闸门控制系统

5 闸门控制系统

5.1系统设计要求

投标单位应到各电闸进行实地调研，结合当地的实际情况和现代信息技术，利用先进的硬件设备和软件系统，提高闸门监控自动化控制水平，确保泄水建筑物的安全及泄水调度的准确性、及时性，以增强抗灾能力。拟采用可编程控制器（PLC）作为主要控制设备，并建立视频图像监视系统，作为辅助闸门监控的一个手段。

5.2系统工作范围

本系统工作范围包括：

控制涵闸2孔平板闸门。

采集各孔闸门位置及状态信号、上下游水位信号。

与上级系统联网，支持上级远程控制与调度。

涵闸至上级网络通信。（现场已提供与计算机网络连接的RJ45接口）

系统监控内容

通过监测闸上闸下水位，并依据控制中心的调度方案，控制闸门的启闭。基本的输入/输出信号和报警信号见下表：

输入/输出信号统计

闸门监控系统报警信号统计

5.3系统总体结构

考虑到涵闸2孔闸门和启闭机分组监控的特点，方案要求设计一套以可编程控制器（PLC）为主控设备并配置手动操作与执行设备组成的分层分布式计算机监控系统，建议该系统由一台上位机和一套现地监控单元组成。监控信息通过涵闸至上级网络之间传送至上级单位，以便及时了解涵闸的运行状况。控制中心的控制指令，通过计算机网络传至本地的执行系统，从而对闸门进行启闭控制。

5.4系统的基本组成

建议系统由闸门监控子系统和视频监控子系统构成。

闸门监控子系统由一台上位机、一套现地监控单元、现场传感部件和执行机构等设备组成。现地监控单元采用可编程序控制器（PLC）作为主控设备,在监控单元上有2孔涵闸的手动集中控制与显示，同时保留现场的手动操作。闸门位置和上下游水位信号的采集采用专用传感器。建议现场视频监控由2台摄像机、视频监控站等组成。

5.5系统基本功能

闸门监控系统功能

（1）上位机功能

①采集下位机（PLC）系统设备运行实时数据;

②动态显示闸门操作过程（具有群控及单机控制功能）;

③计算各闸门流量、合计流量;

④具有闸门启、闭运行自动记录功能;

⑤编制打印运行日志、月志、年统计表;

⑥保留系统原手动操作功能;

⑦建立实时数据库及历史数据库;

⑧具有查询，报警功能;

⑨具有良好的中文人机界面。显示功能：上、下游水位过程线，闸门开度柱状图，流量过程线等。

（2）现地监控站（PLC）功能

①接收上位机运行指令，采集现场闸门、上下游水位及现场各类设备运行实时参数与状态信号。

②根据上位机下发指令进行各台闸门的群控和单控，具有按给定开度或给定流量控制功能。单门控制时，上位机将闸门运行范围送现地监控单元，现地监控单元根据上位机指令进行单门控制操作。群控时，根据上位机给定的泄流量，现地监控单元将自动进行顺序开关各闸门至给定位置处。

③可以在现地控制柜上进行单门自动控制操作。

④可以显示闸位信号与运行状态信号。

⑤具有运行状态判别，故障多重保护功能；在停机指令发出后，可监视上升、下降接触器的实际状态。当接触器发生故障，不能断开时，PLC将在规定的时间

内发出主回路分断的指令，将电机主回路切断，保证设备运行的安全性。

⑥具有现场手动控制功能，提供手动操作按钮、指示灯、闸位显示以及电机过流、过压、缺相保护。

5.6系统的主要实时性指标

（1）开关量小于等于3秒。

（2）开关量分辨率:小于等于5毫秒。

（3）调用新画面：小于等于２秒

（4）画面实时数据刷新：小于等于２秒。

（5）操作员执行命令发出到控制单元回复：小于等于３秒。

（6）报警事件产生到画面显示：小于等于２秒。

5.7系统性能指标和要求

5.7.1系统实时性

（1）单元控制级的响应能力

①数据采集时间。

数字量输入点(DI、BCDI)采样周期＜2S。

电量,采样周期＜2s。

非电量，采样周期＜2s。

②控制响应时间

控制命令回答响应时间＜2S。

接受控制命令到执行控制的响应时间＜2S。

（2）主控机的响应能力

①数据采集响应时间

非电量，电量等模拟量和全部数字量可每2秒钟一次采集存储到实时数据库或等效实时存储区中。

②人机通信响应时间

※在正常CPU负载率和通信负荷率情况下，调用画面时间＜2S。

※在已显示画面上动态数据刷新时间为2-5s可调。

※单元控制器接收命令并回答响应的时间＜2S。

※报警或事故发生到LCD屏幕显示的时间＜2S。

③主控制级控制响应时间

※自动控制指令执行的响应时间＜2S。

主控机对调度系统数据采集和控制的响应时间，满足调度系统远动规约的要求。

5.7.2系统可靠性要求

涵闸计算机监控系统能适应泵站的工作环境，具有高抗干扰能力，能长期可靠地运行。

※主控机：MTBF≥30000小时

※传感器：MTBF≥30000小时

※现地控制单元：MTBF≥50000小时

MTBF的考核值，以现场交接证书签发后保证期两年为计算期限，但不包括停机时间。

5.7.3系统可维修性要求

（1）设备应具有自诊断、寻找故障、远程诊断功能。可指出故障部位，在现场更换部件后即可使系统恢复正常；

（2）提供试验和隔离故障的断开点；

（3）配备专用安装拆卸工具；

（4）互换件或不可互换件具有较显著的识别标记；

（5）预防性维护不会引起磨损性故障；

（6）同类器件均可互换；

（7）具有良好的可扩充性。

5.7.4系统可利用率要求

涵闸监控系统应采用高可靠性现地监控单元和上位机系统软件，使整个系统的年可利用率不低于99.99％。

5.7.5系统安全性要求

系统应具有下列措施来保证系统操作的安全性

对系统每一功能和操作提供检查和校核，发现有误或受阻时能自动报警，撤消。

当操作有误时，能自动或手动地被禁止并报警。

对任何自动或手动操作可作提示指导和存贮记录。

在人机通信中设操作员控制权口令，可按十级建立。

按控制层次实现操作闭锁，其优先权顺序为：现地单元级最高，主控机第二，远方调度第三。

本系统还应具备下列保证通信安全性的措施：

系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障；

主控机和单元控制器的通信包括控制信息时，对响应有效信息或未响应有效信息有明确肯定的指示。当通信失效时，可考虑预定次数重复通信，仍然失败则