基于GEN64的三維泵閘控制系統在三陵河閘站的應用

王文勇 貢錦煒 殷琳

【摘 要】 為了實現三陵河閘站安全、可靠、真實的三維泵閘監控，基于GEN64軟件平臺導入3D建模，建立實時的三維場景監控。本文闡述了三陵河自動化監控系統的系統結構、實施方法、硬件配置和自動化軟件實現功能等內容。從實際運行來看，系統穩定可靠，較好地滿足了泵閘實時三維控制、遠程瀏覽的需要，符合三維監控的相關應用要求，值得推廣應用。

【關鍵詞】 三維監控；上位機軟件

[Abstract] In order to realize the safe， reliable and real three-dimensional monitoring of Sanlinghe sluice station， a real-time three-dimensional scene monitoring system was established by importing 3D modeling based on GEN64 software platform. This paper expounds the system structure， implementation method， hardware configuration and automatic software function of Sanling River automatic monitoring system. From the actual operation， the system is stable and reliable， which satisfies the needs of real-time three-dimensional control and remote browsing of pump gates， meets the relevant application requirements of three-dimensional monitoring， and is worth popularizing.

[Keywords] three-dimensional monitoring， upper computer software

1 引言

GEN64是業內第一個內核級全64位、基于.NET Framework、WPF和全矢量2D/3D的自動化系統監控和管理可視化平臺，產品也是業內首家獲得了B-AWS、OPC-UA認證的行業軟件，確保了GENESIS64可以完美集成包含BACnet對象、趨勢、報警等在內的BACnet協議。GENESIS64獲得了OPC基金會的認證并能完美兼容OPC-UA協議。OPC-UA是結合了WPF優勢的基于安全性、健壯性和靈活性的Web Service。真正做到了“OPC-to-the-Core?”，是典型的第四代基于標準協議的數據采集方式和全新展現方式的可視化平臺。

三陵河泵閘計算機監控系統選用基于GEN64軟件平臺的3D插件功能導入工程模型來完成對三陵河閘站設備的監控。

2 系統概述

2.1 工程簡介

三陵河閘站閘外通丹金溧漕河，閘內與三陵河連接，是一座具有防洪、排澇等綜合功能的水工建筑物。其中，節制閘單孔凈寬8.0米，設計過閘流量為93.36立方米，閘兩側共布置4臺軸流泵，總裝機容量1520千瓦。閘站建成后，將有效降低受災面積和時長，受益面積25.33平方公里，涉及人口1.4萬余人。同時，還具有改善區域水環境和保證農業灌溉的綜合效益。

基于GEN64軟件平臺三維泵閘控制系統監控設備包括4套高壓電機水泵設備、5臺卷揚啟閉機閘門、供排水輔機設備、10kV高壓相關所站變開關柜、0.4kV低壓進線等開關柜等。整個自動化系統冗余環形以太網組網，由GEN64軟件平臺開發的泵閘控制軟件，并留有水利局遠程訪問接口。

2.2 控制系統

三陵河控制系統是由PLC系統和三維泵閘軟件系統組成。系統能滿足三陵河閘站的運行需求，由 PLC完成對相關設備工藝流程的邏輯控制，對水泵電機、啟閉機閘門、供水泵等設備及對應電氣設備的開停之間的邏輯聯鎖控制、保護，對采集的上下游水位、溫度、管道壓力、電參數等進行監視并記錄入庫，同時在三維泵閘軟件系統的3D建模對應頁面進行設備對應位置數據顯示、報警和打印報表等。系統結構圖如圖1。

3 系統組成

3.1 PLC系統

PLC是專為過程控制而設計的通用邏輯控制平臺，有強大的內部存儲執行邏輯運算等功能，三陵河閘站PLC系統設置為4臺主機2套、公用設備1套、節制閘1套，并由全部自帶網絡接口的控制裝置來通過網絡通訊完成整個三陵河閘站相關設備的聯動控制、預警等運行功能。該系統經運管單位延陵水利站運行及汛期開機考驗，PLC系統設備配置完全滿足三陵河閘站自動化系統的運行需求。

