水電站遠程閘（zhá）門控製（zhì）解決（jué）方案

係統結構

閘門自動化係統設（shè）置1個監控中心、1個現地監控單元及係統連接網絡。

    a．監控中心：設一（yī）台閘（zhá）門監控（kòng）主機及其他相關設備，並（bìng）安裝上位機軟件，可分析、處（chù）理及管理有關數據（jù）和信

                 息，並可隨意檢索各種監測內容並打印。

    b．現地控製單元：設置一台現地集中控製櫃。控製方式為現地（dì）手動、集中（zhōng）自動（dòng）及遠程監控（kòng）。水位監測為兩

                 路。

    c．係統網絡：各現地監控單元采集其所屬各類監控信（xìn）號，再由（yóu）通信電纜、光纜送到管理（lǐ）處監控中心。係統詳

                 細功（gōng）能描述及性能指標：

    1)現地控製單元

    閘門現地控製單元主要完成數據采集與處理（lǐ）、事件檢測、控製與調節、人機接口與通信等功（gōng）能（néng）。閘門現地控製單元可（kě）手動實現閘門控製，也可實現與閘門監控中（zhōng）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啟閉信號；並通（tōng）過傳感器接收閘門現場（chǎng）信息（xī），向閘門監控中心反饋閘門現場運行工（gōng）況、故障信號等信息。

●硬（yìng）件設備：

由PLC、現場控製（zhì）櫃、免維護電瓶、傳感器（qì）和其他儀表等設備（bèi）構成。負責采集、傳（chuán）輸係統的各種參（cān）量，並對機電設備進（jìn）行（háng）控製。PLC選用施耐德Micro係列產品。閘門的開（kāi）度（dù）通過專用傳（chuán）感器設備組網（wǎng）與PLC的一個RS-485進行通訊。采（cǎi）用這（zhè）種結構可以減少（shǎo）投資和提高數據采集的精確度。PLC塊通過RS485通訊（xùn）接口作為主站使用，通過通信電纜與中心站的上位機進行通訊。PLC（可編（biān）程（chéng）邏輯控製器）是測控終端站的關鍵，負責（zé）采集數據和（hé）實現控（kòng）製，可根據監控（kòng）終（zhōng）端的（de）采集（jí）數據和控製設備的（de）數（shù）量不同而配（pèi）置相應的規模，也利（lì）於將來係統的擴展。

●軟件設備：

由PLC編程設（shè）計軟（ruǎn）件構成。負責（zé）可編程控製器的管理及係統中各種數（shù）據的分（fèn）析和處理等工作具體功（gōng）能描述如（rú）下：

(1)數（shù）據采集功能（néng）

 ①可采集閘門開度數據

   測量範（fàn）圍：0-40M；

   分辨（biàn）力：1CM；

 ②可采集水位（wèi）數據

   測量範圍：0-40M；

   分辨力：1CM；

 ③可采集每（měi）孔閘門（mén）開關量輸入：閘門行（háng）程開關限位接點（diǎn）、閘門（mén）開度測量儀位置接點、閘門（mén）執行電（diàn）器輔助接

   點、控製開關轉換接點（diǎn）及故障信號引入接點；

 ④狀態量采集

   a.閘門上升或下降接觸器狀態；

   b.閘位行程開關狀態；

   c.啟閉機保（bǎo）護（hù）裝置狀態；

   d.有關操作按鈕或開關（guān）狀態；

   e.電動（dòng）機狀態；

(2)閘門控製功能

 ①現地控製：將現地控製櫃上的操作模式轉換開關打到現（xiàn）地控製，通即可通過設定（dìng）開度儀，使閘門自動（dòng）開

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

             門運行狀態。當閘門運（yùn）行（háng）到指定（dìng）高度時，閘門自動運（yùn）行停止（zhǐ）；當閘門出現越限（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（xiān）於遠程控製；

