水電站（zhàn）遠程閘門控製解決方案

係統結（jié）構

閘門（mén）自動化係統（tǒng）設置1個監控中心、1個現地監控單元及係統連接網（wǎng）絡。

    a．監控中心：設一台閘門監控主機及其他相關設備，並安裝上位機軟件，可分析、處理及管理有關（guān）數據和信

                 息，並可隨意檢索各種監（jiān）測內容並打（dǎ）印。

    b．現地控製單元：設置一台現地集中控製櫃。控製方式為（wéi）現地手動、集中自動及遠程（chéng）監控。水位監測（cè）為兩

                 路。

    c．係統網絡：各現地監（jiān）控單元采集其所屬各類監控信號，再由通信電纜、光（guāng）纜送到管理（lǐ）處（chù）監控中心。係統詳

                 細（xì）功能描述及性能指標：

    1)現地控製單（dān）元

    閘門現地控製單元主要完成（chéng）數據采集與處理、事件檢測、控（kòng）製與調節、人機接口與通信等功能。閘門現地控製單元可手動實現閘門控製，也可實現與閘門監控中心進行網絡數據通信，接收控製（zhì）指令，對現地控製單元發出（chū）啟閉（bì）信號；並（bìng）通過（guò）傳感器接收（shōu）閘門現場信息，向閘門監控中心（xīn）反（fǎn）饋閘門現場運行工況、故（gù）障信號等信息。

●硬件設備：

由PLC、現場控（kòng）製櫃、免維護電瓶、傳感器和（hé）其他儀表等設備構成。負責采集、傳（chuán）輸係統的各（gè）種參量（liàng），並對（duì）機電設備進行控製。PLC選用施耐（nài）德Micro係列產品。閘門的開（kāi）度通（tōng）過專用傳感器設備（bèi）組網與PLC的一個（gè）RS-485進行通訊。采用這種結構可（kě）以減少投（tóu）資和提高數據采集的精確度。PLC塊通過RS485通訊接口作為（wéi）主站使用，通過通信電纜與中心站的上位機進行通訊。PLC（可編程邏輯（jí）控製器）是測控終端站的關鍵，負（fù）責采集數據和（hé）實現控製，可根據（jù）監（jiān）控終（zhōng）端的采集數據和控（kòng）製設備的數量不同而配置相（xiàng）應的（de）規模，也利於將來（lái）係統的（de）擴展。

●軟件設備：

由（yóu）PLC編程設計軟件（jiàn）構成。負責可編程控製器的管理及係統（tǒng）中各種數據的（de）分（fèn）析和（hé）處理等工作具體功能（néng）描述如下：

