节制闸闸门计算机监控系统探讨

金剑

节制闸闸门计算机监控系统探讨

金剑

节制闸闸门计算机监控系统需充分遵从技术先进性、运行稳定安全可靠性、操作维护简便性、经济实用的高性价比等原则加以考虑设计实施。计算机监控系统网络结构现多采用自动化领域国际最先进的工业以太网和现场总线分布式开放结构。系统投运后应实现“无人值班，少人值守”的功能要求。

一、系统概述

节制闸闸门计算机监控系统采用开放式全分布系统结构，分设主控级和现地单元控制级。

1.主控级

节制闸闸门控制中心由操作员工作站以及外围设备等组成。作为节制闸闸门的控制核心，操作员工作站主要完成闸门的运行自动化及其管理，包括闸门启闭控制，历史数据存档、归类、检索和管理，运行报表生成与打印。人机接口功能是完成设备运行的实时监视与控制，直接在显示屏上显示刷新来自现地控制单元LCU的实时信息。

2.现地单元控制级

在节制闸闸门生产现场，系统按被控制对象设置现地控制单元。在现地控制单元屏上都配有触摸屏，可显示每个闸门的开度和荷重；在闸门动力箱上每个闸门还配有常规控制按纽，使运行人员能独立于PLC直接对闸门进行操作。

3.系统连接

系统主控级单元各计算机通过TCP/IP高速以太网连接，并与节制闸闸门计算机监控系统相连。主控级与现地控制单元级之间采用以太网连接，网络介质采用光缆。现地单元控制级优先主控级。

二、控制权限

控制权分枢纽调度控制室、节制闸闸门控制中心、节制闸闸门控制室、现地LCU四级。枢纽调度控制室控制指在枢纽调度控制室操作员工作站上的操作，节制闸门控制中心控制指在节制闸控制中心操作员工作站上的操作，节制闸门控制室是指在节制闸操作员工作站上操作，现地控制指在现场LCU屏上的操作。控制权优先顺序为现地、闸门控制室、节制闸控制中心、枢纽调度控制室。监控系统保证在进行控制权切换时闸门运行无扰动。

三、系统设计原则

闸门自动监控系统工程本着安全可靠、经济实用的原则，按计算机监控系统为主的指导思想进行总体设计和系统配置。系统投运后可满足“无人值班、少人值守”的要求。设计原则为：

（1）采用全计算机监控、现地手动控制方式。

（2）监控系统可以满足快速可靠，经济实用，便于扩充、升级等基本原则，并充分体现其先进性，采用分布开放式系统结构。

（3）监控系统上位机与现地LCU之间采用以太网，现地LCU与现场测控元件采用工业总线结构，现地控制单元和中控室计算机之间进行通信，实现数据监测、监控和监视功能。

四、监控对象

计算机监控系统分现地监控、远方控制，具体为：闸门启闭机现地监控及闸门开度监测，闸门启闭机远方控制室监控及闸门开度监测，进线开关的合/分情况采集。

五、运行控制方式

计算机监控系统的所有数据能快速、准确地传输到控制中心，并可通过控制中心计算机与上级防汛调度系统连接。

控制方式可分为：

1.远方控制

能在中控制室对接入本系统的节制闸进行远方监控，操作过程中有对话框事先提示。闸门位置可以实时反馈，运行故障能及时报警。

2.现地控制

在现地控制单元，可以通过现地LCU上触摸屏控制闸门启闭。在闸门动力箱上每个闸门还配有常规控制按纽，使运行人员能独立于PLC直接对闸门进行操作。

3.远方控制与现地控制转换

现地控制单元控制柜上装有转换开关，实现现地控制与远方控制相互闭锁，并在现地切换。现地控制时，可以在现地控制屏显示控制信号、运行状态信号并送至主控级，现地控制优先于远方控制。

六、闸门启、闭操作

（1）进行手动或自动启（闭）闸门操作，预置闸门开度值，送出启（闭）信号，启门（闭门）中间继电器动作，驱动交流接触器动作，电机重载启动，卷扬启闭机上拉（下放）闸门，闸门进行开启（关闭）。

（2）闸门开启（关闭）过程中，闸门开度仪进行闸门开度实时检测比较，当｜预置值－测量值｜≤预置常数（△＆），停止中间继电器动作，断开交流接触器，闸门停止。

（3）闸门开启（关闭）过程中，同时进行电动机用电回路的电流监测、供电回路的状态监测、电动机保护回路的状态

监测等，当发现事故时立即报警并按规程作相应处理。

七、安全连锁保护

（1）开度超上限、下限，PLC都立即停机并报警。

（2）配电主变高低压侧供电系统不正常（超限或继电保护动作），PLC立即报警并按规程处理。

（3）热继电器动作，PLC立即报警。闸门启闭控制回路工作不正常，PLC立即报警。

八、安全运行监视、记录及报告

安全运行监视包括各设备运行实时监视及参数在线修改、状态监视、越限检查、趋势分析和监控系统异常监视。

1.运行实时监视及参数在线修改

运行值班人员通过CRT对系统内各主设备的运行状态和运行参数进行实时监视及参数在线修改。

2.状态监视

发生自动状态变化和受控状态变化时，均在CRT上显示。

3.越限检查

检查设备异常状态并发出报警，异常状态在CRT上显示并记录。

4.过程监视

当闸门上升或下降指令下达后，监控系统显示相应的设备操作监视画面。画面能以流程图的形式实时显示全部工况执行过程中每一步骤及执行情况，提示在工况执行过程受阻时的部位及其原因，并进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作。

5.趋势分析

对某些运行参数的变化进行趋势分析，及时发现故障征兆，越限报警，自动显示、记录和打印。

6.监控系统异常监视

监控系统的硬件或软件发生事故立即发出报警信号，并在CRT显示及打印记录，指示故障部位。

7.记录和报告

记录、报告的主要内容包括所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等，并能以中文格式在CRT上显示，在打印机上打印。打印记录分为定时打印记录、事故故障打印记录、操作打印记录及召唤打印记录等工作方式。按时、日、月生成各种统计报表，也可根据操作员的指令随时生成各种报表。记录重要监视量的运行变化趋势。

九、数据通信

预留与上级防汛调度中心的通讯接口。主控级单元与现地控制单元通信，向各现地控制单元发送指令，并接收各现地控制单元上送的各种信息。

十、系统诊断

1.硬件故障诊断

系统设备硬件故障诊断包括对工作站计算机及外围设备、通讯接口、通道等的运行情况进行在线和离线诊断，故障点诊断到模块。当诊断出外围设备故障时，能自动将其切除并发出信号。

2.软件故障诊断

软件运行时，若遇故障应能自动给出故障性质及部位，并提供相应的软件诊断工具。

在系统进行在线诊断时，不影响计算机系统对设备的监控功能。

十一、结语

节制闸门计算机监控系统实现闸门控制自动化，减轻了闸门控制操作人员的劳动强度，提高了闸门控制的精度，为防洪、节流、保障人民的生命财产安全及生产生活用水提供了保障■

（作者单位：安徽省蚌埠闸工程管理处 233000）