闸门自动控制系统
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芙蓉溪闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
5
平政桥闸坝
打印机
232转485 232
单
监控中心
一
闸
485
群
系
模拟量采 集模块
PLC可编程控制器
485通 讯模块
统
图
水 位
显
示
闸
闸
门
门
开
系列低压配电
现
度
与保护器件
地
仪
仪
控
制
闸前 后水 位计
绝对 光电 编码
器
绝对 光电 编码
器
电机、电磁阀及其 它需要控制的设备
2022/3/23
10
南河闸坝闸门控制系统示意图（现）
1号闸门的光 电编码器1和2
2号闸门的光 电编码器1和2
3号闸门的光 电编码器1和2
4号闸门的光 电编码器1和2
左右
1号闸门开度 智能控制仪
2号闸门开度 智能控制仪
上下下 限 限 滑 24V
3号闸门开度 智能控制仪
4号闸门开度 智能控制仪
开关电源1 开关电源2
数据采集、现场控制和图像处理 综合平台管理系统
研制总结报告
四川九洲应用电子系统有限责任公司
2022/3/23
1
摘要
• 项目概述 • 项目研制过程简述 • 项目的实施内容及其实现 • 项目完成情况 • 研制中出现的问题及解决措施
2022/3/23
2
项目概述
数据采集、现场控制综合平台管理系统的开发先以水利行业的 闸门自动控制技术为开发突破口，主要实现对水文信息、闸门工况 参数的采集和现场实时图像的监视及闸门的自动控制系统。
闸门开度十路模拟量
模拟量采集模块 两块FX2N-8AD
水位显示仪
电
闸前水位计
压
电
高压380V
2022/3/23
8
项目的实施内容及其实现
1. 现地控制单元 2. 上位机管理软件
2022/3/23
9
现地控制单元
现地控制单元采用PLC完成对闸门的逻辑控制，PLC首先从闸门现有的参 数，如闸位、机械上/下限位、电子上/下限位、按钮输入、闸门是否有运行 机械故障报警等判断现有的工况，然后通过控制指令和逻辑运算使闸门完成 操作，在软件上考虑闸门上升、下降时的逻辑互锁和反向延时以防止闸、阀 的机械和电气冲击，上升、下降时左右的闸位高度是否达到纠偏要求，是否 超差等，所有这一切都通过PLC内的梯形图软件编程来实现。闸门测控仪根据 从安装在闸门两端的光电闸门开度传感器传来的闸位信号，判断闸门现在的 实际位置与状态，如是否已到指定位置、左右是否超偏、闸门上/下限位置、 是否正在运行等。然后，根据面板操作设定及按钮操作或监控中心闸门监控 计算机运行指示给PLC发出运行、到位、停止、自动纠偏和限位停车等指令。 PLC这些功能由硬件和程序软件来实现。所有PLC通过RS-485总线通讯接口与 监控中心闸门监控计算机构成一主多从结构的通讯系统，完成上位机发出的 采集和控制指令。监控中心计算机通过应用软件直接监控，监测闸、阀的状 态、并控制闸、阀到设定开度；现地控制柜中的测控仪和PLC直接控制闸阀， 并响应上位机的控制命令、采集命令，组成分布式系统，共同完成闸门的监 控。
2022/3/23
4
系 统 图
管 理 / 控 制 工 作 站
光纤
网络光 端机
双机热 备份
网络服务器
数据服 务器兼 工作站
内部网
Ethernet
激光打 印机
网络交换机
C 7 8 9 101112
A 12 34 56
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x A 4x 5x 6x
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x B 4x 5x 6x
闸门自动化监控综合管理系统主要是通过计算机监控系统检测所 到达闸门的上\下游水位、上游流域的来水流量、库区的库容、闸门 荷重、闸门启闭状态与开度、图像信息自动化采集与传输，达到能 够在监控中心远程控制闸门启闭以及闸门手自动控制；并通过实时 图像监测可以直观了解闸门的运行工况以及周边环境。通过闸门开 度仪实时采集闸门的开度，通过闸门荷重仪实时采集闸门荷重。操 作员通过该软件系统直接控制闸门，提高了自动化控制程度，并减 少了闸门动作过程中的人工误差。结合远程图像监控系统，将闸门 现场的图像信息和数据信息在同一操作界面上直观的显示出来，互 为印证。完成了在操作界面上的所见即所得，所得即所见的双重保 证。通过设置上限水位或下限水位，可选择多种方式有效的提示操 作员，操作员可在此时进行自主的操作。
