闸门自动监控系统实施方案20141102汇总.

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1、1 宁夏盐环定扬水管理处宁夏盐环定扬水管理处 干渠闸门测控一体化实施方案干渠闸门测控一体化实施方案 二二一四年五月一四年五月 2 目录 第一章第一章项目概况项目概况.3 1.1 项目背景 3 1.2 需求分析 3 第二章第二章 设计依据与原则设计依据与原则4 2.1 设计依据4 2.2 设计原则4 第三章第三章 方案设计方案设计6 3.1 总体设计 6 3.2 系统组成 6 3.3 控制说明 7 3.4 电源设计 9 3.4 建设内容 11 3.5 技术特点 12 3.6 设备选型 12 第四章第四章 工程预算工程预算18 4.1 设备清单 18 4.2 系统总价 39 4.3 第一期实施项目

2、工程设备清单 40 4.4 第一期实施项目工程总价 43 3 第一章第一章 项目概况项目概况 1.11.1 项目背景项目背景 陕甘宁盐环定扬黄续建工程共用工程于 1988 年 7 月开工建设，1996 年 9 月通 过竣工验收并投入使用。共用工程渠道 123.8km。本方案拟对工程干渠沿线 35 个直 开口进行工程改造。项目实施之后，实现盐环定扬水管理处调度中心对各斗口的水 闸进行远程自动控制和实时监测。根据实际需要，第一期拟实施项目 5 座直开口， 计划于 5 月中旬建设，其余 30 座直开口于第二期拟建设。 1.21.2 需求分析需求分析 目前盐环定支渠上的闸门都是手动操作，给调度中心和各

3、泵站的运行管理带来 了极大的不便：一方面需要投入人力去操作，另一方面不能准确的监测到闸门的开 启闭合状态。 闸门远程自动化监控系统可以很好的解决上述问题，本系统以“无人值守”为 设计原则，采用 SCADA 系统结构，通过传感技术，自动化控制技术，网络通信技术 进行自动控制和监测。由于盐环定各泵站到调度中心已采用光纤通讯，所以本项目 的闸门控制系统可利用原有的光纤与就近的各个泵站建立通讯，再由泵站将闸门的 相关数据传输至调度中心。 4 第二章第二章 设计依据与原则设计依据与原则 2.12.1 设计依据设计依据 考虑到一些关键性问题和固有特点，我们提供用户的方案应该尽量采用国际上 先进而成熟的无线

4、网络技术和标准的网络协议（TCP/IP、CSMA/DS、SNMP）等，坚持 开放性，采用国际标准（如 ISO、CCITT、IEEE）、国家标准、工业标准等。 1、遵循标准 在网络通讯中，我们为了保证网络整体的运行可靠和保持可兼容性、可扩展性， 我们严格遵循： IEEE 802.3 10BASE-T； IEEE 802.3u Ethernet (100BASE-T)； ANSI FDDI/ TPDDI 100 Mbps； IEEE 802.11a/b/g/n。 2、安装与设计规范 通信工程系统防雷技术规定 中国网络通讯工程化协会规定的标准“网络通讯系统工程施工及验收规范” 计算机网络建设标准 2

5、.22.2 设计原则设计原则 为了确保用户的投资利益与应用需求，我们在系统设计时充分考虑到系统的先 进性、实用性、可扩充性和可维护性,保证系统运行的可靠与安全保密，建立经济合 理、资源优化的系统。 1、先进性原则 硬件与协议透明：在有线网方面，符合 IEEE802.3 标准。可以顺利的和其他网 络连接。 2、实用性原则 5 设备接口与网络操作系统的透明性，无论对系统现行安装与今后的需求扩展都 提供方便性与可操作性。 3、可扩充性原则 组网后如果需要增加新点，不需要对正在使用的设备做任何改动，只需要做新 增加的设备的安装即可。 4、可靠性原则 抗干扰性强、故障率低、接收灵敏度高、室外安装防风雨老

