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水利水電

閘門監控系統解決方案

時間：2015-06-18 04:35 閱讀：16776 來源：互聯網

概述
      隨著通信技術和控制技術的飛躍發展，計算機監控系統在水電站的廣泛使用，特別是"無人值班，少人職守"這一控制模式提出的同時，水電站、水利樞紐等工程對閘門監控和管理的自動化水平提出了新的要求。
      根據市場需求，我公司開發的新一代閘門控制系統，是以可編程序控制器為控制核心，采用工業以太網技術，配置高性能上位機，使系統的結構簡單明了，大大提高了系統的可靠性、可用性，減少了調試運行維護的強度，成為"無人值班，少人職守"水電站必不可少的設備。
      本系統結構簡單，操作便捷。運行人員只需在上位機控制畫面中輸入閘門需要調整的高度并確認，閘門監控系統即可按要求自動完成閘門的啟停。控制精度高、響應速度快。

系統結構
      控制系統采用分層分布式結構，整個系統分為兩層，上層為中控室監控單元、下層為現地操作單元。實現對所有閘門的監視、控制；現地層以PLC為主控元件實現控制。根據閘門數量配置控制箱，每扇閘門各配置1臺控制箱，放置于被控閘門啟閉機旁。既可在上位機實現對閘門的遠程監控，亦可通過控制箱上的按鈕對閘門進行現地操作。
      使用旋轉編碼器實時采集閘門高度，通過SSI（格雷碼）編碼信號發送至開度荷重測控儀，開度荷重測控儀將數據轉換后將在其自身的面板上顯示，并將數據通過modbus通信的方式傳送至PLC，供操作人員查看。同時也將信號發送至中控室，實現遠方監視。
      控制系統采用100M工業以太網方式進行上位機與各個控制柜的直接通信。以實現中控室監控計算機對各個閘門的監視、控制，即便其中一臺設備出問題也不會影響其它設備的運行。真正做到分層分布式控制方式。
其系統結構圖如下：

對于地處偏遠，無法連接光纖的用戶，我們使用GPRS傳送解決方案。

系統特點
高精度：系統使用多圈絕對型編碼器，閘門運行精度可到達毫米；
高可靠性：系統配有電氣、機械限位保護，電氣運行保護等。
工業通訊網絡：上位機與現地設備之間采用工業級以太網通信，絕不會出現通信受干擾導致數據變化的情況；
高速率：高性能的PLC、上位機以及工業以太網的組合使通信延時低于1ms，現場信號的變化將以最快速度傳遞至上位機顯示畫面中；
結構簡單：PLC→通信網絡→上位機，有效降低投資成本及維護成本；
各單元相對獨立：上位機、各個閘門控制柜之間相對獨立，任何一個控制柜故障均不會影響其它閘門的運行；
操作方式多樣性：能夠完成現地手動控制、遠方手動控制、遠方精確控制、系統自動控制等操作；

系統功能
1)監控功能
可通過上位機完成畫面顯示、報表打印、設置參數及操作控制等功能，對整個閘門系統主要設備的運行工況實行全面監控。
2)遠程調度功能
可接收遠方調度的命令，對閘門進行自動控制和調節。
3)事件順序記錄功能
對整個閘門系統主要設備的事故及故障信號、監控系統的故障信號等進行事件順序記錄。根據故障信號發生的時間順序，記錄發生的故障信號的名稱、變位時間，時間包括年、月、日、時、分、秒。
4)操作記錄功能
記錄運行人員在人機界面上進行的操作的名稱、時間以及操作是否成功。
5)故障報警功能
當監控對象發生故障時，本系統能自動報警；發生事故時，本系統能自動停止閘門的運行并報警。所有故障信號在閘門控制箱中都由故障指示燈發出警告，上位機中能夠顯示詳細故障信息，現地設備是否有故障、閘門是否卡住、閘門操作異常等信號。
6)系統自診斷功能
監控系統在線運行時，對本系統內的硬件及軟件進行自診斷。 PLC具有自診斷功能，可以檢測出程序時出線的錯誤，并自行更正、恢復。PLC同時也能夠檢測閘門荷重儀、熱過載繼電器動作，旋轉編碼器發送的編碼信號，編碼器錯誤或通訊斷線等。PLC將立即發出故障信號；
7)實時控制功能
精確控制：能夠在上位機操作畫面中設定閘門需要動作的高度，確定執行后，控制系統將自動完成閘門控制，使閘門運行到指定高度；
手動控制：上位機同樣配有手動操作按鈕，包括“上升、下降、停止、緊急停止“，可根據運行要求手動完成操作。手動控制受到上下極限保護，當運行到極限位置時自動停止；
自動控制：此功能為選配功能。系統可根據上下游水位差自動完成對閘門的啟閉操作，該功能需要另外采集上下游水位；
以通訊的形式向中控室傳送閘門的詳細運行狀態。并且保留原有閘門控制系統硬結點的形式傳送閘門全開/全關狀態、電源合閘/分閘狀態、閘門遠方/現地操作狀態。
控制箱設有遠方/現地切換功能。正常狀態下操作把手置遠方位置，由上位機操作。閘門手動控制由現地控制實現，在此方式下現地控制裝置能進行各種采樣顯示和監視報警能夠實現閘門自動閉環控制。可根據運行人員的要求，在閘門行程范圍內的任意位置對閘門進行啟停。此功能在中控室及現地操作均能實現。可設置閘門上上限、上限、下限位置，并可分別顯示查詢；
8)保護功能
控制箱設有斷相保護、上限保護、下限保護、荷重保護。當閘門開至上限時，閘門將不能繼續上升。
使用機械聯鎖可逆接觸器及帶分勵脫扣功能斷路器來控制閘門電機。每個閘門控制都可實現遠方緊急停止，可防止電機粘連后將動力電源回路切斷，起到保護電機和防止誤操作的功能。

控制柜
下圖為我公司設計的針對室內型啟閉機的控制柜，柜體大小根據啟閉機電機容量決定。如是室外型啟閉機，控制箱則換成不銹鋼材質室外型。如下圖：

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