闸门控制方案

1、基本概况

工程概况

集中控制柜控制闸门为6孔螺杆式启闭机。

设计依据

GB6162 《抗干扰国家标志》

GB3453 《数据通信基本型控制规程》

GB3454 《数据终端DTE和数据电路终端设备DCE之间的接口定义》

GB2318 《操作系统标志》

GB2887 《计算机现场技术要求》

GB7450 《电子设备雷击保护规则》

GB7260 《不间断电源设备》

GBJ138 《水位观测标准》

DL/T578 《水电厂计算机监控系统基本技术条件》

IEEE 《电气和电子工程师协会标准》

GB50171 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》

GBJ42-81《工业企业通信设计技术规定》

GA/T75-94《安全防范工程程序与要求》

GB/T16676-1996《安全防范工程设计规范》

《公共安全防范工程管理暂行规定》

全部监控设备均按照有关规范、规定、标准、总体设计报告中的有关技术指标进行，当技术指标、规范标准之间有差异时，按技术要求高的标准执行。施工期间如遇国家有关规程、规范的修订或新的规范颁布，则以新的规程规范为准。

设计原则

系统设计时遵循下述原则：

1、控制系统简单可靠，高度冗余，操作灵活，维护方便。

2、系统采用成熟的、高可靠性的光纤以太网作为系统的控制网络，以光纤作为传输介质，同时以高可靠性的工控机、PLC作为控制核心。

3、充分体现系统的先进性，并且把设备的长期可靠运行放到第一位，系统配置和设备选型符合计算机及PLC发展迅速的特点，充分利用计算机、网络领域的先进技术，使系统整体性能达到当代先进水平。

4、人机接口功能强大，操作方便、简单。

5、采用模块化结构设计，便于维护和系统升级。

6、结构设计新颖、美观，充分体现先进性。

7、系统的设计和制造完全符合规范和国家相关标准。

8、选用的设备可靠性高、适应恶劣环境且系统防雷抗干扰能力强。

环境条件

a.室内环境(监控中心、启闭机等)：运行温度为50C～400C，相对湿度为30%～90%。

b.室外环境：运行温度为-200C～450C，相对湿度为30%～90%；三个底孔闸室夏季潮湿严重。

c.电磁环境：监控中心、配电室及启闭机房等除钢筋混凝土结构外，无任何特殊的电磁屏蔽。

d.电源环境：三相交流380V±10%，50Hz±2%，中性点接地电源；

单相交流220V±10%，50Hz±2%电源。

e.接地环境：系统接地可使用水库公用接地网。

2、闸门监控系统设计

系统结构

闸门自动化系统设置1个监控中心、1个现地监控单元及系统连接网络。

a．监控中心：设一台闸门监控主机及其他相关设备，并安装上位机软件，可分析、处理及管理有关数据和信息，并可随意检索各种监测内容并打印。

b．现地控制单元：设置一台现地集中控制柜。控制方式为现地手动、集中自动及远程监控。水位监测为两路。

c．系统网络：各现地监控单元采集其所属各类监控信号，再由通信电缆、光缆送到管理处监控中心。

系统详细功能描述及性能指标：

1)现地控制单元

闸门现地控制单元主要完成数据采集与处理、事件检测、控制与调节、人机接口与通信等功能。闸门现地控制单元可手动实现闸门控制，也可实现与闸门监控中心进行网络数据通信，接收控制指令，对现地控制单元发出启闭信号；并通过传感器接收闸门现场信息，向闸门监控中心反馈闸门现场运行工况、故障信号等信息。

●硬件设备：

由PLC、现场控制柜、免维护电瓶、传感器和其他仪表等设备构成。负责采集、传输

系统的各种参量，并对机电设备进行控制。PLC选用施耐德Micro系列产品。闸门的开度通过专用传感器设备组网与PLC的一个RS-485进行通讯。采用这种结构可以减少投资和提高数据采集的精确度。PLC块通过RS485通讯接口作为主站使用，通过通信电缆与中心站的上位机进行通讯。PLC（可编程逻辑控制器）是测控终端站的关键，负责采集数据和实现控制，可根据监控终端的采集数据和控制设备的数量不同而配置相应的规模，也利于将来系统的扩展。

●软件设备：

由PLC编程设计软件构成。负责可编程控制器的管理及系统中各种数据的分析和处理等工作

具体功能描述如下：

(1)数据采集功能

①可采集闸门开度数据

测量范围：0-40M；

分辨力：1CM；

②可采集水位数据

测量范围：0-40M；

分辨力：1CM；

③可采集每孔闸门开关量输入：闸门行程开关限位接点、闸门开度测量仪位置接点、闸门执行电器辅助接点、控制开关转换接点及故障信号引入接点；

④状态量采集

a. 闸门上升或下降接触器状态；

b. 闸位行程开关状态；

c. 启闭机保护装置状态；

d. 有关操作按钮或开关状态；

e. 电动机状态；

(2)闸门控制功能

①现地控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到现地控制，通即可通过设定开度仪，使闸门自动开启/关闭到指定位置。在闸门运行过程中，现场操作员可通过开度仪和相应指示灯实时观测闸门运行状态。当闸门运行到指定高度时，闸门自动运行停止；当闸

门出现越限（超越上、下限）、超载等故障时，闸门自动停止运行。现地控制优先于远程控制；

②远程控制：PLC通过有线网络接收闸门监控中心或控单元工控机的指令，自动完成闸门的开启或关闭。将现地控制柜上的操作模式转换开关打到集中控制，即可通过上位机操作闸门自动开启/关闭到指定位置。操作人员将通过计算机发布闸门运行指令，并通过有线光缆下达到相应闸门监控站的PLC。PLC在接到传来的控制命令后，自动启动闸门运行，并控制闸门运动到指定值。在闸门运行过程中，上位机将实时采集闸位信息及根据需求查询来自PLC的闸门运行状态信息，并通过以太网远程数据通信网发送到中心站或分中心站，使中心站或分中心站操作员在计算机上实时掌握闸位、水位信息，以便实现定闸位控制，并可实时掌握闸门在运行过程中的状态。

③手动控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到手动控制，通即可通过集中控制柜上的按钮开启、关闭和停止闸门。手动控制优先于现地控制和远程控制；

④控制互锁功能：闸门控制时，二次回路中加入必要的互锁条件，同时在PLC程序中也加入必要的互锁条件，以防止闸门误动作。

(3)信号显示

在现地控制屏面板设置一些相关信号灯

①闸门状态(开、关、停)指示；

②闸门位置 (上限、下限) 指示；

③集中控制屏上的开度仪实时显示闸门开度值；

④电机过流、缺相指示

⑤控制柜电源指示

⑥操作模式指示

(4)数据远传

闸门现地控制单元通过RS485接口由光纤将有关信息送至监控中心的工控机。

(5)报警功能设计

在闸门运行过程中，当系统发生故障时，能够立即报警，并可根据需求和实际情况手动或自动终止当前闸门运行操作。闸门现场操作人员和远程中心站操作人员均可通过现场操作控制显示装置和计算机屏幕实时掌握故障发生。