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

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

             指定位置。操（cāo）作人員（yuán）將通過計算機發布閘門運行（háng）指令，並通過有（yǒu）線光纜（lǎn）下達（dá）到相應閘門監控

             站的PLC。PLC在接到傳來的控製命（mìng）令後，自動啟動閘門運（yùn）行（háng），並控製閘門運動到指定值。在

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

             並通過以太網遠程數據通信網發送到中心（xīn）站或（huò）分中心站，使中（zhōng）心站或分中心站操作員在計算

             機上實時掌握閘位（wèi）、水位信息，以便實現定閘（zhá）位控製，並可實時掌握閘門在運行過程中的（de）狀

             態（tài）。

 ③手動控製：將現地控製櫃上的操作模式轉換開關打到手動控製，通即可通過集中控製櫃上的按鈕開啟、關

             閉和停止閘門。手動控製優先於現地控製和遠程控製；

 ④控製互鎖功能：閘門控製時，二次回路（lù）中（zhōng）加入必要的互鎖條件，同時在PLC程序中也加入必要的互鎖條

             件，以防止閘門（mén）誤動作。

(3)信號顯示（shì）

     在現地控製屏麵板設置一些相關信號燈

     ①閘門狀態(開、關、停)指示；

     ②閘門位置 (上限、下（xià）限) 指示；

     ③集中控製屏上的開度儀（yí）實時顯示（shì）閘門開度（dù）值；

     ④電機過流、缺（quē）相指示

     ⑤控製（zhì）櫃電源指示

     ⑥操作模式指示

(4)數據遠傳

     閘門現地控製單元（yuán）通過RS485接口由光纖將有關信息送至監控中心的工控機。

(5)報警（jǐng）功能設計

     在（zài）閘門運行（háng）過程中，當係統發生故障時，能夠立即報警，並可根據需求和實際情（qíng）況手動（dòng）或自動終（zhōng）止當前

閘門運（yùn）行操作。閘門現場操（cāo）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裝置和計算機屏幕實時（shí）

掌握故障發生。

     對（duì）於遠（yuǎn）程中心站人員，當係統發生故障時，會立即得到報警，同時在顯示方麵無論顯示器當前在顯示哪

幅畫麵，故障窗口都能立即彈出，報告故障內容，故障內容（róng）如下：

     ①電機（jī）過流、缺（quē）相。

     ②閘門運行超（chāo）上（shàng）下限

     ③計算機串口控製故障

典（diǎn）型閘門控製係統中（zhōng）的幾種報警為：

     ①閘門越（yuè）上限：當（dāng）閘門（mén）到達機械最高點位置時，安裝在閘門上的上限位置傳感器動作並向閘門（mén）現地（dì）控製

                   櫃（guì）發出信號，閘門現地控（kòng）製櫃立（lì）刻停止閘門動（dòng）作，並由PLC記錄，同時報警。

     ②閘門越下限：當（dāng）閘門到（dào）達機械最低點位置時，安裝（zhuāng）在閘門（mén）上的下限位置（zhì）傳感器動作並向閘門（mén）現地（dì）控製

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

     ③啟閉（bì）機電動機過流：當閘門啟閉（bì）機運行時，發生（shēng）閘門被意外（wài）情況（如異物（wù）卡住、鋼絲繩拉偏）卡滯或

                   啟閉（bì）機發生機（jī）械故障使電動機（jī）負荷增大，將使“電（diàn）動機智能保護控製器（qì）”動作並向閘門

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

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

                   製器”動作並向閘門現地控（kòng）製櫃（guì）發出信號，閘門現地（dì）控製櫃（guì）立（lì）刻停止閘門動作，並由

                   PLC記（jì）錄，同時報警。

2)監控中心

    監控中（zhōng）心站是整個自動化係統的核心，由主計算機、人機接口設（shè）備和外圍設備組（zǔ）成，實（shí）現對閘門的全麵監

控。它（tā）是係統的管理中心，負（fù）責完成數（shù）據采集（jí）、數據處理、安全（quán）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成：