热 继 电 器
电 机 及 抱 刹
7
项目研制过程简述
项目从2004年10月启动，经过实施前的用户调查、 需求分析，确定总体设计方案；完成现地控制单元 的硬件设计和PLC软件编程与调试、闸门控制系统 的软件编程与调试、系统联调等工作。项目完成后 与水利局协商，同意在绵阳市南河大坝建立闸门自 动控制和在三江大坝完成水情信息采集的试验系统。 系统自开通以来操作简便、运行可靠，受到水利部 门认可，因此正式签定武都引水枢纽的闸门自动控 制系统。
2022/3/23
3
项目概述
该软件系统还有默认的设备报警功能，当设备出现通讯不畅通等 问题时，系统会及时的报警，并提示具体是哪个设备出现了问题， 大大的方便了工作人员的故障查找，为该系统的正常运行提供了保 障。
整个系统采用Borland® C++ Builder6™编写,考虑到数据对该 系统的重要性，我们采用了著名的中量级数据库Microsoft® SQL Server 2000™ 作为数据保障。同时为了方便日后对该系统的扩展， 应用到了Microsoft® 的COM(Component Object Model)技术。 该系统的设计开发过程，严格的按照了详细的开发规范执行。
机 柜
2022/3/23
6
光电编码器
逻 闸门开度仪
辑
开 关 电 源
按 钮 指 示 灯
控 制 方 式 选
紧 急 停 止
择
图 A/D转换 PLC可编程控制器
监控 中心 主机
485
通讯模块
水位计
中间继电器
DI AI
DO 通讯 高压 2022/3/23
上限位 下限位
空
气 开 关
380V
接 触 器
接 触 器
网络光端机
光纤
光纤
光纤
网络光 端机
网络光 端机
网络光 端机
iMac
客户端
防火墙
闸
门
自
动
控
制
系
ห้องสมุดไป่ตู้
统
光纤
示
意
图
网络光 端机
232/ 485 PLC
现地控 制柜
2022/3/23三江闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
南河闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
洞天闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
232/ 485 PLC
现地控 制柜
5
平政桥闸坝
打印机
232转485 232
单
监控中心
一
闸
485
群
系
模拟量采 集模块
PLC可编程控制器
485通 讯模块
统
图
水 位
显
示
闸
闸
门
门
开
系列低压配电
现
度
与保护器件
地
仪
仪
控
制
闸前 后水 位计
绝对 光电 编码
器
绝对 光电 编码
器
电机、电磁阀及其 它需要控制的设备
2022/3/23
10
南河闸坝闸门控制系统示意图（现）
1号闸门的光 电编码器1和2
2号闸门的光 电编码器1和2
3号闸门的光 电编码器1和2
4号闸门的光 电编码器1和2
左右
1号闸门开度 智能控制仪
2号闸门开度 智能控制仪
上下下 限 限 滑 24V
3号闸门开度 智能控制仪
4号闸门开度 智能控制仪
开关电源1 开关电源2
数据采集、现场控制和图像处理 综合平台管理系统
研制总结报告
四川九洲应用电子系统有限责任公司
2022/3/23
1
摘要
• 项目概述 • 项目研制过程简述 • 项目的实施内容及其实现 • 项目完成情况 • 研制中出现的问题及解决措施
2022/3/23
2
项目概述
数据采集、现场控制综合平台管理系统的开发先以水利行业的 闸门自动控制技术为开发突破口，主要实现对水文信息、闸门工况 参数的采集和现场实时图像的监视及闸门的自动控制系统。
闸门开度十路模拟量
模拟量采集模块 两块FX2N-8AD
水位显示仪
电
闸前水位计
压
电
高压380V
2022/3/23
8
项目的实施内容及其实现
1. 现地控制单元 2. 上位机管理软件
2022/3/23
9
现地控制单元
