PLC监控技术在某水闸的应用

PLC监控技术在某水闸的应用

摘要：某闸枢纽工程属某市城市防洪骨干工程，站址位于某市龙溪港和三里桥港交叉处，其主要功能是抵挡某城外水系的洪水来袭，并将城区涝水及时向外排出，对某城区范围内的防洪、抗涝、抗旱等方面起到重要作用，而其自动化监控的实现为浙北地区率先实现水利现代化迈出了坚实的步伐。

关键词：PLC可编程序控制器 远程操作 数字输入 数字输出 模拟输入 模拟输出

前言

某闸枢纽工程属某市城市防洪骨干工程，站址位于某市龙溪港和三里桥港交叉处，其主要功能是抵挡某城外水系的洪水来袭，并将城区涝水及时向外排出，对某城区范围内的防洪、抗涝、抗旱等方面起到重要作用，而其自动化监控的实现为浙北地区率先实现水利现代化迈出了坚实的步伐。

1. 水闸概况

某闸枢纽工程分为三个相对独立部分，一座单孔12米水闸位于中央，闸体两翼各设有3台1200ZLB轴流泵的排涝泵站；闸门采用平板钢闸门，启闭形式采用上提式双顶点垂直液压式启闭机QPPYI—2X340（两只液压缸操作一扇门），两套液压泵组配套异步电动机Y180L——4（—380V，2X22KW），且为一开一备；泵站为拍门断流形式，水泵配套电机为异步电动机JSL-14-12（~380V/6X210KW）。某闸枢纽工程的设计起点高、标准高为实现闸门及泵站的自动化监控提供了有利条件。

2.自动化监控设计

2.1某闸枢纽工程的自动化监控的技术指标：

1) 实现闸门及6台轴流泵的远程监控

2）实现闸门的自动开启、关闭。闸门开度控制精度为+1厘米，左右双吊点油缸偏差不超过5厘米。

3) 运行过程中严密监视、监测变压器、电机、直流系统、技术供水系统、内外河水位、河道畅通情况等关键部位的运行状况及重要电量、非电量参数等实时运行数据的保存。

4) 按照正常、报警、跳闸三级设定机组的保护要求，防止失误操作。

5) 系统故障自诊。

2.2自动化监控设计

见图像监控系统方案结构图

3. 自动化监控系统的构成

3.1设备配置

某闸枢纽工程自动化系统主要由下列设备组成：计算机监控台，7套控制单元（LCU），6套电机软启动控制柜及电缆 ，1套现场图象监控系统 ，水位传感器及其他。

3.2系统构成

计算机监控系统采用符合国际开放系统标准的开放、分层分布式计算机监控系统为主，常规设备控制为辅的监控方式。计算机系统预留遥控、遥调的功能接口，以保证系统中采用不同计算机时的互操作性和系统扩展、设备更新时的可移植性。

监控系统从结构上可分为主控制级和现地控制单元级。主控制级负责完成泵站机组、工作闸门、供配电设备、公用设备和水闸等的监视和控制；各现地控制单元能对所管辖的生产过程进行完善的监控，它们通过输入、输出接口与生产过程相连；通过通讯接口及相关设备与主控制层交换信息。现地控制单元对主控制层具有相对独立性，能脱离主控制层直接完成生产过程实时数据的采集和预处理，各设备状态监视、调整和控制等功能。

3.3基本功能

A．数据采集与处理功能

对输入模拟量、输入开关量、温度量、保护事件、电气量进行数据采集和处理。具体功能包括：

① 光电隔离，接点防抖动处理功能；

② 具有硬件和软件滤波，基准时间补偿功能；

③ 数据有效性、合理性判断；

④ 启动相关量功能（如启动事故数学顺序记录、发生事故报警音响，画面自动推出以及自动停机等），

⑤格式化处理及存储实时数据功能

B．运行监控和事件报警

①计算机监控系统可以使运行人员通过CRT对全站各主设备的运行状态及停运状态进行实时监视、实时显示。

②监控系统对越限及复限参数数据作相应的处理、自动显示、记录和打印；对于重要数据的存储及召唤显示：启动相关量分析功能，作故障原因提示，具有趋势报警功能。

③事故顺序记录、追忆及相关量记录。　　　　　　　　　　　

C．控制与调节

中控室值班人员通过主控机人机接口对设备进行自动完成开、停 机；调节机组联合运行的投/切；根据内、外河水位和排涝时间推荐机组最佳、最经济运行方式。

D．人机接口，数据通信

画面显示是计算机监控系统的主要功能。它通过包括枢纽主布置图、单线图、泵站剖面图、电器主接线图、棒形图、曲线、各种语句、表格等各种动态的图形来表示整个闸站各设备的实时状态，给人以生动、直观的操作效果，并使运行人员在线调整画面、投退测点，修改参数等，对于每个操作对象都有对应的弹出操作面板，有口令方能进行操作，防止误操作。

预留与调度中心的通信接口，将来可以实现遥视、遥测、遥调、遥信、遥控的五遥功能。并利用互联网实现“遥诊”的第六大功能。

4.实际运用

1.由于该操作系统是标准的WINDOWS操作系统，界面采用全中文式，所有工艺过程均有生动的动画展示，操作员很方便上手、发布操作指令、排除故障。并且可以自教自学，缩短了人员培训时间。

2.由于该系统采用六画面监控图象并且可放大缩小画面，使操作员很容易统览全局，与传统人工观察相比，即减少人力又使安全系数大大提高。

3.与传统控制相比，该系统自动生成各类运行记录报表，减少了工作量，使运行资料进一步规范化，管理工作上了一个新台阶。

4.与传统继电器控制系统相比，该系统元件相对减少，故障点少，维护更方便，减轻了主汛期的维护养护压力。

5.某闸枢纽工程在完成自动化建设后，综合效益明显，尤其在运行管理过程中。

项目内容

人员编制

运行成本

信息执行、反馈效率

计划运行

8人

约65万

电话方式

实际运行

3人

约30万

网络在线

并在后来城北、城南水闸的改扩建工程中综合效益得到了充分体现，城区水、旱涝等基本信息得到及时反馈，并大大节省了人事编制和运行管理成本，基本消除了信息在运行管理过程中的时间差，真正做到了实时监控和决策。

5.结论

1.计算机监控系统的运用，对传统的运行进行了改造，实现了水闸、水泵的自动化控制，极大的提高了系统运行的安全性和可靠性。

2.监控系统自建成投运以来，按照水管工程“管养分离”的体制要求实现了“无人值班，少人值班”的基本目标。取得了明显的经济效应。

3.监控系统的运用，为全市防汛系统的自动化、信息化建设进行了有益的探索，为同类工程建设提供了宝贵的经验，并且在城北、城南水闸的改扩建中该新技术得到了推广和运用。

4.计算机通信技术、多媒体图象、网络数字技术等高科技技术以及自动化控制技术的运用，提高了全市水利建设与工程管理的水平，为某市城市防洪工程建设自动化、现代化奠定了良好的基础。

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