3.2 三維泵閘軟件系統

監控系統組態軟件采用基于GEN64的3D功能組件的應用軟件，在三陵河中控室配有安裝GEN64軟件的兩臺工業級監控主計算機。監控主計算機，一主機一備機，實現三陵河三維泵閘控制系統的控制、數據采集和處理、存儲數據，實時運行數據的圖表、曲線的生成，錯誤信號的分析處理等。

4 軟件系統

4.1 控制方式

泵閘控制系統實行調度中心控制、閘站自動控制和現地手動均具備的控制方式，來確保整個泵閘設備的安全、可靠運行。

現地手動控制：在設備檢查、維修、調試或閘站自動控制功能損壞時，可使用現場設備的觸摸屏或按鈕來完成設備手動單機無邏輯控制。

閘站自動控制：操作人員在中控室通過基于GE64開發的三維泵閘控制系統下發開停機指令，軟件系統通過光纖鏈路實現指令下發，設備根據邏輯流程完成自動啟停。

調度中心控制：丹陽市防汛調度控制中心的專用防汛調度工作電腦，經防汛光纖專網與三陵河三維閘站監控系統通訊，實現中心對閘站的遙信、遙測、遙控。

4.2 三維泵閘監控軟件

GraphWorX64是GENESIS64產品套件的核心。它引進GENESIS64各個組件比如從SNMP或BACnet設備，AlarmWorX64報警和TrendWorX64趨勢的內容。GraphWorX是一種功能強大的人機交互界面和SCADA數據可視化工具。這些圖形在縮放時不會丟失細節。它讓用戶可以構建描繪現實世界的畫面，允許植入TrendWorX64瀏覽器和AlarmWorX64瀏覽器來幫助你看到直觀的項目運作。

GraphWorX64配置使得所有項目快速和容易。用戶可以通過GraphWorX64符號庫，圖庫和模板以及配置默認設置來重復創建同樣的物件，而無需逐一修飾。

支持創建豐富的，身臨其境的真三維化界面。使用Windows Presentation Foundation（WPF）創建真實的3D世界，并獲得真正的360度對資產的瀏覽。用戶可以結合2D和3D功能將二維的畫面植入到3D的物件之中。你也可以將三維的物件放在二維的畫面之中。還可以用矢量畫面做出逼真的實物畫面，通過WPF在網站上瀏覽。

泵閘控制軟件為控制中心的操作人員提供了直觀的3D可視化控制界面。可視化控制界面整合了操作人員所需的各類信息，控制軟件可以將設備實時數據用圖形圖案方式顯示在3D動態動畫界面中，以實現整個三陵河閘站監測的直觀效果，軟件可以達到最優的通訊能力和閘站建設需求的各類控制調度功能。

3D泵閘監控系統運行畫面見圖2。

5 通訊網絡

三陵河泵閘監控系統網絡采用光纖以太網環網，經過工業網絡交換機內置的支持Real-Time RingTM實時環特有技術的光纖LC接口組建以太環網，為三陵河泵閘現場控制設備提供自修復且冗余的網絡鏈路。

6 系統特點

（1）采用支持Real-Time RingTM實時環特有技術光纖以太冗余環網結構，提高可靠性、穩定性及快速自我修復性。

（2） GEN64軟件通過三維組件導入三維建模軟件中的模型和動畫，同時完成閘站設備運行數據采集與處理。以真實生動的三維形象效果展示，通過設備與數據的結合展示方式令操作人員更易了解和管理。

三陵河泵閘監控系統經過延陵水利站運行及汛期開機考驗，運行正常，性能穩定，完全滿足泵閘站類型工程運行需求，三維泵閘自動化控制系統為今后同類型閘站使用起到了示范作用，為項目組織設計提供很好借鑒。

參考文獻：

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