现地控制单元采用PLC完成对闸门的逻辑控制，PLC首先从闸门现有的参 数，如闸位、机械上/下限位、电子上/下限位、按钮输入、闸门是否有运行 机械故障报警等判断现有的工况，然后通过控制指令和逻辑运算使闸门完成 操作，在软件上考虑闸门上升、下降时的逻辑互锁和反向延时以防止闸、阀 的机械和电气冲击，上升、下降时左右的闸位高度是否达到纠偏要求，是否 超差等，所有这一切都通过PLC内的梯形图软件编程来实现。闸门测控仪根据 从安装在闸门两端的光电闸门开度传感器传来的闸位信号，判断闸门现在的 实际位置与状态，如是否已到指定位置、左右是否超偏、闸门上/下限位置、 是否正在运行等。然后，根据面板操作设定及按钮操作或监控中心闸门监控 计算机运行指示给PLC发出运行、到位、停止、自动纠偏和限位停车等指令。 PLC这些功能由硬件和程序软件来实现。所有PLC通过RS-485总线通讯接口与 监控中心闸门监控计算机构成一主多从结构的通讯系统，完成上位机发出的 采集和控制指令。监控中心计算机通过应用软件直接监控，监测闸、阀的状 态、并控制闸、阀到设定开度；现地控制柜中的测控仪和PLC直接控制闸阀， 并响应上位机的控制命令、采集命令，组成分布式系统，共同完成闸门的监 控。
2022/3/23
4
系 统 图
管 理 / 控 制 工 作 站
光纤
网络光 端机
双机热 备份
网络服务器
数据服 务器兼 工作站
内部网
Ethernet
激光打 印机
网络交换机
C 7 8 9 101112
A 12 34 56
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x A 4x 5x 6x
7x 8x 9x 10x 11x 12x 1x 2x 3x B 4x 5x 6x
闸门自动化监控综合管理系统主要是通过计算机监控系统检测所 到达闸门的上\下游水位、上游流域的来水流量、库区的库容、闸门 荷重、闸门启闭状态与开度、图像信息自动化采集与传输，达到能 够在监控中心远程控制闸门启闭以及闸门手自动控制；并通过实时 图像监测可以直观了解闸门的运行工况以及周边环境。通过闸门开 度仪实时采集闸门的开度，通过闸门荷重仪实时采集闸门荷重。操 作员通过该软件系统直接控制闸门，提高了自动化控制程度，并减 少了闸门动作过程中的人工误差。结合远程图像监控系统，将闸门 现场的图像信息和数据信息在同一操作界面上直观的显示出来，互 为印证。完成了在操作界面上的所见即所得，所得即所见的双重保 证。通过设置上限水位或下限水位，可选择多种方式有效的提示操 作员，操作员可在此时进行自主的操作。
热 继 电 器
电 机 及 抱 刹
7
项目研制过程简述
项目从2004年10月启动，经过实施前的用户调查、 需求分析，确定总体设计方案；完成现地控制单元 的硬件设计和PLC软件编程与调试、闸门控制系统 的软件编程与调试、系统联调等工作。项目完成后 与水利局协商，同意在绵阳市南河大坝建立闸门自 动控制和在三江大坝完成水情信息采集的试验系统。 系统自开通以来操作简便、运行可靠，受到水利部 门认可，因此正式签定武都引水枢纽的闸门自动控 制系统。
2022/3/23
3
项目概述
该软件系统还有默认的设备报警功能，当设备出现通讯不畅通等 问题时，系统会及时的报警，并提示具体是哪个设备出现了问题， 大大的方便了工作人员的故障查找，为该系统的正常运行提供了保 障。
整个系统采用Borland® C++ Builder6™编写,考虑到数据对该 系统的重要性，我们采用了著名的中量级数据库Microsoft® SQL Server 2000™ 作为数据保障。同时为了方便日后对该系统的扩展， 应用到了Microsoft® 的COM(Component Object Model)技术。 该系统的设计开发过程，严格的按照了详细的开发规范执行。
机 柜
2022/3/23
6
光电编码器
逻 闸门开度仪
辑
开 关 电 源
按 钮 指 示 灯
控 制 方 式 选
紧 急 停 止
择
图 A/D转换 PLC可编程控制器
监控 中心 主机
485
通讯模块
水位计
中间继电器
DI AI
DO 通讯 高压 2022/3/23
上限位 下限位
空
气 开 关
380V
接 触 器
接 触 器
网络光端机
光纤
光纤
光纤
网络光 端机
网络光 端机
网络光 端机
iMac
客户端
防火墙
闸
门
自
动
控
制
系
ห้องสมุดไป่ตู้
统
光纤
示
意
图
网络光 端机
232/ 485 PLC
现地控 制柜
2022/3/23三江闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
南河闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜
洞天闸坝
232/ 485 PLC
现地控 制柜