6、化性要强、要有很 强的抗高低温能力。 5、经济性原则 所使用产品具有一次性投资永远受益的特点, 建立网络系统时要最大限度地提 高资金的利用率，使其具有方便、经济的扩充和裁减的功能。 6 第三章第三章 方案设计方案设计 3.13.1 总体设计总体设计 本系统采用光纤数据传输技术，通过光纤传输设备构成一个通讯网络，对闸门 的数据信息进行采集、处理、传输和控制。 对原有量水堰进行标准化翻建，并在量水堰旁修建一个测水井，测水井与量水 堰相通，测井内安装一个投入式液位计，用于检测量水堰的水位。 启闭机配套整体式电动执行机构，电动执行机构可在本地手动控制闸门的启闭， 手动分为两种：一种是在没有电的情况下用

7、专用工具手动启闭闸门；另一种是在有 电的情况下在启闭机的控制面板上进行手动操作。同时电动执行机构可以准确的测 量出闸门的启闭高度。与传统的电机配套皮带或者电机配套减速机相比，电动执行 机构能够精确的使阀门/闸门走到任何位置，除了简单的开关功能，还包含了位置感 应装置，力矩感应装置，电极保护装置，逻辑控制装置，数字通讯模块及 PID 控制 模块等，而这些装置全部安装在一个紧凑的外壳内。电动执行机构可增强工作安全 性能和环境保护性能。 现场配套一套 PLC 控制箱，PLC 控制箱可采集启闭机运行、停止、故障、远控 等开关量信号以及闸门的开度值和量水堰液位等模拟量信号，同时 PLC 控制箱可根 据上

8、位（后台工控机）发出控制信号，实现闸门的开度调节。 传输设备选用视频光端机，可将 PLC 信号接入，并传输至泵站，进入整体监控 系统中，同时预留视频接口，具有可扩展性。 3.23.2 系统组成系统组成 针对闸门自动控制系统的控制需求，我们采用基于远方调度中心集中控制、泵 站站级自动控制和现地手动控制相结合的三层控制体系结构。闸门现地控制层分别 由电动执行机构和液位计组成，进行各种数据采集与现场控制，并且将处理结果通 过光纤网络传输至站级控制系统。PLC 控制器是站级控制系统的核心，PLC 可在控制 程序中实现很强的逻辑控制功能，同时运行速度快，抗干扰能力强。是自动控制(联 动，连锁控制及逻辑控

9、制)首选。同时 PLC 通过以太网络与站级控制计算机连接，而 站级可以根据中央控制级的指令及时调整控制策略。 系统结构图如下： 7 每个 PLC 控制站监视内容包括： 闸门/阀门运行状态；如手动/自动、运行/停止、远方/现地等状态。 闸门/阀门开度信息；如上升、下降、位置等。 设备状态；如启闭状态、行程限位开关状态。 液位；量水堰液位。 报警信息；如报警类型、报警时间等。 3.33.3 控制说明控制说明 根据工艺过程的要求和设备特点，需要控制的电气设备分为本地、站级、调度 级三种控制方式： 第一，现地控制：现地手动操作为最高优先级，电动执行机构上有现地/远程切 换按钮，当处于现地控制模式时，操

10、作人员可以根据工艺情况直接对闸门进行启闭 的操作。该控制方式作为一种后备方式存在，但有最高的优先权。当电动执行机构 的控制方式处于现地操作时，上级的控制干预将被屏蔽。 第二，站级控制：站级控制系统是由站级计算机和 PLC 控制系统组成，当电动 执行机构可通过工控机对闸门进行站级控制，能够监测闸门控制箱所有信号量、测 量值等实时工况及运行参数，执行和记录调度员发出的本站设备调节及控制命令信 息。 8 远程控制，可实现对闸门手动启闭控制，也可设定一开度值，与当前开度值进 行比较，由 PLC 控制系统自动给出启闭指令，当到达目标值自动停止当闸门控制柜 接收到启、闭指令后，首先进行判断，如指令正确则按

