閘門控制系統(tǒng)與圖像控制系統(tǒng)有機給合

鄧金陵

摘要:以往水庫的閘門控制系統(tǒng),與圖像控制系統(tǒng)是兩個相對獨立的系統(tǒng),現(xiàn)在將兩個系統(tǒng)有機給合,在一個計算機監(jiān)控系統(tǒng)里完成各項操作,進行報表處理,同時可以在遠方監(jiān)視、控制閘門的動作情況,大大提高了閘門自動控制系統(tǒng)的技術(shù)水平。

關(guān)鍵詞:閘門控制系統(tǒng);圖像控制系統(tǒng);電車工業(yè)監(jiān)控

中圖分類號:TP273文獻標識碼:A

文章編號:1674-1145(2009)27-0150-02

當(dāng)前的信息化時代,是一個構(gòu)筑在網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)之上的時代?；赥CP/IP協(xié)議的IP網(wǎng)絡(luò),像Internet、Intranet與Extranet等以令人驚異的不可阻擋之勢發(fā)展著。據(jù)統(tǒng)計,在互聯(lián)網(wǎng)上的業(yè)務(wù)量近年來正以幾何指數(shù)規(guī)律增長;同時網(wǎng)上的業(yè)務(wù)范圍也在不斷地擴大,除了傳統(tǒng)的信息檢索、電子郵件、遠程登錄、文件傳輸?shù)软棙I(yè)務(wù)外,各種新業(yè)務(wù),如電子商務(wù)、視頻會議、遠程監(jiān)控、遠程教學(xué)、遠程醫(yī)療等都在蓬勃發(fā)展。人們預(yù)言,二十一世紀將是一個以IP網(wǎng)絡(luò)和IP業(yè)務(wù)為主體的信息化時代,它將影響到整個社會、經(jīng)濟和人們?nèi)粘Ｉ畹姆椒矫婷妗?/p>

電力工業(yè)將重點開展關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的研究,其中包括IP網(wǎng)絡(luò)在電力系統(tǒng)的應(yīng)用技術(shù)?；贗P技術(shù)的各種控制、視頻、通訊應(yīng)用也應(yīng)運而生。下面以沙田電站為例,介紹一個全新的閘門控制系統(tǒng),它包含閘門控制子系統(tǒng)和圖像控制子系統(tǒng),是把兩者有機緊密的給合,在控制閘門開閘、關(guān)閘的同時,也能觀察到閘門實際的動作狀態(tài)。

沙田電站是引水式水電站,大壩溢洪壩共有4孔閘門,1個底孔閘門。閘門啟閉機為固定式卷揚機,目前采用人工現(xiàn)場操作,運行人員十余人。由于自動化水平低,大壩距主廠房10余公里,運行人員不光勞動強度大,生活也極為不便,管理難度大。嚴重影響電站生產(chǎn)及大壩的安全。由于水庫的防洪調(diào)度直接關(guān)系到大壩本身和水庫上、下游人民生命財產(chǎn)安全和發(fā)電的經(jīng)濟效益,而防洪調(diào)度除了必須采集和掌握庫區(qū)的水文信息以外,主要手段就是放水發(fā)電與開閘泄洪。因此上大壩監(jiān)視與閘門自動控制就顯得特別重要。

對于閘門來講,即使在現(xiàn)場進行手動操作,要準確控制它的開度也是不易做到的,特別是在大雨之夜常規(guī)的控制方式更難掌握閘門的實際開度。采用計算機監(jiān)控系統(tǒng)以后,除了實現(xiàn)更高的可靠性,節(jié)省人力資源以外,更重要的功能就是能在現(xiàn)場和遠方都能方便地進行閘門的開度設(shè)置并對之進行控制。

根據(jù)沙田電站的規(guī)劃,將來大壩完全實行無人值守。整個閘門監(jiān)控系統(tǒng)在可靠性上必須作高要求,在通訊方式上采用光纜通訊。

一、主要特點

1.全數(shù)字化、全網(wǎng)絡(luò)化,符合未來通訊、信息網(wǎng)規(guī)劃。

2.現(xiàn)場設(shè)備高質(zhì)量、高穩(wěn)定可靠性、免維護,特別適合無人值守場所;系統(tǒng)抗干擾、抗戶外惡劣環(huán)境能力強。這一點我們認為是一切應(yīng)用系統(tǒng)在投運后能否發(fā)揮應(yīng)有作用的主要基礎(chǔ)。

3.強大的用戶安全認證、在線用戶管理、分級式集中管理功能。

4.監(jiān)控系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)設(shè)計保證系統(tǒng)具有較強的可維護性。

5.監(jiān)控系統(tǒng)可對每一功能和操作提供檢查和校核,當(dāng)操作有誤時,能自動或手動被禁止并報警。任何自動或手動操作均可做存儲、記錄或做提示指導(dǎo)。在人機通訊中設(shè)值班操作員操作登記號和控制權(quán)口令?？刂茖訉崿F(xiàn)操作閉鎖,其優(yōu)先順序為:單元控制層第一,主控層第二,上級調(diào)度第三。

