基于LK的闸门监控系统解决方案———基于LK的闸门监控系统解决方

　　
      　闸门综合自动化监控信息系统主要是通过计算机监控系统检测闸门上、下游水位、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自动控制和系统联动；通过实时图像可以直观了解闸门的运行工况以及周边环境的目的。

                  
  
  

   　 基于和利时HOLLiAS LK系列PLC的闸门监控系统解决方案，具有实时性高、响应速度快、安全可靠、功能强大等特点，对提升拦河闸坝工程的自动化、信息化水平，提高水利系统的管理水平、健全水利系统的快速响应机制、建立有效的防灾机制等方面提供了有力保证。

    　系统配置

    　系统主要分为系统中央控制室（监控中心）和闸门现场监控装置两部分。监控中心由监控计算机、系统监控软件平台、计算机网络平台及应用软件组成。闸门现场监控装置由闸门现地控制单元（LCU）、现场监测仪表、信息传输通道等部分组成。

    　基于光纤网络的通讯，在各个终端与中心站（管理中心）之间建立局域网完成数据通讯。光纤具有可靠性高、数据传输稳定、维护费用低等特点，是实施远程可靠数据传输较为合理的方案。

      
  
  

                               图1  闸门自动化控制系统图

  　  现地控制单元（LCU）一般安装在闸门启闭机房或者系统配电中心，由可编程控制器、智能闸门测控仪、控制电器、逻辑保护电路、操作按钮、状态指示灯、电流电压显示表等组成，成套于一台机柜内，通过接线端子与闸位传感器、荷重传感器、机械限位、闭锁保护、启闭机电机、三相交流电源进线等连接。现场由现地控制单元（LCU）来控制闸门启闭设备，通过闸门开度仪实时确定闸门的开度，通过闸门荷重仪实时确定闸门荷重，并通过水文水利计算，根据实测水文资料，自动设定闸门开度，提高自动化控制程度，减少人工误差。通过设立保护装置，能对执行过程中发生的意外情况进行及时处理。结合远程图像监控系统，可实现无人值守闸门自动化控制。

    　闸门现地控制单元（LCU）具有以下功能：

    　显示功能：数字显示闸位、荷重、行程设定值、荷重两级报警设定值、电网电压、运行电流等参数；提升、降落等各种运行状态指示。

    　参数设定：通过按键设定行程值、上下限位值、荷重两级报警设定值等参数。

    　操作闸门：通过按键可提升、降落闸门到指定位置。

    　安全保护：具有数字电子限位、机械限位、负载过荷、工作超时、闸门启闭机过电流、方式闭锁等多重保护功能，确保闸门运行安全可靠。

    　通讯功能：可远程修改参数，遵循最后一次有效原则；实时过程参数、运行状态上传；接收并执行远程遥控控制命令，精确提升、降落闸门到指定位置。

    　系统功能

    　上位机是系统的指挥、监控中心，它可以与上级管理中心联网，通过上位机与PLC的通讯功能指挥系统运行和修改工艺参数。PLC是系统的控制中心，可以独立控制整个系统正常运行。

        
  
  

    　数据采集与处理

    　这部分功能包括对实时数据的采集、进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库。通常按照信号性质的不同，把它分为模拟量、开关量及脉冲数字量等，其采集及处理方法也各不相同。

   　 模拟量的采集与处理

    　这一类实时量包括电气模拟量、非电气模拟量及温度量。电气模拟量系指电压、电流、频率及功率、功率因素等电气信号量。非电气模拟量主要指压力、流量、水位、位移等信号量。

    　开关量的采集

    　开关量采集包括中断型开关量和非中断型开关量两种。中断型开关量信号包括各类故障信号、断路器及隔离开关位置信号、泵、机组设备运行状态信号、手动自动方式选择的位置信号等。

    　运行安全监视

        
  
  

　　全厂运行实时监视及参数在线修改

    　参数越复限报警记录

    　事故顺序记录

    　故障状变显示记录

   　 趋势分析判断

    　运行指导

    　开、停机过程监视

    　一次设备操作指导

    　控制与调节

    　操作员通过操作员工作站的显示器、键盘等，对监控对象进行控制与调节。

   　 生产管理

        
  
  

    　可在中控室实时监控闸门的运行情况

    　全厂所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等可记录下来，并能以中文格式在LCD上显示，在打印机上打印。

    　对从实地采集来的数据进行管理、分析、统计、生成报表并打印输出。

   　 系统维护与设置

   　 能实时地维护实时数据库和历史数据库，包括对数据库记录的增加、删除、修改、查询和数据库数据的备份。
用户能根据自己的需要和兴趣爱好来设置系统的工作环境，通过设置现场站点的基本参数、数据采集处理、通讯及控制的功能参数来设置系统的运行环境。系统还具有即时帮助和操作指导文件等帮助功能，包括系统自诊断、操作指南、帮助说明等。

    　系统特点

    　安全可靠和先进实用的系统

    　系统设计选择了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和科学操作的前提下，使控制危险分散，提高系统的可靠性。现场各种数据通过LK系列 PLC采集，并通过高速网络传送到中央控制室集中监控和管理；同样中央控制室主机的控制命令也通过上述高速网络传送到PLC的测控终端，实施对各单元的分散监测和控制。

   　 集散型分布式构架方案设计

    　一般地，分布式远程群闸控制系统，对闸门开启、水泵运行实施实时控制，对监控闸门实现实时图像传输和状态数据（包括现象数据和控制命令）传输。基于上述要求，要保证数据传输的快速性、一致性，图像传输的实时性及控制策略实施的可靠性，必须采用可靠的传输构架。对于远程的、分散的监控系统通常采用总站－分站构架，有的大型系统还要采用多级分站。这时光纤通讯凭借着它本身特有的可靠性高、数据传输稳定、维护费用低的优势在系统中占有极大的市场。

    　信息分层管理和控制权限分级

   　 系统设计本着安全可靠、经济实用原则，设计成一个综合了计算机技术、自动控制技术、网络通信技术、图像显示技术于一体的全分布开放型集散控制管理系统。在逻辑结构上采用分层式的结构，整个控制系统分为三层：第一层为生产调度层，第二层为中间监视管理层，第三层为现场测量控制层。各层之间通过专有的工业以太网或者租用其他通讯网络进行信息传输和资源共享。

    　系统具有良好的开放性和可扩展性

    　整个管理系统的设计采用开放的网络体系、标准的信息采集与处理体系，以方便多媒体管理系统的升级、扩展和互联。采用的设备充分考虑易升级换代，并且在升级时可以最大限度地保护原有的硬件设备和软件投资。系统参数配置少、调整少、自动化程度高、使用方便、操作简单、合理实用。