    ●硬件設備（bèi）：

    由中心監控工作站、打印機（jī）、通信設備、UPS電源等設（shè）備構成。

    ●軟件（jiàn）設（shè）備：

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

    係統特點：采用（yòng）UPS供電，並配置電源避雷器，保證整個係統在惡劣（liè）環境下的正常（cháng）工作。

    係統主要功能如下：

    ①數據采集與處理

    閘門監控計算機自動從（cóng）各現場測控單元采集各種實時（shí）運行參數，掌握各設備動作情況，收集（jí）報警信息；

    對實時數據（jù）和曆史（shǐ）數據（jù）按要（yào）求進行篩選整理，並存入數據庫。

    ②安全運行監視

    安全運行監視包括各設備運行實時監視及參數在線修改、狀變監視、越限檢查、過程監視、趨勢分析和

    監控係統異（yì）常監視。

    ●運行（háng）實時監視及參數在線修改：運行值班人員通過LCD對係統內各主設備的運行狀態和運行參數進（jìn）行實

                時監視控製及在線修改參數。對職責不同的各級運行人員，其操作權限的內容也各不相同

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

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

    ●越限檢查：檢查設備異常狀態並（bìng）發出報警，異（yì）常狀態信號（hào）LCD上顯示並記錄。

    ●過程監（jiān）視：當閘門上（shàng）升或下降指令下達後，監控係統能自動（dòng）顯（xiǎn）示相應的設備操作監（jiān）視畫（huà）麵。畫麵能以

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

                受阻時的部位及其原（yuán）因，進行開環運行（háng）指導甚至閉環自動控製操作。

    ●趨勢分析：對（duì）某些運行參（cān）數的變化如水庫水位、輸水量、閘門開度等進行趨勢分析，及（jí）時發現故障征

                兆，越限（xiàn）報警，自動顯示（shì）、記錄和打印。

    ●監控係統異常監視：監控係統的硬件或軟件發生事故（gù）則立即發出報警信號，並在LCD及打印機上顯示

                記錄，指（zhǐ）示故障部位。

    ③實時控製和調節

    監（jiān）控係統按照閘門當前運行控製（zhì）方式和預定的決策參數進行控（kòng）製調節，滿足各（gè）閘門的實時控製要（yào）求。操

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

    ●對單孔閘（zhá）門操作（zuò），運行人員通過主控計（jì）算機或現場測控單元進行操作，完成對（duì）閘門的控製與調節；

    ●對雙孔閘（zhá）門操作，運行人員（yuán）通（tōng）過主（zhǔ）控計（jì）算機或現場測控單元進行操作，完成（chéng）對雙孔閘門的聯動（dòng）控製與

      調節；

    ●控製和開度調節，係統根據預定的原則及（jí）運（yùn）行人員實時輸入的命令，進行閘門正常升降、停機、自動（dòng） 

      複位等操作，發（fā）生故障時自動停止閘門運（yùn）行。在（zài）開機過程中，能（néng）顯示閘門當前實際開度和各主要啟閉

      設備依次推進過程和執行（háng）情（qíng）況（kuàng），記錄操（cāo）作的時間和檢測操作（zuò）是否成功。係統可由升降命令或設給定（dìng）值

      的方式進行閘門的自動調節；

    ●閘門開度（dù）等（děng）測量顯示；

    ●各種整定值和限值的設定；

    ●顯示器的顯示圖形（xíng）、表格、參數限值、報警信息、狀（zhuàng）態（tài）量變化等畫麵和表格（gé）、報表的選擇與調用；

    ●打印記（jì）錄；

    ●報警複歸：當（dāng）設備發生事故或事件後，在（zài）LCD上自動推出事故或事件畫麵發出報警信號，當運行（háng）人員已

      了（le）解事故或事件的情況後，可（kě）對報（bào）警信號手動複歸；

    ④記錄和報告

    對所有監控對象（xiàng）的操作、報警（jǐng）事件及實時參數報表（biǎo）等記錄下來（lái），並能以中文格式（shì）在CRT上顯示，在打（dǎ）印機

    上打印。打印記錄分為定時打印記錄、事（shì）故故障打印記錄、操作打印記錄及召喚打印記錄等工作方式：

    ●操作事件記錄：將所有操（cāo）作自（zì）動按（àn）其操（cāo）作順序記（jì）錄下來，包括操作對象（xiàng）、操作指令、操作開始（shǐ）時間、

      執行過程、執行結果及操作完成的時間、操作員的姓名等。

    ●報警事件記錄。自動將各種報警事件按時間（jiān）順序記錄其發生的時間、內容和項目等，生成報警事件匯

      總表。

    ●定值變更（gèng）記（jì）錄（lù）。自動將所有的定值變更情況（kuàng）作記錄，包括變更（gèng）對象（xiàng）、變更數（shù）值、操作員（yuán）的姓名（míng）等，以（yǐ）

