二河新閘自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及改進(jìn)

周振興 吳成

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)以及科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來越多的水閘工程開始使用自動(dòng)化系統(tǒng)。本文以二河新閘為例分析自動(dòng)化系統(tǒng)的現(xiàn)狀及系統(tǒng)改進(jìn)的方法。

關(guān)鍵詞：二河新閘；自動(dòng)化系統(tǒng)；改進(jìn)方法

一、前言

水閘系統(tǒng)功能主要包括閘門的電腦控制、水工數(shù)據(jù)的自動(dòng)觀測、以及水閘數(shù)字化視頻監(jiān)控等，水閘自動(dòng)化系統(tǒng)的建設(shè)對(duì)于提高水閘管理水平，發(fā)揮水閘功能有著重要的意義。但隨著經(jīng)濟(jì)發(fā)展和對(duì)自動(dòng)化的需求日益增加其控制系統(tǒng)越發(fā)不能滿足實(shí)際生產(chǎn)的需求，對(duì)其改造勢在必行。

二、二河新閘的介紹

二河樞紐工程地處江蘇省淮安市和平鎮(zhèn)，位于入海水道與二河的交匯處，是淮河入海水道的第一級(jí)樞紐工程。包括已建的二河閘、二河新泄洪閘以及左右岸堤防、近期工程左導(dǎo)堤等。二河新泄洪閘閘室采用鋼筋砼開敞式平底板結(jié)構(gòu)，共10孔，兩孔一聯(lián)，單孔寬10m，閘底板高程6.0m，順?biāo)鞣较蜷L21.0m，總寬120.08m，閘頂高程18.0m。閘室上下游依次布置上游連接段、拋石防沖槽、防沖段、鋪蓋和下游消力池、海漫、拋石防沖槽及下游連接段。岸墻為鋼筋砼空箱式結(jié)構(gòu)，上下游翼墻為鋼筋砼空箱式、扶壁式結(jié)構(gòu)。二河樞紐工程2001年11月8日開工，2002年9月通過水下工程驗(yàn)收，2003年4月16日通過竣工初步驗(yàn)收，5月19日移交管理單位運(yùn)行，2003年10月21日通過竣工驗(yàn)收。目前，整個(gè)工程的自動(dòng)化監(jiān)控系統(tǒng)已經(jīng)運(yùn)行將近十年，2010年對(duì)自動(dòng)化系統(tǒng)進(jìn)行改造更換部分零件并更換系統(tǒng)。

三、自動(dòng)化系統(tǒng)現(xiàn)狀及改進(jìn)

二河新閘自動(dòng)化系統(tǒng)主要分為中央控制室（監(jiān)控中心）和閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置兩部分，監(jiān)控中心由系統(tǒng)組態(tài)平臺(tái)、計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)平臺(tái)及應(yīng)用軟件組成；閘門現(xiàn)場監(jiān)控裝置由圖像部分的攝像頭機(jī)位布置、閘門監(jiān)控部件PLC的布置以及信息傳輸通道組成。

1.集控系統(tǒng)功能描述

集控上位機(jī)在整個(gè)系統(tǒng)中所起的主要作用如下

（一）數(shù)據(jù)采集

接收各現(xiàn)地控制單元發(fā)送的有關(guān)數(shù)據(jù)并存入數(shù)據(jù)庫，用于顯示器畫面更新、控制調(diào)節(jié)、記錄檢索、操作指導(dǎo)及故障記錄分析。故障報(bào)警信號(hào)優(yōu)先傳送，并記錄故障發(fā)生的時(shí)間。

（二）數(shù)據(jù)處理

· 數(shù)據(jù)變碼、校驗(yàn)傳遞誤差、誤碼分析及數(shù)據(jù)傳輸誤差控制：生成各種數(shù)據(jù)庫，供顯示、刷新、打印、檢索使用：事件順序記錄，及時(shí)處理生產(chǎn)過程中發(fā)生的每一個(gè)事件記錄每個(gè)事件發(fā)生的時(shí)間和事件性質(zhì)，事件包括故障和正常操作。

（三）運(yùn)行監(jiān)視、控制和調(diào)節(jié)

