闸门自动控制系统讲解

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1、数据采集、现场控制和图像处理 综合平台管理系统 四川九洲应用电子系统有限责任公司 研制总结报告 * * 1 1 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 摘 要 DateDate 2 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

2、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。 DateDate 3 3 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

3、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。 项目概述 DateDate 4 4 系 统 图 DateDate 5 5 单 一 闸 群 系 统 图 DateD

4、ate 6 6 逻 辑 图 PLC可编程控制器 光电编码器 闸门开度仪 A/D转换 中间继电器 按钮指示灯 开关电源 控制方式选择 热继电器 空气开关 接触器 接触器 电机及抱刹 紧急停止 通讯模块 水位计 380V 下限位上限位 DI AI DO 高压 监控 中心 主机 485 通讯 DateDate 7 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

5、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。 DateDate 8 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 DateDate 9 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

6、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

7、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。 DateDate1010 DateDate1111 DateDate1212 现地控制柜控制功能 三、远程自动控制:操作员根据情况设定相关水流 、闸门开度等相关数据，软件对数据进行综合运算，实时 向PLC传送控制指令，PLC自动地执行相应动作。 一、就地手动方式，通过PLC的按钮可提升、 降落闸门到指定位置。 二、远程手动控制: 操作员在上位机界面中输 入要求的闸门开度或者点击上升、下降指令，向主 控PLC发出指令，PLC响应上位机指令实现对闸门运 行控制。 DateDate1313 具

8、有的特点 优先级：手动控制 远程手动 远程自动控制。 闸门开度、闸门提升、降落状态、行程设定值等参 数能现场显示，现地设置。 通讯：监控中心可远程可修改设定参数，还能够发 出控制命令，使闸门运行到指定位置 保护：具有机械限位、数字电子限位、方式闭锁 等多重保护功能，确保闸门运行可靠性高。 DateDate1414 上位机管理软件 数据采集监视 预警报警 闸门控制 数据的管理 历史报表、曲线图功能 日志功能 视频采集、控制功能 系统管理 DateDate1515 数据采集监视 该系统通过RS232协议与前端PLC通讯，通过即 时的接收PLC返回数据来实时的周期性的采集水位数 据、及闸门开度/开关

9、情况数据。软件会自动检查数据 合法性，并进行分类处理，用户则能够及时、安全、 准确地读取各闸门上的监测数据以及闸门设备的工作 状态。并能根据要求发出监控指令或进行自动存储或 实时显示。 DateDate1616 预警报警 根据采集的数据进行分析，当系统发现收集到的水位 接近汛限水位或库容水位时进行提示告警，达到预警效果 ，提高监控质量。当监控对象设备故障时，当闸门发生电 器故障、通讯故障、传感器故障等问题时系统会根据管理 预定的设置报警，并根据报警信息分析存储报警类别，使 系统具有事故追忆功能，方便日后故障查询以及设备检修 。 DateDate1717 闸门控制 闸门现地控制应用RS232协议

10、与前端PLC通讯，并 发送相应的控制指令，可实现闸门的实时控制，远程 设定闸门开度，控制闸门上升、下降、停止，同时在 软件上形象的显示监控界面，显示全部闸门的运行状 况，并可观看对应闸门的视频图象。相比以往的传统 手动控制，此功能提高了闸门控制的准确性，并且能 够即时直观的观察到闸门开度等准确数据，提高了闸 门控制的安全性以及可见性，节省了很大一部分人力 开销。 DateDate1818 数据的管理 由上位机监控、管理软件完成各种实时数据的处理 、筛选、汇总、分析，把筛选后的重要数据存储到对应 的数据库，代替了传统的手工录入方式，大大的减少了 人力开销，把错误的出现降低到最低。这些数据都能被

