怀洪新河山西庄闸工程运行管理实施自动化控制改造的设想

2012-01-26张体育

治淮 2012年4期

张体育

一、工程概况

怀洪新河山西庄闸位于怀洪新河香（涧湖）沱（湖）引河与五（河）固（镇）公路交汇处，距五河县城西约14km。该闸主要承担香涧湖和沱湖分蓄、引水、航运等任务，并具有分洪、排涝功能。设计分洪时最大流量1150m3/s，5年一遇排涝流量420m3/s，该闸工程等级为II等二级，投资1691万元。该闸为开敞式钢筋混凝土结构，共7孔，单孔净宽10m，并在水闸中孔设置通航孔，通航孔为钢筋混凝土U型结构，闸室长24m，净宽10m。通航孔上闸首利用节制闸工作门，下闸首闸门为新建，闸门及启闭机型号同上闸首闸门。

二、工程运行管理的现状

安徽怀洪新河五河县山西庄闸管理所成立于2000年3月，为安徽怀洪新河五河县河道局直属单位，主要负责山西庄闸的日常运行管理及养护维修工作。由于受编制所限，管理人员较少，无法满足日常管理工作需要。在日常管理及闸门操作工作中亟待改造为自动化控制方式以满足日常运行管理工作的需要。

三、自动化控制改造设想

1.必要性

山西庄闸建于1998年，闸门监控系统原设计是现地控制为主，强电集中控制为辅，用设计信号灯等显示闸门位置与其他开关量信号，闸门开度只在现场有模拟量显示，无法传输采集模拟量，必须人工进行现场启闭操作。

2.可能性

目前，随着计算机技术的快速发展和SCADA等工业控制技术的日趋成熟，采用计算机、PLC、网络、智能闸门测控仪（开度仪）、旋转编码器、闸位传感器、水位计、上位机监控软件等多种现代技术，闸门的远程实时监控已经普遍应用。

3.优越性

闸门自动化远程监控系统就是通过计算机监控系统采集闸门上下游水位、闸门状态、开度、荷重、运行实时工况的视频图像等信息，并根据实测水文资料，通过上位机监控系统软件的分析、判断、计算，进行科学控制调节，从而实现闸门的优化、安全、经济运行。采用计算机人机界面的操作方式，控制方式以远程监控为主、现场就地控制为辅，从而实现远程集中控制、实时监视设备运行，力争实现闸门调度无人值班、少人值守的自动化目标。

四、远程监控系统构成

1.系统组成

闸门远程监控系统主要由数据采集系统、启闭控制系统、安全保障系统、视频监视系统、语音报警系统、WEB发布系统等几部分组成。

数据采集系统负责上下游水位、闸门开度等开关量和模拟量的采集；启闭控制系统负责闸门升、降、停的控制；安全保障系统则是确保闸门运行时，无论出现任何非正常工况都可以迅速地安全终止操作，保护设备安全；前台计算机监控系统主要负责对采集的数据进行处理、分析、判断，提供较为直观友好的人机界面；语音报警系统除了对设备运行异常情况进行报警外，还可以在闸门启闭前进行语音提示；WEB发布系统则可以对闸门的运行工况，如水位、流量、开度、运行孔数、荷重等参数进行对外发布，以供其他人员浏览；视频监视系统负责摄取和存储启闭机房内外、上下游河道等重点监控点的图像，并同时具备通过IE进行远程WEB浏览功能。其中数据采集系统由各种传感器完成；启闭控制系统由PLC完成；安全保障系统由数字电子限位、机械限位、机械荷载超限、工作超时、启闭机过电流、方式闭锁等多重保护功能组成，确保闸门运行安全可靠；计算机监控系统、语音报警系统、WEB发布系统由前台监控计算机完成；视频监视系统及远程浏览可以通过硬盘录像机实现。

上下游水位、闸门开高、荷重等以4～20mA模拟量格式送至PLC，闸门位置等开关量信号同样由PLC采集。用硬盘录像机视频进行监控、采集、传输、发布，这种控制方式远程计算机可以通过IEC60870-5-103、IEC60870-5-104 控制现地计算机完成闸门控制调度，但鉴于PLC与硬盘录像机具备了以太网通讯接口，因此推荐远程计算机直接控制PLC，这种方式更直接、更可靠。

2.现地级的控制设备

PLC作为工业控制的现场重要单元（LCU），具有强大的逻辑功能、稳定性、抗干扰能力。通过PLC来实现闸门的远程监控，无论是技术先进性还是远期投资效益都远非其他设备可比。另外工业以太网技术日趋成熟，基于MODBUS TCP/IP协议的工业以太网工控产品不断推出，更是极大地推动了工业领域远程监控方式的改变。网络结构可以是星形，也可以是环网；网线可以用多模光纤，也可以用超五类双绞线等。