船闸自动化控制简介

船闸自动化控制方案

2015-09-01

船闸自动化控制系统采用现在主流的工业网络控制计算机、视频采集及处理、

现场智能仪器、光纤通讯等先进技术、采用分层分布式计算机监控结构，组成船闸计算机监控系统。系统能实现实时信息自动采集、传输、处理入库、动态监测监控、动态现场视频监视、远程数据传输、计算机系统故障自动恢复等功能, 可大大提高船闸的自动化管理水平。系统主要由水位传感器、闸门传感器、电机状态检测单元、现场摄像机、视频录像机、船闸手动集控屏、中控室工控机操作台等组成。系统采用现地触摸液晶屏和液晶显示器显示，手动控制和自动控制并存但相互独立，互为冗余备份，全部数据具备断电记忆功能，水位及闸门传感器采用绝对多轴角编码器，工作安全可靠。系统可长期安全可靠连续运行。

安全可靠和先进实用

除选择技术先进、实用、操作方便外，绝对可靠，能在汛期根据上下游水位有效控制闸门开度的自动控制系统。选择具有成熟和先进的分布式计算机控制系统。在生产过程中信息集中管理，操作可集中进行，也可现地进行，使控制危险分散，提高系统的可靠性。

信息分层管理和控制权限分级

本闸门控制系统分为两层，即主控层、现地控制层。

现地控制层根据采集到的信息自动或手动控制闸门设备按一定的程序可靠运行。

主控层负责信息的集中管理和监控，提供可视性人机界面，对系统进行远程控制，处理可能发生的故障和紧急状态，保持系统的整体协调。

现地控制层具有优先级，主控层其次。

系统的开放性和可扩展性

整个系统采用分层分布的网络结构，其网络通讯协议是国际公认的、开放的, 可

以很方便的对系统进行扩展和连接，系统的软硬件均采用模块化设计。使监控系统更能适将来功能的增加和规模的扩充。

经济性和可扩展性说明

在满足工程需要的前提下，选用性能价格比高的控制设备和控制软件。采用的设备充分考虑到易升级换代，并且在升级时可出最大限度地保护原有的硬件设备和软件投次，采用模块化结构，便于维护、检修和升级。同时，根据当前技术发展，采用一些先进的模块组合代替高成本的过时组合，最大地实现系统经济性和可扩展性。网络化组网接口说明

为实现区域化集中控制，预留标准以太网接口，以支持与远程控制终端的连

接，可实现经授权的多远程终端监测查看相关数据，可以同其它设备一起组成区域化测控网络。

系统完成的功能要求如下：

1、现地控制单元主要由LCU现地控制单元对船闸的上下游闸门的冲水阀的启闭，上下游水位、启闭机、电压电流数据的采集和各项动作是安全保护进行控制。

2、中控室计算机控制单元主要是有1-2台工业计算机加上计算机保护设备和通信设备组成，在计算机中安装想要的组态控制软件，实现对船闸的远程自动化控制。

3、视频监控单元是通过在船闸现在个关键点安装相应的工业摄像机，通过光纤汇集到中控室的硬盘录像机中，在监控拼接大屏中显示出来。实现对船闸各个关键点的实时监控和录像。从而保证远控船闸的安全。

4、船闸收费调度系统，是一个专门针对船闸设计的船舶收费调度软件。此软件不但可以记录通过船闸各船舶的信息，还可以打印相关票据，并且按照登记缴费的顺序和船舶的大小与闸室的大小进行合理的调度，提高船闸的通过效率。

LCU现地控制单元

(1)现地控制单元以标准模块构成的PLC为基础，包括有顺控、调节、过程输入/输出、数据处理、人机接口和外部通信功能、交直流双供电装置。各现地控制单元由相同类型的硬件构成。现地单元内部采用以太网通信口。

(2)现地控制单元具有自检功能，对硬件和软件进行经常监视。任一现地控制单元故障，不影响其他现地控制单元及整个计算机监控系统正常工作。

(3)现地控制单元在完成所要求的功能外，有20%以上的硬件裕量，包括过程信号输入/输出容量，内存容量等。

(4)现地控制单元配置交直流双供电装置，每块现地控制柜的电源采用一

回低压开关柜内的交流220V电源供电，一回采用直流系统提供的直流220V电源。

正常时由一路交流220V电源供电，当交流电源消失后，自动切换到直流220V供

电，其切换时间能保证LCU中所有设备连续工作而不产生扰动。

(5)现地控制单元电源消失时，其收集的信息或内部运行的数据不因此而丢失，设备维持断电前的运行状态，并向主控层发出故障信号，当电源恢复时，系统能自动重新起动，电源消失或重新恢复都不引起设备的误动作。

(6)现地控制单元的设备能工作在无空调、无净化设施和无专门屏蔽措施

的闸房内。

（7）机组现地控制单元以触摸屏为人机接口。在其上可以进行现场控制操作，还能显示相的操作画面、操作提示、相关数据及机组事故、故障指示信号。

（8）现地控制单元设有输出闭锁的功能。在维修、调试时，可将输出全部闭锁，而不作用于外部设备。当处于输出闭锁状态时，有相信息上送主控层，以反映现

地控制单元的工作状态。

（9）现地控制单元提供与通信网络相连接的通信接口。

控制方式

现地集中控制柜设现地、集中、远方三种控制模式：

现地控制方式指只能在集中控制柜上操作；集中控制方式指只能在触摸屏上操作；远方控制方式指只能在上位机上进行操作，上位机有两种操作方式：手动和自动操作；现地操作方式、集中操作方式与远方操作方式互锁。

现地控制：按动开门按钮或关门按钮，闸门运行。按动停止按钮，人字门运行停止；人字门开关至全开或全关状态时自动运行停止。按动停止按钮，人字门运行停止。现地控制方式属于点动控制，按动按钮只能动作某一个门或阀；但在触摸屏上有左右人字门或阀门开度的数字显示和相关信号的指示功能。

集中控制：按动PLC控制柜中触摸屏上的开人字门或关人字门按钮，闸门运

行。按动停止按钮，人字门运行停止；人字门开关至全开或全关状态时自动运行停止。左右人字门遵循先到先停的规则。集中控制方式要求要动作闸首的对侧闸首阀门与闸门都处于全关位。

远方控制：若在计算机上选择手动控制界面（这种操作方式是一对二的），选择相应的闸门或者阀门的按钮，闸门或者阀门就会进行相应的动作，然后按停止按钮，闸门或者阀门就会停止运行。同时，相应界面会显示出闸门或者阀门的对应开度值。

若在上位机上选择自动控制，这只需选择上行选择或者下行选择，闸门就会自动进行一系列的关门、开阀、开门、关阀等操作，按动停止按钮，此操作停止，当条件满足，再启动上行或者下行就可以继续执行。