運(yùn)行操作人員能通過上位機(jī)，對(duì)閘門開度和啟閉機(jī)進(jìn)行控制和監(jiān)視。

閘門啟閉控制，可編程設(shè)定：

閘門開度整定值和限值的設(shè)定：

圖形、表格、參數(shù)限值、報(bào)警信息、狀態(tài)量變化等畫面和表格的選擇與調(diào)用

（四）記錄、報(bào)告、統(tǒng)計(jì)制表

對(duì)所有監(jiān)控對(duì)象的操作、報(bào)警事件及實(shí)時(shí)參數(shù)報(bào)表等進(jìn)行記錄，對(duì)故障信號(hào)進(jìn)行事件順序記錄，并能在CRT上顯示。

2.集控系統(tǒng)功能實(shí)現(xiàn)

作為閘門工作現(xiàn)場的核心部分，PLC現(xiàn)地控制系統(tǒng)要求具有以下主要功能：

（1）完成對(duì)水閘基礎(chǔ)數(shù)據(jù)信息的采集和處理，數(shù)據(jù)信息的顯示則由和PLC相連的觸摸屏以及相關(guān)儀表來完成。這些信息包括水位、閘位、電壓、電流等。

（2）通過觸摸屏和PLC控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)閘門升降的自動(dòng)化控制。

（3）具有過壓、過流、上下限位等報(bào)警功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)過壓、過流、到達(dá)上下限位時(shí)，PLC控制程序給出報(bào)警信息，使中控室的值班人員能及時(shí)采取相應(yīng)處理措施。

3.提高系統(tǒng)可靠性的改進(jìn)

經(jīng)過十年的使用，感覺水閘自動(dòng)化系統(tǒng)應(yīng)充分考慮行業(yè)特點(diǎn)及對(duì)系統(tǒng)可靠性的特別要求，不能完全依賴自控設(shè)備而取消了純手動(dòng)控制環(huán)節(jié)。

（1）數(shù)據(jù)采集與處理；

主控級(jí)自動(dòng)從各現(xiàn)地控制單元采集各種實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)（包括各閘門、啟閉機(jī)電機(jī)、油泵、柴油發(fā)電機(jī)、配電設(shè)備等設(shè)備實(shí)時(shí)運(yùn)行參數(shù)、狀態(tài)信號(hào)），掌握各設(shè)備動(dòng)作情況，收集報(bào)警信息；對(duì)各孔閘門計(jì)算實(shí)時(shí)過閘泄流量，至少能夠保存一年內(nèi)給定時(shí)間段的過閘總泄流量和全年的累計(jì)泄流量。對(duì)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和歷史數(shù)據(jù)按要求進(jìn)行篩選整理，并存入數(shù)據(jù)庫。

（2）安全運(yùn)行監(jiān)視；

安全運(yùn)行監(jiān)視包括各設(shè)備運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改、狀變監(jiān)視、越限檢查、過程監(jiān)視、趨勢分析和監(jiān)控系統(tǒng)異常監(jiān)視。

1）運(yùn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視及參數(shù)在線修改：運(yùn)行值班人員通過LCD對(duì)系統(tǒng)內(nèi)各主設(shè)備的運(yùn)行狀態(tài)和運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視控制及在線修改參數(shù)。

2）狀變監(jiān)視：發(fā)生自動(dòng)狀變和受控狀變時(shí)，在LCD上顯示。

3）越限檢查：檢查設(shè)備異常狀態(tài)并發(fā)出報(bào)警，異常狀態(tài)信號(hào)在LCD上顯示并記錄。

4）過程監(jiān)視：當(dāng)閘門上升或下降指令下達(dá)后，監(jiān)控系統(tǒng)能自動(dòng)顯示相應(yīng)的設(shè)備操作監(jiān)視畫面。

5）趨勢分析：對(duì)某些運(yùn)行參數(shù)的變化如水庫水位、泄洪量、閘門開度、液壓系統(tǒng)油壓等進(jìn)行趨勢分析，及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障征兆，越限報(bào)警，自動(dòng)顯示、記錄和打印。

