計算機控制系統(tǒng)在復新河閘中的應用

趙傳安 王 敏 宋宗偉

一、概況

復新河閘位于山東省魚臺縣，座落在南四湖支流復新河上，是南四湖邊界大型水利工程之一，以防洪、灌溉為主，兼有航運綜合效益。該閘1980年11月開工，1981年12月竣工，2004～2007年淮委沂沭泗局對其進行了加固改造。該閘設有23孔6m×3.2m平面工作鋼閘門，其中5孔是灌溉孔。

二、監(jiān)控系統(tǒng)配置情況

復新河閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)由主控級和現(xiàn)地級設備組成。主控級的微機監(jiān)控設置兩套，一套布置在左橋頭堡二層配電室內(nèi)，另一套布置在管理區(qū)辦公樓的控制室；主控級的PLC柜只設一套，放在左橋頭堡二層配電室?，F(xiàn)地級設備每兩孔閘門設置一套，只有第23孔閘門單獨設置一套。

主控級設備主要由工控機、CRT彩顯、打印機、鍵盤、鼠標、UPS電源、PLC柜等組成；現(xiàn)地級設備主要由PLC測控單元、操作面板、有關非電量傳感器等組成。整個監(jiān)控系統(tǒng)數(shù)據(jù)通信方式采用RS485總線。

啟閉機旁、配電室等均設有語音電話，以滿足運行時通話的要求。

管理區(qū)辦公樓的主控級設備設有通訊接口，以滿足與上級管理部門數(shù)據(jù)通信的要求。

主控級設備主要負責現(xiàn)場設備的檢測顯示、控制、報警、運行管理和報表打印等?，F(xiàn)地級設備包括12臺獨立的PLC控制系統(tǒng)。每兩個閘門PLC配置一塊現(xiàn)地操作屏，用于現(xiàn)地控制及設備實時工況監(jiān)視。閘門的控制方式有：手動控制、閘門PLC屏操作面板控制和計算機監(jiān)控系統(tǒng)集中控制3種控制方式。在計算機監(jiān)控系統(tǒng)網(wǎng)絡正常情況下，運行監(jiān)控通過計算機監(jiān)控系統(tǒng)集中控制來實現(xiàn)。在網(wǎng)絡中斷的情況下，運行監(jiān)控可通過現(xiàn)地操作操作面板實現(xiàn)。

三、監(jiān)控系統(tǒng)主要功能

（一）主控級設備的功能

1.數(shù)據(jù)采集。定時采集所需要的現(xiàn)地監(jiān)控單元的實時信息以及各種計算、綜合和統(tǒng)計信息，并存入數(shù)據(jù)庫。

2.數(shù)據(jù)處理。生成多種數(shù)據(jù)表，供顯示、打印和查詢用。

3.遠方控制和操作控制的項目有：

（1）23孔閘門的監(jiān)控；

（2）12組測壓管的監(jiān)控和觀測。

4.人機交互接口。

5.生成報表。

（二）現(xiàn)地控制級設備的功能

1.接受集中控制層指令并向集中控制層傳送數(shù)據(jù)。

2.現(xiàn)地單元內(nèi)部自成一個獨立的系統(tǒng)，通過現(xiàn)地的操作面板，可以完成相關設備的監(jiān)控。

（三）應用軟件的功能

應用軟件中閘門控制是核心部分。包括單孔和多孔2種模式。單孔控制可對單個閘門進行任意開度的啟閉；多孔控制可對多個閘門進行控制，用戶可自己選擇要啟閉的一組閘門。自動控制則是根據(jù)要泄的水流量及當時的庫水位，自動計算出要啟閉的總開度，并根據(jù)閘門調(diào)度規(guī)程選擇一組可遠程啟閉的閘門進行自動控制。

