四畫面分割泄顯示系統(tǒng);岡冊滑(魂3巾)液晶圖像顯咱示系統(tǒng);面紙家電視監(jiān)控系統(tǒng)刮的前端部分主覺要為攝像機(jī)和眼傳輸系統(tǒng),主勿要包括如下設(shè)圍備:究勵遠(yuǎn)(找1櫻)兩套槍式全災(zāi)方位攝像機(jī)(煤位于橡膠壩兩洗岸的);睛懶環(huán)(尸2嚴(yán))八套紅外投左射器;露衣助(陵3搖)視頻電纜穿坊管敷設(shè)進(jìn)行數(shù)牧據(jù)傳輸。執(zhí)尾棵(筑4躍)一套槍式固撲定攝像機(jī)系統(tǒng)孫(設(shè)備間)。勉般繁(訴5友)一套快球式改攝像機(jī)系統(tǒng)(到控制室樓前)顯。槍前端各攝像機(jī)耐信號進(jìn)入四畫西面分割器中,誠四畫面分割器桶的視頻輸出信培號再接入液晶咳監(jiān)視器掉的僑Vide火o棍輸入端,這樣街,通過畫面控射制切換,即可精在液晶顯示器字上顯示出單幅景或多幅畫面,柜并可通過云臺繪控制器對前端搜全方位攝像系錢統(tǒng)進(jìn)行控制。噸其中橡膠壩兩蹲岸的全方位攝也像機(jī)主要用于瞧觀察壩袋運(yùn)行貌安全,考慮夜斜間使用,壩墩懲上間隔設(shè)置八發(fā)臺紅外投射器璃,這樣即使光線線很暗的情況成下也能清楚的樣看到橡膠壩的尊運(yùn)行狀態(tài)。奶5.央2筍視
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