南水北调泗洪船闸综合自动化控制系统

0 4 / 2 0 1 3 / Ch in a Com p ut e r&Co m mu n ica tion 8 1
Arti cial Intelligence 人工智能
作员工作站 下达的 指令，完 成现场设 备的自动 顺序控 制，包括 断路器 分、合，设 备启、停 等，并将 有关位 置、状态 、故障等 开关量 信号上 传后台工作 站，在监 控系统 故障状态 下，能够 独立维 持现场设 备的正 常运行，并通 过接受人工 就地操作指 令完成相应 控制程序。
6、闸 门工 作中和 动作 后需要 查询 各项记录，及时对船闸监控系 统运行情况 进行诊断， 确保系统不 带病工作；
7、阀门控制 和闸门控制 雷同，见图 4 所示。
图 4 阀门操作画面
8、报警查询 报警查询分 为状态查询 和历史查询 ，见图 5 所示。
图 2 监控画面
2、 进入船闸控 制界面，需 要登录监控 系统； 3、 在窗 口的 左上角 显示 主机 和从机 ，当操 作的 计算 机显示 为主 机时系统 才允许进 行操作， 从机作 监视，不 参与控制 。当主机 退出系 统或网 络中断， 从机自 动切换 成主 机；由窗 口的右 上侧 主 / 从 机图标 区 分； 4、画面 菜单包括：监控画 面、测 点一览、曲线查 询、报 表查询、 事件查询、报 警查询、状 态查询； 5、 在该 画面 上可以 实现 对上 下闸首 油泵 电机、 人字 门以及 阀门 进行监视 和控制， 启停步骤 为：根据 实际通 航要求， 开启相应 的油泵 和人字门 ，由计算 机进行操 作闸门 为双侧门 同时控制 ；在画面 上对液 压系统工 作参数、 闸门开度 、船闸 水位等进 行了直观 的显示 ；当有信 号变位或 数据数值 变化通 过画面字 体颜色变 换提醒 操作人员 ，同时伴
图 3 闸门控制画面
图 5 查询画面
从查询画 面中可以 判断出目 前系统各设备运行工况，是否具备自 动化操控条 件，蓝色闪 烁说明该信 号动作。
历史数据 查询需要 打开历史 数据库 服务器，把运行的数据存储在 服务器中 ，供查询， 对故障分析 ，事故诊断等提供数据支持。
系统特点 ： 船闸监控 系统采 用开放式、 分层分 布式设计；采用容错设计，保 证不会因 为任何 一个器件 发生故障 而引起系统误操作；采用网络结构 和成熟的标 准汉化系统 。 采用开放 系统总线 式网络， 既便于功能和硬件的扩充，又能充分 保护用户的 投资。 软件模块 化、结构 化的设计 ，使系统更能适应功能的增加和规模 的扩充。 现地 控 制 单元（ LCU） 采 用施 奈 德 Premium 系列 PLC，采用模 块化结 构，具有 自诊断功 能，即 使主控制级计算机发生故障，仍可通 过 LCU 的触摸控制 屏、控制开 关等对各现地设备进行监控。 系统实时 性好，抗干 扰能力强， 适应船闸的现场环境。 人机界面 功能强、操 作方便、简 洁、灵活，便于二次开发。
工程简介
泗 洪站枢纽 工程是南 水北调东 线工程的 第四梯 级泵站，设 计流量 1 20m3/s ，枢纽 位于 江苏省 泗洪县 境内。 泗 洪站枢 纽工 程包括 泵站、 排涝调节闸 、徐洪 河节制闸 、泗洪船 闸及引 河等调水 、排涝、 挡洪、 航运交通建筑物 。
船 闸综合自 动化控制 系统主要 由船闸计 算机监控 子系统、 船闸交 通指挥系统、通 航信号交通 指挥系统及 低压开关柜 及其电气设 备组成。
LCU
Pr e mium 系列PLC
10.4 12. 1" 触" 摸屏

手动急停 =
交直流双供电装置 上闸首L CU
图 1 系统结构图
LCU
Pr e mi um 系列PLC
10.4 12.1" 触" 摸屏
手动急停 =
交直流双供电装置 下闸首LCU
现地控制单 元设有“现地 / 远方”切换开关。在现地控制方式下， 现地控制 单元只 接受通过 现地级人 机界面、现地操作开关、按钮等发 布的控制 及调节 命令。主 控级只能 采集、监视来自现场的运行信息和 数据，而不 能直接对现 场的控制对 象进行远方控制与操作。
LCU 向上 通过 PLC 中内 置的 100M 快 速 以太 网口 与主 控级 上位 机通讯。LCU 配备 有现 地操作 按钮和 指示 元件及 12 寸触 摸屏， 当与 上位机系 统脱 机 时，仍 具 有的 监视 和 控制 功能 。PLC 与 触摸 屏 通过 RS48 5 串口通信。