四、監(jiān)控系統(tǒng)的配置

（一）回路設置

低壓配電屏的所有饋電及進線回路均設有自動空氣開關作為短路和過載保護。其中主要回路三相自動空氣開關選用電動操作型，屏面設有按鈕及信號燈，可從屏前進行控制，并將控制及信號接點引入PLC柜，從PLC柜和微機監(jiān)控裝置上均可實現(xiàn)監(jiān)控。配電屏的兩電源進線回路設有主、備電源自動切換的電動操作轉(zhuǎn)換開關，能在電網(wǎng)停電時，斷開變壓器回路，自動合上柴油發(fā)電機回路，并發(fā)信號給PLC柜；當電網(wǎng)來電時，又能自動切換回變壓器回路，并發(fā)信號給PLC。配電屏的主要回路設有電流表，母線設有電壓表，可就地顯示電流電壓，表計能輸入4～20mA信號至PLC柜，通過PLC柜接入微機監(jiān)控裝置進行顯示。

（二）微機監(jiān)控裝置

微機監(jiān)控裝置設置2套，分別布置在左橋頭堡二層的配電室和管理區(qū)辦公樓控制室。每套微機監(jiān)控裝置由工業(yè)控制主機、CRT、鍵盤、鼠標、打印機、UPS 電源等組成。工業(yè)控制主機的CPU為TH-4U型，PenteiumⅣ3.2GHZ以上，內(nèi)存512MB，硬盤120G,光驅(qū)52XCD-ROM。打印機為激光式。UPS電源容量為1kVA，放電時間大于0.5小時，波形失真度不大于3%。

微機監(jiān)控裝置通過RS485總線與PLC屏連接。

管理區(qū)的監(jiān)控裝置預留兩個通信接口，通過MODEM與市話連接，即插即用。具備權(quán)限限制功能，有授權(quán)的上級調(diào)度部門及行政部門可通過網(wǎng)絡實現(xiàn)遠方監(jiān)控及數(shù)據(jù)通訊。

在節(jié)制閘左橋頭堡二層配電室或管理區(qū)的控制室可用鍵盤、鼠標在彩色監(jiān)視器上任意設定閘門提升（或下降）高度，發(fā)出開機指令啟閉機即可運行，閘門提升（或下降）到設定高度時自動停機，并發(fā)出信號。也可根據(jù)運行管理的要求，通過程序設置自動依次開啟或關閉所有閘門。

PLC控制柜柜體采用Pentair型工業(yè)柜。柜內(nèi)帶WK1型溫度控制器和通風電扇。柜內(nèi)設安裝板和操作面板各一塊。上下游水位顯示儀和PLC的液晶顯示器等裝在操作面板上，PLC裝在安裝板上。柜內(nèi)PLC選用Compactlogix型可編程控制器，并配帶63色液晶觸摸顯示屏。PLC通過RS485總線與各機旁箱內(nèi)的PLC連接，可完成機旁箱內(nèi)PLC所有的功能。PLC通過RS485總線與上機位連接，將數(shù)據(jù)上傳，在上位機上可進行遠方控制和信號監(jiān)視。

五、監(jiān)控系統(tǒng)與其他系統(tǒng)的通信

（一）與水位遙測系統(tǒng)通信

在上下游水流穩(wěn)定的地方設置水位監(jiān)測井，水位傳感器裝于測井內(nèi)，通過埋地信號電纜將信號送至橋頭堡配電室的水位顯示儀。水位顯示儀可就地顯示水位，并能輸出4～20mA信號至柜內(nèi)PLC進行顯示或上傳。

（二）與揚壓力傳感器通信

每兩孔設一處揚壓力觀測點，一處裝設三套傳感器，裝于閘墩預埋的測壓管內(nèi)，通過信號電纜將信號送到機旁箱內(nèi)的揚壓力顯示儀。顯示儀能就地顯示水位，并能輸出4～20mA信號至箱內(nèi)PLC進行控制、顯示或上傳。

六、結(jié)語

復新河閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)投入使用的效果表明，系統(tǒng)規(guī)劃和設計合理，運行穩(wěn)定，滿足設計要求，對于提高閘門運行的穩(wěn)定性、安全性和可靠性，保證復新河閘的安全管理起到了積極作用■