      備（bèi）隨時查詢。

    ●報表。按時、日、月生成各種統計報表，也可根據操作員的指令隨（suí）時生成各種報表。

    ●趨勢記錄。記錄重要監視量的運行變化趨勢。

    ⑤事件順序記錄

    可（kě）對整個閘門係統主要設備的事故及故障信號、監控係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，顯示、打印和存檔。時間包括年、月、

    日、時、分（fèn）、秒。

    ⑥事故追憶和相關量記錄

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

    顯示。

    相關量記錄：自動記錄與事故、故障有關的參數。

    ⑦正常操作指導和事故處理操作指導（dǎo）

    正（zhèng）常操作：操作順序提示，能根據（jù）當（dāng）前的運行狀態判斷設備是否允（yǔn）許操作並給出相應的標誌，如操作是

              不允許的，則提示其閉鎖（suǒ）原因（yīn）並盡可（kě）能提（tí）出相應的處理辦法；操作（zuò）票編輯、顯示、打印、運

              行（háng）報表顯示、打印等（děng）。

    事故處理：在出現故障（zhàng）征兆或發生事故時，由（yóu）監控係統提出事故處理和恢複運行的指導性意見。

    ⑧屏幕（mù）顯示

    畫麵顯示是計算機監控係（xì）統（tǒng）的主要（yào）功（gōng）能之一，畫麵調用將允許（xǔ）以自動或召喚方式實現。自動方式是當有

    事故（gù）發生時或進行某些操作時（shí）有（yǒu）關畫麵能（néng）夠自動推出（chū），召喚方式則（zé）操作某些（xiē）功能鍵或以菜單方式調用所

    需畫麵。畫麵種類包括（kuò）各種（zhǒng）係統圖、棒形（xíng）圖、曲線（xiàn）、表格、提示語句等，畫麵應清晰穩定、構圖合理、

    刷新速（sù）度快且操作簡單。

    ●係統診斷

    軟件故障診斷：軟件運行時（shí），若遇故障應能自動給出（chū）故（gù）障性（xìng）質及（jí）部位，並（bìng）提供相應（yīng）的軟件診（zhěn）斷工具。

             在係統進行在線診斷時，不能影響計算（suàn）機（jī）係統對設備的監控功能。

    ●軟件開發及運行人員培訓

    軟件編（biān）輯人員可（kě）以通（tōng）過工作站的計算（suàn）機，在（zài）線（xiàn）或離（lí）線（xiàn）方（fāng）便地進（jìn）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（shù）工作時應能保證正常的計算（suàn）機（jī）監控係統（tǒng）功能的正常運行。

    利用操作員（yuán）工作站兼作培訓工作站，進行運行人員的操作培訓、計（jì）算機監控係統的維護培訓（xùn）、事故處理

    培（péi）訓、軟件開（kāi）發培訓以及（jí）管理培訓。

2.3通信係統

    係統方案信息流向說明如下

    ①各閘門在現地通過現地控製櫃控製閘門啟閉。

    ②閘門開度信息、上下限位信息、啟閉機載荷信息（xī）、閘門狀態傳輸到各閘門現地控製單元，通（tōng）過PLC將信

      息傳輸到（dào）閘門監控中心站。 在超限時，由現地控製單元自動完（wán）成閘門鎖定功（gōng）能。

    ③閘門監控中心的工控機能通過光纖RS485通信方式接收由現地控製單元和水（shuǐ）庫水位（wèi）計自動傳輸來（lái）的各閘

      門的工況數據（jù）。

    ④閘門監控中心的的工控機通過光纖RS485通信方式控製（zhì）現（xiàn）地控製單元的（de）閘（zhá）門啟閉（bì）。