水闸计算机自动控制系统

水闸计算机自动控制系统
1 概述
中珠联围洪湾水闸工程是集挡潮、排涝、通航、灌溉、交通等功能于一体的综合性水利工程。

工程主要由五扇单孔净宽、十米水闸闸门以及变配电设备、开关设备等组成，其中设备的左侧一孔主要功能是通航与泄水，其中零孔是泄水闸。

这里需要注意的是水闸的闸门并不是完全一致的，它主要是由四扇重11.1吨和一扇16.1吨钢材质的平面闸门组成，泄水闸门的启动器也是由四套QPPYD-2X125-4.6液压机组成。

然通航闸门是由一台QPQ-2X-16提升横拉式卷扬启闭机控制组成。

根据实际操作的工程环境，由于每台设备之间相距较远，为此在操作管理上必须引起足够的重视。

水闸计算机技术的引入大大解决了这一问题的出现，提高了其管理水平以及工作效率，这里所指的计算机技术主要是指計算机监控系统以及闭路电视监测系统两部分。

计算机监控主要是利用通信核心技术原理，可以将超声波液位传感器放置其中进行实地的水位监测，将分散的设备进行集中的操作，这样监控技术也是水闸监控技术的核心部分，对于水位的测定与参数管理以及变化趋势都有明显的数控信息提示，能有准确的自动完成水闸的开关，无须人为的进行操作，真正做到了“无人值守”的检测与实施。

电力对于整个综合性的水利工程来说，也是极其重要的。

计算机的使用，可以全面的对供电设备进行管理与维护，当发现短路或者因设备故障而引发的供电问题时，计算机会自动切断相应的供电，此时，发电机会由事前设置好的程序装置继续发电，这样就减少了很多设备因电力问题而出现的损害，恢复其正常的供电所需。

水闸系统的整个电量使用情况，水位的上升与下降，以及降雨量的变化等全部的数据都会由计算机记录，监控着整个水利的走势变化。

2 控制方式
监控对象有泄水闸各孔的启闭、通航孔的启闭、线路10kv/0.4kv
断路器的合分及监视、备用发电机断路器的合分及监视、路灯的合分及监视、内外江水位的监视，每个监控子系统由现场常规电气控制、现地PLC控制、计算机集中控制三级组成，现场级是三级控制系统的信号检测单元，也是输出执行单元。

2.1 现地控制级
一般水闸的常规控制就是我们通常所说的电气控制装置系统，它主要是由接触器、继电器组成。

操作人员可以根据实际情况在不同的建筑屋内进行操作，但这样操作起来很容易因分散，不集中而难以管理。

此时，就需要一台计算机控制系统将所有分散式的操作管理进行统一的集中管理，接收程序的信号以及数据都统一由计算机进行管理分类。

现地控制级就是采用PLC控制器，将分布的现场信号进行统一的集中管理。

由于这种操作方式是无人进行操作，为此该设备的可靠性就显得尤为的重要。

现如今，大多数控制系统都是采用美国通用电气公司的可编程控制系统，因为其独特的编辑处理能力，多样化的板块设置，快捷的反映速度，因为成为了现地控制级的首选监测系统。

2.2 集中控制级
将分散于各设备周边的现地控制级通过计算机通讯网络集中于中控室形成集中控制级，由操作站、打印机、UPS、模拟屏组成，配以闭路电视监视系统，对水闸系统的设备实现可视操作是1台惠普PⅢ800的计算机，主要配置为256M内存、40G硬盘、21彩显、两RS-232串口，另加装1块4口RS-485MOXA卡，用来扩展计算机的通讯能力，系统以操作站为中心构成星形的网络结构。

用RS-485串行口与集中控制级通讯，采用SNP通讯协议，集中级为主站，PLC为从站。

多功能电表的通讯采用RS-485协议，多功能电表为HC600型合资产品，分别将线路和发电机的三相电流、电压、有功、无功、功率因素等电量进行采集。

风速风向仪采用上海气象仪器厂的EN2型的风速风向仪，它由室外传感器和室内仪表组成，仪表部分有=LK4H4串口与集中控制级计算机通讯。

模拟屏上显示的内容有H7个数字量
和78个开关量，由模拟屏内的一台PC机负责管理各显示仪表的工作，PC机与集控级的通讯采用RS-232串口，模拟屏显示的内容有最近1h、3h、7h、24h的降雨量，内外江实时水位，每隔整数点4S各闸门的状态和内外江水位的数据。

全系统交流供电采用一台山特2kvA延时1小时在线式UPC集中供电，在市电停电的情况下，监控系统仍能工作，不间断各级计算机设备的工作和数据的采集，报表、曲线连续。

通常情况下，水闸地处海边，风雨雷电是不容忽视的客观问题之一，为了提高其抗干扰性和能力，必须加强对其管理与维护，在设置周围安装避雷针等设施，同时，采取就近原则的接地方式，这点大大提高了安全性，一般情况下，接地电阻小于0.5欧，在一段时间试行以后，系统逐渐的稳定，并没有出现其他不良的现象。

3 监控软件功能
监控软件主要是指现地控制级和集中控制级两种，主要是先通过现地控制级进行资料的收集与整理，简单的处理以后，再将这些信息传达至集中控制级中进行再次整合，最终以数据库的形式进行存储。

这里所采用的监控软件是GE Fanuc公司的Cimplicity监控软件，此软件具有如下的一些功能。

3.1 计算功能
监控软件采用特殊的模块化设计，进行对整个水利的数据信号进行核算，整合，并根据数据提供的相关信息进行未来发展趋势的评估，预测水位曲线的上下变化，根据水位的不同自动的调节阀门开关。

3.2 控制功能
主要有两种控制方式；一是自动操作控制系统，利用计算机的自动化系统，根据数字的变化起伏进行自动操作，真正的提高工作效率，实现无人看守的自动化操作方式。

二是人工操作，这种操作方式就是技术人员可以根据屏幕上所显示的数据变化，反复研究，认定没有错误时，可以通过画面以及声音传递下达命令，来完成整个操作。

但随着“无人操作”模式的出现，这种方式将逐渐的被取代。

3.3 显示、打印功能
（1）设备操作状态变化；（2）闸门及变电设备的动作过程显示；（3）报警信号记录；（4）动作时间、次数统计；（5）自动生成日报、月报、年报报表。

3.4 报警功能
出现事故，故障报警信号能够实时显示在CRT的报警窗口，并将报警设备、报警时间记录在报表中供察看和处理。

4 结束语
洪湾水闸计算机自动控制系统的建成，极大地优化了水闸系统的运行和管理，改善了操作人员的工作条件和环境，是实现水闸运行“无人值班、少人值守”的工程实例。

本系统中水闸自动启闭时间、闸门开度全由计算机自动控制，克服了过去深夜由操作人员察看水位，操作按钮的运行方法。

如果系统中在检测水位变化的同时，能监测河水的流向信号，则对水闸的自动运行更为准确、可靠。