(1)數據采集功能

 ①可采集閘門開度數據

   測量範圍：0-40M；

   分辨力：1CM；

 ②可采集（jí）水位數據

   測量範圍（wéi）：0-40M；

   分（fèn）辨力：1CM；

 ③可采集每孔閘門開關量輸入：閘（zhá）門行程開關限位接點、閘門（mén）開度測量儀（yí）位置接點、閘門（mén）執行電器（qì）輔助接

   點、控製開關（guān）轉換接點及故障信號（hào）引入接點；

 ④狀態量采集

   a.閘門上升或下降接觸（chù）器狀態；

   b.閘位行程開關狀態；

   c.啟閉機保護裝置狀態；

   d.有關操作按鈕或開關狀態；

   e.電動機狀態；

(2)閘門控製功能（néng）

 ①現地控製：將現地控製櫃（guì）上的操作模式轉換（huàn）開關打到現地控製，通即可通過（guò）設定開度儀，使閘門自（zì）動開

             啟/關閉到指定位置。在閘門運行過程中，現場操作員可通過開（kāi）度儀和相應指示燈實時觀（guān）測閘（zhá）

             門運（yùn）行狀態。當閘門運行到指定高度時，閘門自動運行（háng）停止；當閘（zhá）門出現越限（超越上、下（xià）

             限）、超載等故障時，閘門自動停止運行。現地控製優先於遠程控（kòng）製；

 ②遠程控製：PLC通過有線網絡接收閘門監控中心或控（kòng）單元工控機的（de）指令（lìng），自動完成閘門的開啟或關閉（bì）。將

             現地控製櫃上的操作模式轉換開關打到集中控製，即可通（tōng）過上位機操（cāo）作閘門自動開啟/關閉到

             指定位置（zhì）。操作人員將通過計算機發布閘門運行指令，並通過有（yǒu）線光纜下達到相應閘門監控

             站的PLC。PLC在接到（dào）傳來的（de）控製命（mìng）令（lìng）後，自動（dòng）啟動閘門運行，並控製（zhì）閘門運動到指定值。在

             閘門（mén）運行過程中，上位機將實時采（cǎi）集閘位信息及根據需求查詢來自PLC的閘門運行狀態信息，

             並通過以太網（wǎng）遠程（chéng）數據通信網發送到中心站或分中心站，使（shǐ）中心站或分中心站操作員在計算

             機上實時掌（zhǎng）握閘位、水（shuǐ）位信息，以便實現定閘位控製，並可（kě）實時掌握閘門（mén）在運行過程中的狀（zhuàng）

             態。

 ③手動控製：將現地控製（zhì）櫃上的操作模式轉換（huàn）開關打到手動控（kòng）製，通即可通過集（jí）中控製櫃上的按鈕開啟、關（guān）

             閉和停止閘門。手動控製優先於（yú）現地控製和遠程控製；

 ④控製互鎖功能：閘門（mén）控製時（shí），二（èr）次回路中加入必要的互鎖條件，同（tóng）時在PLC程（chéng）序中也加（jiā）入必要的互鎖條

             件，以防止閘門誤動作。

(3)信號顯示

     在現地控製屏麵板設置一些相關信號燈

     ①閘門狀態(開（kāi）、關、停)指示；

     ②閘門位置 (上限（xiàn）、下限) 指示；

     ③集中控製屏上的開度儀實時顯示閘門開度值；

     ④電機過（guò）流、缺相指（zhǐ）示

     ⑤控製櫃電源指示

     ⑥操作模式指示（shì）

(4)數據遠傳

     閘門現地控製單元通過RS485接口由光纖將（jiāng）有關信息送至監控中心的（de）工（gōng）控機。

(5)報警功能設計

     在閘門運行過（guò）程中，當係（xì）統發生故障時，能夠立即報（bào）警，並可根據需求和實際情況手動（dòng）或自（zì）動終止當前

閘門運行操作。閘門現場操作人員和遠程中心站操作人員均可通過現場操作控製顯示（shì）裝（zhuāng）置和計算機屏幕實時

掌握故障發生。

     對於遠程中心站人員，當係統（tǒng）發生故障時，會立即得到報（bào）警，同時在顯（xiǎn）示方麵無論顯示器（qì）當前在顯示哪

幅畫麵，故障窗口都能立即彈出，報告故障內容，故障內容如下（xià）：

     ①電機過流、缺相。

     ②閘門運行超（chāo）上下限

     ③計算機串口控製故障

典型（xíng）閘門（mén）控製係統中的幾種報警為：

     ①閘門越（yuè）上限：當閘門到達機械最高點位置時，安裝在閘門上的（de）上限位置傳（chuán）感器動作並向閘門（mén）現地控製

                   櫃發出信號，閘門現地控製櫃立（lì）刻停止閘（zhá）門動作，並由PLC記錄（lù），同時報警。

     ②閘門（mén）越下限：當閘門到達機械（xiè）最低點位置時，安裝（zhuāng）在閘（zhá）門上的下限位置傳感器動作（zuò）並（bìng）向閘（zhá）門現地控製

                   櫃發出信號，閘門現地控製櫃立刻停止閘門動作，並由PLC記錄，同時報警。

     ③啟閉機電動機過流：當閘門啟閉機運行（háng）時，發生閘門被意（yì）外情況（如異物（wù）卡住、鋼絲繩拉偏（piān））卡滯或

                   啟閉機發生機（jī）械故障使電動機負荷增大，將使“電動機智能保護控製器”動作並（bìng）向閘門

                   現地控製櫃發（fā）出信號，閘門現（xiàn）地控製（zhì）櫃立（lì）刻停止閘門動作，並由PLC記錄，同時報警。

     ④啟閉機電動機（jī）缺相：當閘門啟閉機運行時，發生啟閉機電動機電源缺相時，將使“電動機智能（néng）保護控

                   製器”動作（zuò）並向（xiàng）閘門現地（dì）控製（zhì）櫃發出信（xìn）號，閘門現地控製（zhì）櫃立刻停止閘門動作（zuò），並由

                   PLC記錄，同時報警。

2)監控（kòng）中心

    監控中心站是整個自動化係統的核心，由主計算機、人機接口設備和外圍設備組成（chéng），實現對閘門的全麵監

控（kòng）。它是係統的管理中心，負責完成數據采集、數據處理、安全監視、遠方控製以及自動化管理等功能。它

主要由以下兒部分組（zǔ）成：

    ●硬件設備：

    由中（zhōng）心監控工作站、打印機、通信設備、UPS電源（yuán）等設備構成。

    ●軟件設備：

    由Windows 2000中文版、VB腳本和SQL2000數據庫軟件等構成。

    係統特點（diǎn）：采用UPS供電，並配置電源避（bì）雷器（qì），保（bǎo）證（zhèng）整個係統在惡劣環境下的正常工（gōng）作。

    係統主要功能如下：

    ①數據采（cǎi）集與處理

    閘門監控計算機自動從各現場測控單元采集（jí）各（gè）種實時運行參數，掌（zhǎng）握各設備動作（zuò）情況，收集報警信息；

    對實時數據和曆史數據按要求進行篩選整理，並存入數據庫（kù）。

    ②安全運行監視

    安全運行監視包括各設備運行實時監（jiān）視（shì）及參數在線修改、狀變（biàn）監視、越限檢查、過程監（jiān）視（shì）、趨（qū）勢分析（xī）和

