節制閘閘門計算機監控系統探討

金劍

節制閘閘門計算機監控系統探討

金劍

節制閘閘門計算機監控系統需充分遵從技術先進性、運行穩定安全可靠性、操作維護簡便性、經濟實用的高性價比等原則加以考慮設計實施。計算機監控系統網絡結構現多采用自動化領域國際最先進的工業以太網和現場總線分布式開放結構。系統投運后應實現“無人值班，少人值守”的功能要求。

一、系統概述

節制閘閘門計算機監控系統采用開放式全分布系統結構，分設主控級和現地單元控制級。

1.主控級

節制閘閘門控制中心由操作員工作站以及外圍設備等組成。作為節制閘閘門的控制核心，操作員工作站主要完成閘門的運行自動化及其管理，包括閘門啟閉控制，歷史數據存檔、歸類、檢索和管理，運行報表生成與打印。人機接口功能是完成設備運行的實時監視與控制，直接在顯示屏上顯示刷新來自現地控制單元LCU的實時信息。

2.現地單元控制級

在節制閘閘門生產現場，系統按被控制對象設置現地控制單元。在現地控制單元屏上都配有觸摸屏，可顯示每個閘門的開度和荷重；在閘門動力箱上每個閘門還配有常規控制按紐，使運行人員能獨立于PLC直接對閘門進行操作。

3.系統連接

系統主控級單元各計算機通過TCP/IP高速以太網連接，并與節制閘閘門計算機監控系統相連。主控級與現地控制單元級之間采用以太網連接，網絡介質采用光纜。現地單元控制級優先主控級。

二、控制權限

控制權分樞紐調度控制室、節制閘閘門控制中心、節制閘閘門控制室、現地LCU四級。樞紐調度控制室控制指在樞紐調度控制室操作員工作站上的操作，節制閘門控制中心控制指在節制閘控制中心操作員工作站上的操作，節制閘門控制室是指在節制閘操作員工作站上操作，現地控制指在現場LCU屏上的操作。控制權優先順序為現地、閘門控制室、節制閘控制中心、樞紐調度控制室。監控系統保證在進行控制權切換時閘門運行無擾動。

三、系統設計原則

閘門自動監控系統工程本著安全可靠、經濟實用的原則，按計算機監控系統為主的指導思想進行總體設計和系統配置。系統投運后可滿足“無人值班、少人值守”的要求。設計原則為：

（1）采用全計算機監控、現地手動控制方式。

（2）監控系統可以滿足快速可靠，經濟實用，便于擴充、升級等基本原則，并充分體現其先進性，采用分布開放式系統結構。

（3）監控系統上位機與現地LCU之間采用以太網，現地LCU與現場測控元件采用工業總線結構，現地控制單元和中控室計算機之間進行通信，實現數據監測、監控和監視功能。

四、監控對象

計算機監控系統分現地監控、遠方控制，具體為：閘門啟閉機現地監控及閘門開度監測，閘門啟閉機遠方控制室監控及閘門開度監測，進線開關的合/分情況采集。

五、運行控制方式

計算機監控系統的所有數據能快速、準確地傳輸到控制中心，并可通過控制中心計算機與上級防汛調度系統連接。

控制方式可分為：

1.遠方控制

能在中控制室對接入本系統的節制閘進行遠方監控，操作過程中有對話框事先提示。閘門位置可以實時反饋，運行故障能及時報警。

2.現地控制

在現地控制單元，可以通過現地LCU上觸摸屏控制閘門啟閉。在閘門動力箱上每個閘門還配有常規控制按紐，使運行人員能獨立于PLC直接對閘門進行操作。

3.遠方控制與現地控制轉換

現地控制單元控制柜上裝有轉換開關，實現現地控制與遠方控制相互閉鎖，并在現地切換。現地控制時，可以在現地控制屏顯示控制信號、運行狀態信號并送至主控級，現地控制優先于遠方控制。

六、閘門啟、閉操作

（1）進行手動或自動啟（閉）閘門操作，預置閘門開度值，送出啟（閉）信號，啟門（閉門）中間繼電器動作，驅動交流接觸器動作，電機重載啟動，卷揚啟閉機上拉（下放）閘門，閘門進行開啟（關閉）。

（2）閘門開啟（關閉）過程中，閘門開度儀進行閘門開度實時檢測比較，當｜預置值－測量值｜≤預置常數（△＆），停止中間繼電器動作，斷開交流接觸器，閘門停止。

（3）閘門開啟（關閉）過程中，同時進行電動機用電回路的電流監測、供電回路的狀態監測、電動機保護回路的狀態

監測等，當發現事故時立即報警并按規程作相應處理。

七、安全連鎖保護

（1）開度超上限、下限，PLC都立即停機并報警。

（2）配電主變高低壓側供電系統不正常（超限或繼電保護動作），PLC立即報警并按規程處理。

（3）熱繼電器動作，PLC立即報警。閘門啟閉控制回路工作不正常，PLC立即報警。

八、安全運行監視、記錄及報告

安全運行監視包括各設備運行實時監視及參數在線修改、狀態監視、越限檢查、趨勢分析和監控系統異常監視。

1.運行實時監視及參數在線修改

運行值班人員通過CRT對系統內各主設備的運行狀態和運行參數進行實時監視及參數在線修改。

2.狀態監視

發生自動狀態變化和受控狀態變化時，均在CRT上顯示。

3.越限檢查

檢查設備異常狀態并發出報警，異常狀態在CRT上顯示并記錄。

4.過程監視

當閘門上升或下降指令下達后，監控系統顯示相應的設備操作監視畫面。畫面能以流程圖的形式實時顯示全部工況執行過程中每一步驟及執行情況，提示在工況執行過程受阻時的部位及其原因，并進行開環運行指導甚至閉環自動控制操作。

5.趨勢分析

對某些運行參數的變化進行趨勢分析，及時發現故障征兆，越限報警，自動顯示、記錄和打印。

6.監控系統異常監視

監控系統的硬件或軟件發生事故立即發出報警信號，并在CRT顯示及打印記錄，指示故障部位。

7.記錄和報告

記錄、報告的主要內容包括所有監控對象的操作、報警事件及實時參數報表等，并能以中文格式在CRT上顯示，在打印機上打印。打印記錄分為定時打印記錄、事故故障打印記錄、操作打印記錄及召喚打印記錄等工作方式。按時、日、月生成各種統計報表，也可根據操作員的指令隨時生成各種報表。記錄重要監視量的運行變化趨勢。

九、數據通信

預留與上級防汛調度中心的通訊接口。主控級單元與現地控制單元通信，向各現地控制單元發送指令，并接收各現地控制單元上送的各種信息。

十、系統診斷

1.硬件故障診斷

系統設備硬件故障診斷包括對工作站計算機及外圍設備、通訊接口、通道等的運行情況進行在線和離線診斷，故障點診斷到模塊。當診斷出外圍設備故障時，能自動將其切除并發出信號。

2.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部位，并提供相應的軟件診斷工具。

在系統進行在線診斷時，不影響計算機系統對設備的監控功能。

十一、結語

節制閘門計算機監控系統實現閘門控制自動化，減輕了閘門控制操作人員的勞動強度，提高了閘門控制的精度，為防洪、節流、保障人民的生命財產安全及生產生活用水提供了保障■

（作者單位：安徽省蚌埠閘工程管理處 233000）