计算机控制系统在复新河闸中的应用

赵传安 王 敏 宋宗伟

一、概况

复新河闸位于山东省鱼台县，座落在南四湖支流复新河上，是南四湖边界大型水利工程之一，以防洪、灌溉为主，兼有航运综合效益。该闸1980年11月开工，1981年12月竣工，2004～2007年淮委沂沭泗局对其进行了加固改造。该闸设有23孔6m×3.2m平面工作钢闸门，其中5孔是灌溉孔。

二、监控系统配置情况

复新河闸计算机监控系统由主控级和现地级设备组成。主控级的微机监控设置两套，一套布置在左桥头堡二层配电室内，另一套布置在管理区办公楼的控制室；主控级的PLC柜只设一套，放在左桥头堡二层配电室。现地级设备每两孔闸门设置一套，只有第23孔闸门单独设置一套。

主控级设备主要由工控机、CRT彩显、打印机、键盘、鼠标、UPS电源、PLC柜等组成；现地级设备主要由PLC测控单元、操作面板、有关非电量传感器等组成。整个监控系统数据通信方式采用RS485总线。

启闭机旁、配电室等均设有语音电话，以满足运行时通话的要求。

管理区办公楼的主控级设备设有通讯接口，以满足与上级管理部门数据通信的要求。

主控级设备主要负责现场设备的检测显示、控制、报警、运行管理和报表打印等。现地级设备包括12台独立的PLC控制系统。每两个闸门PLC配置一块现地操作屏，用于现地控制及设备实时工况监视。闸门的控制方式有：手动控制、闸门PLC屏操作面板控制和计算机监控系统集中控制3种控制方式。在计算机监控系统网络正常情况下，运行监控通过计算机监控系统集中控制来实现。在网络中断的情况下，运行监控可通过现地操作操作面板实现。

三、监控系统主要功能

（一）主控级设备的功能

1.数据采集。定时采集所需要的现地监控单元的实时信息以及各种计算、综合和统计信息，并存入数据库。

2.数据处理。生成多种数据表，供显示、打印和查询用。

3.远方控制和操作控制的项目有：

（1）23孔闸门的监控；

（2）12组测压管的监控和观测。

4.人机交互接口。

5.生成报表。

（二）现地控制级设备的功能

1.接受集中控制层指令并向集中控制层传送数据。

2.现地单元内部自成一个独立的系统，通过现地的操作面板，可以完成相关设备的监控。

（三）应用软件的功能

应用软件中闸门控制是核心部分。包括单孔和多孔2种模式。单孔控制可对单个闸门进行任意开度的启闭；多孔控制可对多个闸门进行控制，用户可自己选择要启闭的一组闸门。自动控制则是根据要泄的水流量及当时的库水位，自动计算出要启闭的总开度，并根据闸门调度规程选择一组可远程启闭的闸门进行自动控制。

四、监控系统的配置

（一）回路设置

低压配电屏的所有馈电及进线回路均设有自动空气开关作为短路和过载保护。其中主要回路三相自动空气开关选用电动操作型，屏面设有按钮及信号灯，可从屏前进行控制，并将控制及信号接点引入PLC柜，从PLC柜和微机监控装置上均可实现监控。配电屏的两电源进线回路设有主、备电源自动切换的电动操作转换开关，能在电网停电时，断开变压器回路，自动合上柴油发电机回路，并发信号给PLC柜；当电网来电时，又能自动切换回变压器回路，并发信号给PLC。配电屏的主要回路设有电流表，母线设有电压表，可就地显示电流电压，表计能输入4～20mA信号至PLC柜，通过PLC柜接入微机监控装置进行显示。

（二）微机监控装置

微机监控装置设置2套，分别布置在左桥头堡二层的配电室和管理区办公楼控制室。每套微机监控装置由工业控制主机、CRT、键盘、鼠标、打印机、UPS 电源等组成。工业控制主机的CPU为TH-4U型，PenteiumⅣ3.2GHZ以上，内存512MB，硬盘120G,光驱52XCD-ROM。打印机为激光式。UPS电源容量为1kVA，放电时间大于0.5小时，波形失真度不大于3%。

微机监控装置通过RS485总线与PLC屏连接。

管理区的监控装置预留两个通信接口，通过MODEM与市话连接，即插即用。具备权限限制功能，有授权的上级调度部门及行政部门可通过网络实现远方监控及数据通讯。

在节制闸左桥头堡二层配电室或管理区的控制室可用键盘、鼠标在彩色监视器上任意设定闸门提升（或下降）高度，发出开机指令启闭机即可运行，闸门提升（或下降）到设定高度时自动停机，并发出信号。也可根据运行管理的要求，通过程序设置自动依次开启或关闭所有闸门。

PLC控制柜柜体采用Pentair型工业柜。柜内带WK1型温度控制器和通风电扇。柜内设安装板和操作面板各一块。上下游水位显示仪和PLC的液晶显示器等装在操作面板上，PLC装在安装板上。柜内PLC选用Compactlogix型可编程控制器，并配带63色液晶触摸显示屏。PLC通过RS485总线与各机旁箱内的PLC连接，可完成机旁箱内PLC所有的功能。PLC通过RS485总线与上机位连接，将数据上传，在上位机上可进行远方控制和信号监视。

五、监控系统与其他系统的通信

（一）与水位遥测系统通信

在上下游水流稳定的地方设置水位监测井，水位传感器装于测井内，通过埋地信号电缆将信号送至桥头堡配电室的水位显示仪。水位显示仪可就地显示水位，并能输出4～20mA信号至柜内PLC进行显示或上传。

（二）与扬压力传感器通信

每两孔设一处扬压力观测点，一处装设三套传感器，装于闸墩预埋的测压管内，通过信号电缆将信号送到机旁箱内的扬压力显示仪。显示仪能就地显示水位，并能输出4～20mA信号至箱内PLC进行控制、显示或上传。

六、结语

复新河闸计算机监控系统投入使用的效果表明，系统规划和设计合理，运行稳定，满足设计要求，对于提高闸门运行的稳定性、安全性和可靠性，保证复新河闸的安全管理起到了积极作用■