    監控係統異常（cháng）監視。

    ●運行實時監視及參數在線修（xiū）改：運（yùn）行值班人員（yuán）通過LCD對係統內各主（zhǔ）設備的運行（háng）狀（zhuàng）態和運行參數（shù）進行實

                時監視控製及在線修改（gǎi）參數。對職責不（bú）同（tóng）的各級運行人員，其操作權限的內容也各（gè）不相同

                對監控係統監控的所有設備（bèi），具有一定操作權（quán）限的運行值班人員能在線修改運行（háng）參數（shù）。

    ●狀變監視：發生自動狀變和受控狀變時，均（jun1）應在LCD上顯（xiǎn）示。

    ●越限檢查：檢查設備異常狀態並發出報警，異常狀態信號LCD上顯示並記錄。

    ●過程監視：當閘（zhá）門上升或下降（jiàng）指令下達後，監控係統能自（zì）動顯示相應的設備操作監視畫麵。畫麵能以

                流程框圖的形式實時顯示全（quán）部工況執行（háng）過（guò）程中每一步驟（zhòu）及執行情況，提示在工況執行過程

                受阻時（shí）的部位及其原因，進行開環運行指導甚至閉環自動控製操作。

    ●趨勢分析：對某些運行參數的變化如（rú）水庫水位、輸水（shuǐ）量、閘門開度等進行趨勢分析，及時發現故障征

                兆，越限報警，自動顯示、記錄和打印。

    ●監控係統異常監視：監控係統的硬件（jiàn）或軟件發生事故則立即發出報警信（xìn）號，並在LCD及打印（yìn）機上顯示

                記錄，指示故（gù）障部位。

    ③實時控製（zhì）和調（diào）節

    監（jiān）控係統按照閘門當前運行控（kòng）製方式和（hé）預定的決策參數進行控製調節，滿足各閘門的實時控製要求。操（cāo）

    作員通過操作員工作站的顯示器、鍵盤等，對監控對象（xiàng）進行下列控製與調節。

    ●對單孔閘門操作，運行人員通過主控（kòng）計算機或現（xiàn）場測控單元進（jìn）行操作，完（wán）成對閘門的控製與調節；

    ●對雙孔閘門操作，運行人員通過主控計算機（jī）或（huò）現場測控（kòng）單元進行操作，完成對雙孔閘門（mén）的聯動控製與

      調節；

    ●控（kòng）製和開度調節，係統（tǒng）根據預定的（de）原則及運行人員實時輸入的命令，進行閘門正常升降、停機、自動 

      複位等操作，發生故障時自動停止閘（zhá）門運行。在開機過程中，能顯示閘門當前（qián）實際開度和各主要（yào）啟閉

      設備依次（cì）推進過程和（hé）執行（háng）情況，記錄操作的時間和（hé）檢測操作是否成（chéng）功。係統可由升降命令或設給（gěi）定值

      的方式進（jìn）行閘門的自動調節；

    ●閘門開度等測量顯示；

    ●各（gè）種整定值和限（xiàn）值的設（shè）定；

    ●顯示器的顯示圖形、表格、參數（shù）限值、報警信息、狀態（tài）量變（biàn）化等畫麵和表格、報表的（de）選擇與調用；

    ●打印記錄；

    ●報警複（fù）歸：當設備發生事故或（huò）事件後，在LCD上自（zì）動推出事故或事件畫麵（miàn）發出報警信號，當運行人員已

      了解事故或事件的情況後，可對報警信號手動複歸；

    ④記（jì）錄和（hé）報告

    對所（suǒ）有監控對象（xiàng）的操作、報警事件及實時參數（shù）報表等記錄下來，並能以（yǐ）中文格式在CRT上顯示，在打印機

    上（shàng）打印。打（dǎ）印記錄（lù）分為定時打印（yìn）記錄、事（shì）故故障打印記（jì）錄、操作打印記錄及召（zhào）喚打印記錄等工（gōng）作方式：