6.監(jiān)控系統(tǒng)硬件配置有一定的余度和擴展能力。

7.監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計保證信息中的一個錯誤不會導(dǎo)致系統(tǒng)關(guān)鍵性的故障。當(dāng)主控層和現(xiàn)地控制單元LCU的通信涉及控制信息時,將對響應(yīng)的有效性進行核實,并對響應(yīng)有效信息或沒有響應(yīng)有效信息有明確的指示,當(dāng)通信失敗時,考慮多次重復(fù)通信仍失敗時則報警。

8.自動、手動操作保證閘門監(jiān)控系統(tǒng)隨時就用。

9.計算機監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)備能適應(yīng)閘門控制的特殊環(huán)境。

10.強大的智能硬盤錄像、Web視頻VOD回放和報警聯(lián)動功能。

11.可以將圖像數(shù)據(jù)、監(jiān)控數(shù)據(jù)、MIS數(shù)據(jù)共網(wǎng)傳送,作到數(shù)據(jù)共享。

12.軟件系統(tǒng)采用Web服務(wù)器、Web代理服務(wù)器等先進的互連網(wǎng)技術(shù)標準。

13.用戶端無須安裝任何硬件和專門的監(jiān)控軟件,界面為標準的瀏覽器界面。

二、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

為了提高控制的可靠性和節(jié)省電纜,采用當(dāng)代流行的分層分布式控制方案,上位機采用工控機,設(shè)置在大壩管理室,完成閘門自動控制及圖像控制任務(wù)。大壩管理工控機連入大壩管理室交換機。大壩管理室交換機與設(shè)在大壩現(xiàn)場的交換機以多模光纜相連。閘門控制設(shè)兩個PLC主站。PLC主站通過以太網(wǎng)連入大壩交換機。每個PLC主站通過PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線下掛4個PLC從站。每個PLC從站設(shè)大容量漢化液晶顯示屏一個。閘門操作既可在主控機上進行,又可在現(xiàn)場液晶顯示屏上進行。通過大壩管理室交換機大壩所有信息能夠傳至電站中控室。

大壩閘門控制采用的雙PLC主站、雙PLC從站、雙通訊網(wǎng)絡(luò)互為備用,保證了控制系統(tǒng)極高的可靠性。大壩管理室工控機將大壩所有信息能夠發(fā)往沙田電站中控室,同時接受沙田電站中控室發(fā)來的命令。將來再發(fā)往汝城基地。方案如下:

大壩管理室交換機與沙田電廠中控室采用了兩種通信方式進行了比較:一種為光纜通信,另一種為衛(wèi)星通信方式,衛(wèi)星通信方式的價格略高于光纖,并且運行費用高。單模光纜連接,其優(yōu)點是可靠性高,不受惡劣天氣影響,后期維護簡單,但相對來說前期一次性費用較高且安裝施工費用高,工期長。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖如下,詳細系統(tǒng)結(jié)構(gòu)見附圖1

1.主控級具體配置包括:1臺工控機(P4/1G/160G)保證保存10年的數(shù)據(jù)容量、1臺顯示器(21液晶)、打印機、多媒體音箱、交換機。

2.現(xiàn)場級。采用高性能的可編程序控制器(PLC)作為控制主體,采集閘門的狀態(tài)、運行方式、庫區(qū)水位等實時數(shù)據(jù);閘門的實時開度可以在液晶顯示屏上顯示,PLC對采集到的數(shù)據(jù)進行判斷,完成閘門的提門、落門、停機等各項控制。

AXIS系列視頻產(chǎn)品采用了基于Internet/Intranet技術(shù)的面向多層應(yīng)用的Browser/Server體系結(jié)構(gòu),每個AXIS視頻產(chǎn)品都是一個高性能的Web服務(wù)器。

AXIS系列視頻產(chǎn)品在網(wǎng)絡(luò)上遠程控制圖像提供了一條簡捷之路。與傳統(tǒng)的視頻控制不同——這需要專用的監(jiān)視器和花費昂貴的同軸電纜——AXIS 可將攝像機直接連入以太網(wǎng),Intranet,甚至是Internet。那么被授權(quán)的用戶通過Web瀏覽器就可以在任何地方進行現(xiàn)場監(jiān)控。AXIS是一種既容易安裝又容易使用的產(chǎn)品,它相對低廉的投資花費使得它在加強您的監(jiān)控系統(tǒng)中成為一個全能的角色。

三、結(jié)語

綜上所述,這種全新的閘門控制系統(tǒng)可通過主控計算機、現(xiàn)地操作箱完成畫面顯示、打印制表、設(shè)置參數(shù)及操作控制等功能,通過主控計算機對整個大壩閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的運行工況及上下游實行全面監(jiān)控。它比傳統(tǒng)的閘門控制有極大的技術(shù)優(yōu)勢,比一般的閘門自動控制,有突出的優(yōu)點,它是將目前最先進的網(wǎng)絡(luò)技術(shù)運用到閘門自動控制系統(tǒng)中,是值得推廣的好技術(shù)。