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閘門(mén)監控系統解決方案

時(shí)間：2015-06-18 04:35 閱讀：14489 來(lái)源：互聯(lián)網(wǎng)
概述
      隨著(zhù)通信技術(shù)和控制技術(shù)的飛躍發(fā)展，計算機監控系統在水電站的廣泛使用，特別是"無(wú)人值班，少人職守"這一控制模式提出的同時(shí)，水電站、水利樞紐等工程對閘門(mén)監控和管理的自動(dòng)化水平提出了新的要求。
      根據市場(chǎng)需求，我公司開(kāi)發(fā)的新一代閘門(mén)控制系統，是以可編程序控制器為控制核心，采用工業(yè)以太網(wǎng)技術(shù)，配置高性能上位機，使系統的結構簡(jiǎn)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(wú)人值班，少人職守"水電站必不可少的設備。
      本系統結構簡(jiǎn)單，操作便捷。運行人員只需在上位機控制畫(huà)面中輸入閘門(mén)需要調整的高度并確認，閘門(mén)監控系統即可按要求自動(dòng)完成閘門(mén)的啟停?？刂凭雀?、響應速度快。

系統結構
      控制系統采用分層分布式結構，整個(gè)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(shí)現對所有閘門(mén)的監視、控制；現地層以PLC為主控元件實(shí)現控制。根據閘門(mén)數量配置控制箱，每扇閘門(mén)各配置1臺控制箱，放置于被控閘門(mén)啟閉機旁。既可在上位機實(shí)現對閘門(mén)的遠程監控，亦可通過(guò)控制箱上的按鈕對閘門(mén)進(jìn)行現地操作。
      使用旋轉編碼器實(shí)時(shí)采集閘門(mén)高度，通過(guò)SSI（格雷碼）編碼信號發(fā)送至開(kāi)度荷重測控儀，開(kāi)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(guò)modbus通信的方式傳送至PLC，供操作人員查看。同時(shí)也將信號發(fā)送至中控室，實(shí)現遠方監視。
      控制系統采用100M工業(yè)以太網(wǎng)方式進(jìn)行上位機與各個(gè)控制柜的直接通信。以實(shí)現中控室監控計算機對各個(gè)閘門(mén)的監視、控制，即便其中一臺設備出問(wèn)題也不會(huì )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(wú)法連接光纖的用戶(hù)，我們使用GPRS傳送解決方案。


 

系統特點(diǎn)
高精度：系統使用多圈絕對型編碼器，閘門(mén)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(yè)通訊網(wǎng)絡(luò )：上位機與現地設備之間采用工業(yè)級以太網(wǎng)通信，絕不會(huì )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(yè)以太網(wǎng)的組合使通信延時(shí)低于1ms，現場(chǎng)信號的變化將以最快速度傳遞至上位機顯示畫(huà)面中；
結構簡(jiǎn)單：PLC→通信網(wǎng)絡(luò )→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(gè)閘門(mén)控制柜之間相對獨立，任何一個(gè)控制柜故障均不會(huì )影響其它閘門(mén)的運行；
操作方式多樣性：能夠完成現地手動(dòng)控制、遠方手動(dòng)控制、遠方精確控制、系統自動(dòng)控制等操作；


系統功能
1)監控功能
可通過(guò)上位機完成畫(huà)面顯示、報表打印、設置參數及操作控制等功能，對整個(gè)閘門(mén)系統主要設備的運行工況實(shí)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(mén)進(jìn)行自動(dòng)控制和調節。
3)事件順序記錄功能
對整個(gè)閘門(mén)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(jìn)行事件順序記錄。根據故障信號發(fā)生的時(shí)間順序，記錄發(fā)生的故障信號的名稱(chēng)、變位時(shí)間，時(shí)間包括年、月、日、時(shí)、分、秒。
4)操作記錄功能
記錄運行人員在人機界面上進(jìn)行的操作的名稱(chēng)、時(shí)間以及操作是否成功。
5)故障報警功能
當監控對象發(fā)生故障時(shí)，本系統能自動(dòng)報警；發(fā)生事故時(shí)，本系統能自動(dòng)停止閘門(mén)的運行并報警。所有故障信號在閘門(mén)控制箱中都由故障指示燈發(fā)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(mén)是否卡住、閘門(mén)操作異常等信號。
6)系統自診斷功能
監控系統在線(xiàn)運行時(shí)，對本系統內的硬件及軟件進(jìn)行自診斷。 PLC具有自診斷功能，可以檢測出程序時(shí)出線(xiàn)的錯誤，并自行更正、恢復。PLC同時(shí)也能夠檢測 閘門(mén)荷重儀、熱過(guò)載繼電器動(dòng)作，旋轉編碼器發(fā)送的編碼信號，編碼器錯誤或通訊斷線(xiàn)等。PLC將立即發(fā)出故障信號；
7)實(shí)時(shí)控制功能
精確控制：能夠在上位機操作畫(huà)面中設定閘門(mén)需要動(dòng)作的高度，確定執行后，控制系統將自動(dòng)完成閘門(mén)控制，使閘門(mén)運行到指定高度；
手動(dòng)控制：上位機同樣配有手動(dòng)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(dòng)完成操作。手動(dòng)控制受到上下極限保護，當運行到極限位置時(shí)自動(dòng)停止；
自動(dòng)控制：此功能為選配功能。系統可根據上下游水位差自動(dòng)完成對閘門(mén)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(mén)的詳細運行狀態(tài)。并且保留原有閘門(mén)控制系統硬結點(diǎn)的形式傳送閘門(mén)全開(kāi)/全關(guān)狀態(tài)、電源合閘/分閘狀態(tài)、閘門(mén)遠方/現地操作狀態(tài)。
控制箱設有遠方/現地切換功能。正常狀態(tài)下操作把手置遠方位置，由上位機操作。閘門(mén)手動(dòng)控制由現地控制實(shí)現，在此方式下現地控制裝置能進(jìn)行各種采樣顯示和監視報警能夠實(shí)現閘門(mén)自動(dòng)閉環(huán)控制?？筛鶕\行人員的要求，在閘門(mén)行程范圍內的任意位置對閘門(mén)進(jìn)行啟停。此功能在中控室及現地操作均能實(shí)現?？稍O置閘門(mén)上上限、上限、下限位置，并可分別顯示查詢(xún)；
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(mén)開(kāi)至上限時(shí)，閘門(mén)將不能繼續上升。
使用機械聯(lián)鎖可逆接觸器及帶分勵脫扣功能斷路器來(lái)控制閘門(mén)電機。每個(gè)閘門(mén)控制都可實(shí)現遠方緊急停止，可防止電機粘連后將動(dòng)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(zhì)室外型。如下圖：