閘門綜合自動化監(jiān)控信息系統(tǒng)主要是通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)檢測閘門上、下游水位、閘門荷重、閘門啟閉狀態(tài)與開度、圖像信息自動化采集與傳輸,達到能夠在監(jiān)控中心遠程控制閘門啟閉以及閘門自動控制和系統(tǒng)聯(lián)動;通過實時圖像可以直觀了解閘門的運行工況以及周邊環(huán)境的目的。
基于和利時HOLLiAS LK系列PLC的閘門監(jiān)控系統(tǒng)解決方案,具有實時性高、響應速度快、安全可靠、功能強大等特點,對提升攔河閘壩工程的自動化、信息化水平,提高水利系統(tǒng)的管理水平、健全水利系統(tǒng)的快速響應機制、建立有效的防災機制等方面提供了有力保證。
系統(tǒng)配置
系統(tǒng)主要分為系統(tǒng)中央控制室(監(jiān)控中心)和閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置兩部分。監(jiān)控中心由監(jiān)控計算機、系統(tǒng)監(jiān)控軟件平臺、計算機網(wǎng)絡平臺及應用軟件組成。閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置由閘門現(xiàn)地控制單元(LCU)、現(xiàn)場監(jiān)測儀表、信息傳輸通道等部分組成。
基于光纖網(wǎng)絡的通訊,在各個終端與中心站(管理中心)之間建立局域網(wǎng)完成數(shù)據(jù)通訊。光纖具有可靠性高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、維護費用低等特點,是實施遠程可靠數(shù)據(jù)傳輸較為合理的方案。
圖1 閘門自動化控制系統(tǒng)圖
現(xiàn)地控制單元(LCU)一般安裝在閘門啟閉機房或者系統(tǒng)配電中心,由可編程控制器、智能閘門測控儀、控制電器、邏輯保護電路、操作按鈕、狀態(tài)指示燈、電流電壓顯示表等組成,成套于一臺機柜內(nèi),通過接線端子與閘位傳感器、荷重傳感器、機械限位、閉鎖保護、啟閉機電機、三相交流電源進線等連接。現(xiàn)場由現(xiàn)地控制單元(LCU)來控制閘門啟閉設備,通過閘門開度儀實時確定閘門的開度,通過閘門荷重儀實時確定閘門荷重,并通過水文水利計算,根據(jù)實測水文資料,自動設定閘門開度,提高自動化控制程度,減少人工誤差。通過設立保護裝置,能對執(zhí)行過程中發(fā)生的意外情況進行及時處理。結合遠程圖像監(jiān)控系統(tǒng),可實現(xiàn)無人值守閘門自動化控制。
閘門現(xiàn)地控制單元(LCU)具有以下功能:
顯示功能:數(shù)字顯示閘位、荷重、行程設定值、荷重兩級報警設定值、電網(wǎng)電壓、運行電流等參數(shù);提升、降落等各種運行狀態(tài)指示。
參數(shù)設定:通過按鍵設定行程值、上下限位值、荷重兩級報警設定值等參數(shù)。
操作閘門:通過按鍵可提升、降落閘門到指定位置。
安全保護:具有數(shù)字電子限位、機械限位、負載過荷、工作超時、閘門啟閉機過電流、方式閉鎖等多重保護功能,確保閘門運行安全可靠。
通訊功能:可遠程修改參數(shù),遵循最后一次有效原則;實時過程參數(shù)、運行狀態(tài)上傳;接收并執(zhí)行遠程遙控控制命令,精確提升、降落閘門到指定位置。
系統(tǒng)功能