11、系统其他功能模块灵活的读取，模块可根据数据库中的 数据，完成各种历史数据报表、数据报警信息的查询功 能，系统日志查询等等一系列相关的功能，并能依此完 成各种图表、曲线的绘制。数据良好的管理方式可以说 是支撑本系统正常运行的一个关键所在。 DateDate1919 历史报表、曲线图功能 历史报表 历史水位曲线图 DateDate2020 日志功能 本系统对闸门的操作或是设备故障等各种信息都将 记录下来，包括升降闸门、启闭电机等类似操作日志 ，实现“责任到人”。一方面方便了日后的故障、事故 追查，另一方面也对闸门工作人员的操作规范化起到了 一定的约束作用，使操作更趋于规范。 DateDate212

12、1 视频采集、控制功能 实现对闸门的摄像头的统一管理，将各摄想头 的视频采集并在软件界面上直观的显示出来，便于 实时监视现场环境，做到不出门就可以了解到闸门 周围环境情况。同时还能通过软件对任一摄像头的 云台进行控制，进行变、聚焦，云台移动等系列操 作。相对以往的手动现场调节方便了很多。 DateDate2222 系统管理 1 数据备份 该系统提供了人工和自动进行数据备份的功能。为了 避免出现意外导致的数据损害甚至丢失，该系统提供了 完备的两种备份方式供用户选择。使数据损害降到最低 。 l 2 权限控制 具有用户权限分级管理功能。使不同人员的操作具 有不同的特点，使整个系统的使用及管理更具有立

13、体感 。 DateDate2323 项目完成情况 任务书要求完成情况 自动监测被控闸门开度及工况 完成 闸门运行参数、运行状态的监测及记录完成 自动监测闸门上下游水位完成 根据操作规程自动控制闸门启闭完成 具有手动/自动转换功能完成 生成日报表、月报表、年报表完成 可定开度自动控制完成 具有视频监控画面和电视监视前端操作过程功能完成 具有操作过程记录功能完成 具有操作过程查询完成 自动生成闸门运行实时数据库、历史数据库、事件数据库完成 具有数据库查询功能完成 具有打印各种生产报表、历史数功能完成 DateDate2424 社会、经济效益情况 社会效益 人类的活动不能离开水的利用，本项目的实施除

14、了有 明显经济效益，更重要地体现在水利信息化进程中所能发 挥的社会效益。由于水利工作具有明显的社会公益特性， 通过本项目的实施为防洪抗旱减灾、水资源的开发、利用 、配置、节约与保护以及水环境保护与治理等综合管理和 决策服务，提高了水资源优化配置及水利工程的科学管理 水平，解决好流域水利与经济社会发展的诸多矛盾，就能 为保护人民的生命财产、保证人民的正常生活、维护社会 的稳定起到重要作用。 DateDate2525 社会、经济效益情况 经济效益情况 根据我们的调查和了解现在市场上还没有功能相同的综 合平台管理软件，而现在使用的都是功能相对独立处理平台 ，我们的综合平台管理系统把各个功能整合在一个

15、管理平台 上，具有先进性、新颖性和实用性，同时也是很好的卖点和 竞争优势，也就能很好的经济效益。 数据采集、现场控制和实时监控综合平台管理系统成本 约为万元/套，而目前市场售价可以超过0万/套， 单套毛利万 我们现在已经签定了武引取水枢纽（万）和绵阳 市水务局万的合同，项目取得明显的经济效益 DateDate2626 社会、经济效益情况 经济效益预测 建设节水型社会是国民经济持续发展的需要，也是社会 发展的必然趋势。水利部明确提出将在今后的十年内水利部 对水利工程的投资4000亿人民币，其中用于水利信息化和 自动化系统投资400亿左右，如果我们在其中占据%的市 场份额，将产生亿人民币的产值，因此本项目具有广阔的 市场前景，该系统的开发和推广应用，将产生巨大的经济效 益和社会效益。 DateDate2727 感谢各位领导、评委参与评审！ 望大家能给我们提出宝贵的意见 ！ DateDate2828