LCU 主要完成 本单元的数 据采集及预 处理功能，同时也具 有控制、 操作及监视 功能。其 设计保 证当它与 系统脱离 后仍能 实现对现 地设备 必要的监视 和控制 功能，而 当其与系 统恢复联 系后又 能自动地 服从上 位机系统的控 制和管理。 具有以下功 能：
● 数据采集 ；●数据 处理；● 安全运行 监视；● 控制操 作；●人 机接口；●数 据通信；● 系统诊断； ●监控系统 操作功能
1 、双击 监控 系统 桌面启 动图 标，启 动船 闸计算 机监 控画 面，见 图 2 所示。
有语音 提示；闸 门开启和 关闭过 程中可由计算机随时下发停门命令保 证船闸 运行安全 ；需要注 意的是 人字门开启关闭不设有开度控制，只 有全开和 全关设置， 见图 3 所示 。
美国T SC c a ra t 5508以太网交换机
监控系统的结构和功能
南 水北调东 线第一期 工程泗洪 船闸工程 计算机 监控系统， 采用基 于 Win dows 操作 系统跨 平台 的全分 布开放 系统 结构 Wond erware 监控 系 统软件。
1 、系统结构 （图 1 系统 结构图） 泗 洪 船闸 自动 化系 统主 要由 船 闸计 算机 监控 系统 、LCU 现 地控 制系统、交 通信号灯、 广播系统等 组成。 2、监控系统 的功能 （1）计 算机 监控 系统能 实时、 准确 、有效 地完 成对 被控对 象的 安全监控。 其主要功能 如下： ①数据采集 和处理 ② 安全运行监 视 ③ 事件顺序记 录 ④ 事故、故障 报警及记录 ⑤ 控制操作 ⑥ 人机接口 ⑦ 数据通信 ⑧ 历史数据库 ⑨ 系统自诊断 与冗余切换 ⑩ 操作培训 计 算机监控 系统由船 闸主控级 计算机和 现地控 制单元级 组成。现 地控制 级配 置一 套 LCU，执 行受 控设备 等的 实时 监控 。LCU 既 作为 船闸监控 系统的现 地监控设 备，向 主控级上 行发送采 集的各 种数据和 事件信息 ，接受主 控级的下 行命令 对设备进 行监控， 在主控级 设备或 网络故障 时又能独 立工作。 在系统 总体功能 分配上， 数据采集 和控制 操作的 主要 功能 均由 LCU 完成 。其 它的功 能如 船闸 运行 监视、 事件 报警、与外系 统通讯、统 计记录等功 能则由主控 级计算机完 成。 船 闸计算机监 控系统控制 方式分为主 控级控制及 现地控制。 正 常运行时 ，由主控 级监控系 统对船 闸进行远 方实时控 制、安全 监视及调度管 理。
船 闸计算机 监控系统 包括：上 位机程序 自动控制 、上位机 单项控 制、现地自动 控制、现地 手动控制。
南水北调东线工程泗洪船闸自动控制系统结构图
21”T FT
21”TFT
21”TFT
A 3黑 白 激光 打 印 机
监控主机
监控主机
服务器
美国T SC c a ra t 5508以太网交换机
美国T SC c a ra t 5508以太网交换机
（1. 江苏省江都水利工程管理处 2. 南京南瑞集团公司）
82 信息与电脑 / 2 0 1 3 / 0 4
控制方式的 优先级依次 为现地控制 级、主控级。 计算机监 控系统具 有多种调 控方式，以满足运行的需要。为了保 证控制的正 确、可 靠，操作步骤按“选择－返校－执行”的方式进行， 并且每一 步骤都有 严格的 软件校核 、检错和安全闭锁逻辑功能，硬件 方面也有防 误措施。 （2）主 控级 的功 能 主要 由主 计算 机 / 操作员工作站完成。有以 下功能： ●数据采集 和处理 ●统计与计 算 ●安全运行 监视及事件 报警 ●运行指导 ●设备运行 统计记录及 生产管理 ●人机联系 ●监控系统 异常监视 ●通信功能 ●自诊断和 自恢复 （3）现地控 制单元（LCU）功能 现地控 制单 元 LCU 主要通 过接 受来自现地设备的信号反馈和操
南水北调泗洪船闸综合自动化控制系统
袁长治 1 叶建琴 1 倪 建 2
泗 洪船 闸是 南水 北调 泗洪 枢纽 中的 一部 分，本 着安 全可 靠、经 济实 用的 原则 设计 了本 系统 。 根 据船 闸 自身 的运 行特 点 ，将 计算 机技 术 和现 场二 次 控制 技术 相结 合 ，增 强了 系统 的 安全 可靠 性 ，提 高了 工程 运行 管理 水平 ，对 今后 同类 型船 闸的 新建 或改 造具 有一 定的 借鉴 作用 。