上位機是系統(tǒng)的指揮、監(jiān)控中心,它可以與上級管理中心聯(lián)網(wǎng),通過上位機與PLC的通訊功能指揮系統(tǒng)運行和修改工藝參數(shù)。PLC是系統(tǒng)的控制中心,可以獨立控制整個系統(tǒng)正常運行。
數(shù)據(jù)采集與處理
這部分功能包括對實時數(shù)據(jù)的采集、進行必要的數(shù)據(jù)預處理并以一定的格式存入實時數(shù)據(jù)庫。通常按照信號性質(zhì)的不同,把它分為模擬量、開關量及脈沖數(shù)字量等,其采集及處理方法也各不相同。
模擬量的采集與處理
這一類實時量包括電氣模擬量、非電氣模擬量及溫度量。電氣模擬量系指電壓、電流、頻率及功率、功率因素等電氣信號量。非電氣模擬量主要指壓力、流量、水位、位移等信號量。
開關量的采集
開關量采集包括中斷型開關量和非中斷型開關量兩種。中斷型開關量信號包括各類故障信號、斷路器及隔離開關位置信號、泵、機組設備運行狀態(tài)信號、手動自動方式選擇的位置信號等。
運行安全監(jiān)視
全廠運行實時監(jiān)視及參數(shù)在線修改
參數(shù)越復限報警記錄
事故順序記錄
故障狀變顯示記錄
趨勢分析判斷
運行指導
開、停機過程監(jiān)視
一次設備操作指導
控制與調(diào)節(jié)
操作員通過操作員工作站的顯示器、鍵盤等,對監(jiān)控對象進行控制與調(diào)節(jié)。
生產(chǎn)管理
可在中控室實時監(jiān)控閘門的運行情況
全廠所有監(jiān)控對象的操作、報警事件及實時參數(shù)報表等可記錄下來,并能以中文格式在LCD上顯示,在打印機上打印。
對從實地采集來的數(shù)據(jù)進行管理、分析、統(tǒng)計、生成報表并打印輸出。
系統(tǒng)維護與設置
能實時地維護實時數(shù)據(jù)庫和歷史數(shù)據(jù)庫,包括對數(shù)據(jù)庫記錄的增加、刪除、修改、查詢和數(shù)據(jù)庫數(shù)據(jù)的備份。
用戶能根據(jù)自己的需要和興趣愛好來設置系統(tǒng)的工作環(huán)境,通過設置現(xiàn)場站點的基本參數(shù)、數(shù)據(jù)采集處理、通訊及控制的功能參數(shù)來設置系統(tǒng)的運行環(huán)境。系統(tǒng)還具有即時幫助和操作指導文件等幫助功能,包括系統(tǒng)自診斷、操作指南、幫助說明等。
系統(tǒng)特點
安全可靠和先進實用的系統(tǒng)
系統(tǒng)設計選擇了成熟和先進的分布式計算機控制系統(tǒng),在生產(chǎn)過程中信息集中管理和科學操作的前提下,使控制危險分散,提高系統(tǒng)的可靠性?,F(xiàn)場各種數(shù)據(jù)通過LK系列 PLC采集,并通過高速網(wǎng)絡傳送到中央控制室集中監(jiān)控和管理;同樣中央控制室主機的控制命令也通過上述高速網(wǎng)絡傳送到PLC的測控終端,實施對各單元的分散監(jiān)測和控制。
集散型分布式構架方案設計
一般地,分布式遠程群閘控制系統(tǒng),對閘門開啟、水泵運行實施實時控制,對監(jiān)控閘門實現(xiàn)實時圖像傳輸和狀態(tài)數(shù)據(jù)(包括現(xiàn)象數(shù)據(jù)和控制命令)傳輸?;谏鲜鲆?,要保證數(shù)據(jù)傳輸?shù)目焖傩?、一致性,圖像傳輸?shù)膶崟r性及控制策略實施的可靠性,必須采用可靠的傳輸構架。對于遠程的、分散的監(jiān)控系統(tǒng)通常采用總站-分站構架,有的大型系統(tǒng)還要采用多級分站。這時光纖通訊憑借著它本身特有的可靠性高、數(shù)據(jù)傳輸穩(wěn)定、維護費用低的<