    ●操作（zuò）事件記錄：將所有操作自動按其操作順序記錄下來，包（bāo）括操作對象、操（cāo）作指令、操作開始時間、

      執行過程、執行結果及（jí）操（cāo）作完成的時間、操作員的姓名等。

    ●報（bào）警（jǐng）事件（jiàn）記（jì）錄。自動將各種報警事件按（àn）時間順（shùn）序記錄其發生的時間、內容（róng）和項目等，生成報警事件匯（huì）

      總表。

    ●定值變更記錄。自動將所有的定（dìng）值變更情（qíng）況作記錄（lù），包括變更對（duì）象、變更數值、操作員的姓（xìng）名等，以

      備隨時查詢。

    ●報（bào）表。按時、日（rì）、月生成各種統計報表，也可根據操作員（yuán）的指令隨時生成各種報表。

    ●趨勢記（jì）錄。記錄重（chóng）要監（jiān）視量的運行變（biàn）化趨勢。

    ⑤事件（jiàn）順序記錄

    可對整個閘門係統（tǒng）主要設備的（de）事故及故障信（xìn）號、監控係統的（de）故障信號（hào）等（děng）進行事件順序記錄。根據故障信

    號發生的時間順序，記（jì）錄發生的故障信號的（de）名稱、變位時間，顯示、打印和存檔。時間包（bāo）括年、月、

    日、時、分、秒。

    ⑥事故追憶和相（xiàng）關量記錄

    記錄在事件發生前5s和後20s時間裏重要實（shí）時參數的變化情況。追憶（yì）量除了打印外還可以用曲線（xiàn）在（zài）CRT上

    顯示（shì）。

    相關（guān）量記錄：自（zì）動記錄與事故、故障（zhàng）有關的參數。

    ⑦正常操作指導和事故處理（lǐ）操（cāo）作指導

    正（zhèng）常操作：操作順序提示，能根據當前的運行狀態判（pàn）斷設備是否允許操作並給出相（xiàng）應的標誌，如操作是

              不允許的（de），則提示其（qí）閉鎖原（yuán）因並盡可能提出相應的處理（lǐ）辦（bàn）法；操作票編輯（jí）、顯示、打印、運

              行報表顯（xiǎn）示、打印（yìn）等。

    事故處（chù）理：在出現故障（zhàng）征兆或（huò）發生事故時，由監控係（xì）統提出事故處理和恢複運行的指（zhǐ）導性意見。

    ⑧屏幕顯示

    畫麵（miàn）顯示是計（jì）算機監控係（xì）統的主要功能之一（yī），畫麵調用（yòng）將允許以自動或（huò）召喚方式實現（xiàn）。自（zì）動方（fāng）式是當有

    事故發生時或進（jìn）行某些操作時有關畫麵（miàn）能夠自動推出，召喚（huàn）方式則操（cāo）作某些（xiē）功能鍵（jiàn）或以菜單方式（shì）調用所

    需畫麵。畫麵種類包括各種係統圖、棒形圖、曲線、表格、提示語（yǔ）句等，畫麵應清晰穩定、構圖合（hé）理、

    刷新速度快且操作簡單。

    ●係統診斷

    軟件故障診斷：軟件運行時，若遇故障應能自動給出故障性質及（jí）部位，並提供相應的軟件診斷工具。

             在係統進行在線診斷時，不（bú）能影響計算機係統對設備（bèi）的監控功能。

    ●軟件開發及運行人員培訓（xùn）

    軟件編輯人員可以通過工作站的計算機，在線或離線方便地進行應用軟件、顯示畫麵和數據庫等編輯、

    調試、裝入、卸除和修改，在線進行上述工作時應能保證正常的計算機監控係統功能的正常運行。

    利用操（cāo）作員（yuán）工作站兼（jiān）作培訓工作（zuò）站，進行（háng）運行人員的操作培訓、計算機監控係統的維護（hù）培訓、事故（gù）處理

    培訓、軟（ruǎn）件開（kāi）發培訓以及管理培訓。

2.3通信係統

    係統方案信息流向（xiàng）說明如（rú）下

    ①各閘門在（zài）現地通過現（xiàn）地控（kòng）製櫃控製閘門啟閉。

    ②閘門開度信息、上下限位信息、啟閉機載荷信息、閘門（mén）狀態（tài）傳（chuán）輸到（dào）各閘門現地控製單元，通過PLC將信

      息傳輸到閘門監控（kòng）中心站。 在超限時，由現地控製單（dān）元自動完成閘門鎖定功能。

    ③閘（zhá）門監控中心的工控機能通過光纖RS485通信方式接收（shōu）由現地控製單元和水庫水位計自動傳（chuán）輸來（lái）的各閘

      門（mén）的工況數據。

    ④閘門監控中心的的工控機通過光纖（xiān）RS485通信方式控製現地控（kòng）製單（dān）元的閘門啟閉。