（3）實(shí)時(shí)控制和調(diào)節(jié)

監(jiān)控系統(tǒng)按照閘門當(dāng)前運(yùn)行控制方式和預(yù)定的決策參數(shù)進(jìn)行控制調(diào)節(jié)，滿足各閘門的實(shí)時(shí)控制要求。操作員通過操作員工作站的顯示器、鍵盤等，對(duì)監(jiān)控對(duì)象進(jìn)行下列控制與調(diào)節(jié)，但不限于此。

1）對(duì)運(yùn)行設(shè)備控制方式的設(shè)置

主控計(jì)算機(jī)/現(xiàn)地控制單元控制方式設(shè)置

運(yùn)行設(shè)備自動(dòng)/手動(dòng)控制方式設(shè)置

2）對(duì)單孔閘門操作

運(yùn)行人員通過主控計(jì)算機(jī)或現(xiàn)地控制單元進(jìn)行操作，完成對(duì)閘門的控制與調(diào)節(jié)，并保持在成組操作過程中，成組運(yùn)行的各閘門之間的協(xié)調(diào)性。

3）控制和開度調(diào)節(jié)

系統(tǒng)根據(jù)預(yù)定的原則及運(yùn)行人員實(shí)時(shí)輸入的命令，進(jìn)行閘門正常升降、停機(jī)等操作，發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)停止閘門運(yùn)行。

在開機(jī)過程中，能顯示閘門當(dāng)前實(shí)際開度和各主要啟閉設(shè)備依次推進(jìn)過程和執(zhí)行情況，記錄操作的時(shí)間和檢測操作是否成功。

系統(tǒng)可由升降命令或設(shè)給定值的方式進(jìn)行閘門的自動(dòng)調(diào)節(jié)。

系統(tǒng)能實(shí)現(xiàn)新泄洪隧洞工作門、事故門互鎖和聯(lián)動(dòng)。

4）0.4kV進(jìn)線開關(guān)以及其他重要開關(guān)的合/分及閉鎖；

5）閘門開度、閘門荷重、液壓系統(tǒng)油壓、水位差以及電流、電壓等測量顯示

6）各種整定值和限值的設(shè)定

顯示器的顯示圖形、表格、參數(shù)限值、報(bào)警信息、狀態(tài)量變化等畫面和表格、報(bào)表的選擇與調(diào)用；

7）打印記錄

8）報(bào)警復(fù)歸：當(dāng)設(shè)備發(fā)生事故或事件后，在LCD上自動(dòng)推出事故或事件畫面發(fā)出報(bào)警信號(hào)，當(dāng)運(yùn)行人員已了解事故或事件的情況后，可對(duì)報(bào)警信號(hào)手動(dòng)復(fù)歸。

（4）記錄、報(bào)告

對(duì)所有監(jiān)控對(duì)象的操作、報(bào)警事件及實(shí)時(shí)參數(shù)報(bào)表等記錄下來，并能以中文格式在LCD上顯示，在打印機(jī)上打印。打印記錄分為定時(shí)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。

（5）事件順序記錄

可對(duì)整個(gè)閘門系統(tǒng)主要設(shè)備的事故及故障信號(hào)、監(jiān)控系統(tǒng)的故障信號(hào)等進(jìn)行事件順序記錄。根據(jù)故障信號(hào)發(fā)生的時(shí)間順序，記錄發(fā)生的故障信號(hào)的名稱、變位時(shí)間，顯示、打印和存檔。時(shí)間包括年、月、日、時(shí)、分、秒。

四、結(jié)束語

綜上所述，水閘操作自動(dòng)化系統(tǒng)是一個(gè)整體水閘作業(yè)體系中不可或缺的重要部分。雖然近年來我國的水閘操作自動(dòng)化系統(tǒng)已經(jīng)開始有了初步的規(guī)模建設(shè)，但是還是存在許多需進(jìn)行改變和完善的問題。我們需及時(shí)的總結(jié)前期經(jīng)驗(yàn)，統(tǒng)籌計(jì)劃，科學(xué)合理地進(jìn)行設(shè)計(jì)，提高閘門控制的安全性、可靠性

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