11、给定开度控制电动机启动， 同时电动执行机构获取闸门位置，在此过程中，若闸门超出上下移动范围，立刻终 止电动机运作，保护闸门不被损坏，完成操作指令后电动机停止，同时通过光纤传 输向站级控制系统和调度中心返回启闭高度结果。 第三，调度级控制：调度中心控制是对系统远程调度的方式，能够监测闸门监 测点的信号量、测量值等实时工况及运行参数，执行和记录中心调度员工作站发出 的各泵站设备调节及控制命令信息，还可以根据量水堰中的水位以及各个泵站的运 行情况协调控制相关闸门的启闭，在工况允许的情况下，调度中心控制层上位机上 可以直接对闸门控制箱进行操作，实现远程集中控制。根据采集的信息，上位机可 以建立各类信息

12、数据库并对各类工艺参数值做出趋势曲线（含历史数据），供调度 员分析比较，改进管理方法，提高经济效益。 闸门控制主画面闸门控制主画面 9 闸门控制画面闸门控制画面 3.43.4 电源设计电源设计 闸门自动化控制系统需要考虑电源的供给，目前闸门为手动控制，都还没有电 源，而每个点的取电距离长短不一，有的较短，可以用市电，启闭机用交流供电。 而有些点距离较远，用市电成本太高，同时电压的压降很大，用太阳能供电是更好 的选择，启闭机用直流供电。 根据工程经验，当供电距离超过 500 米，压降很大，不适宜再用市电来做控制。 因此以 500 米为界限，距离在 500 米以下用市电，500 以上的用太阳能供电

13、。 1、市电 市电用直埋或者架杆两种方式，根据现场情况而定。用市电的情况下，同沟敷 设光缆。 2、太阳能供电 闸门现地供电设备主要是闸门启闭机/电动蝶阀、PLC、触摸屏、摄像机（预留） 、视频光端机等。用电量如下表所示： 序号序号负载名称负载名称规格描述规格描述单位单位数量数量 每天工作时间每天工作时间 （H H） 每天耗电量每天耗电量 （WHWH） 1 摄像机（预 留） 30W/12VDC 套 124720 2 红外（预留） 15W/24VDC 套 112180 3 加热器（预 留） 5W/24VDC 套 124120 10 4 视屏光端机 5W/24VDC 套 124120 5 PLC 控

14、制系 统 15W/24VDC 套 124360 6 电机 500W/24VDC 套 10.5250 总计 1750(约约 1.8 度电度电) 相应的太阳能供电系统配置如下： 序号序号产品名称产品名称描述描述单位单位数量数量 1 太阳能电池组件SUNPOWER，180Wp/24V,单晶硅.块 4 2 太阳能充电控制 器 德国 Steca，PRS3030(30A/24V,LED 显示)德国 原装进口。 台 1 3 铅酸免维护蓄电 池 EWS200-12 (200AH/12V) 块 4 4 太阳能支架热镀锌钢铁支架套 1 5 汇流箱4 进 1 出防雷汇流箱套 1 6 配电柜特配，内放配电及蓄电池套

15、1 7 大功率继电器大功率继电器（启动 500W 电机）套 1 8 电缆及辅料铜芯套 1 下图为太阳能供电现场图片。本期项目将蓄电池和 PLC 控制箱以及网络传输设 备安装到各个直开口建立的斗门房中。 11 3.43.4 建设内容建设内容 本期为第一批建设，共建设 6 个点，分别为：果园、五里坡、老盐池南 1#、潘 儿庄、大庄子、小庄子。需建设 6 套自动化控制系统，分别为： 1）果园斗口闸门控制系统 12 2）五里坡斗口闸门控制系统 3）老盐池南 1#斗口闸门控制系统 4）潘儿庄闸门控制系统 5）大庄子斗口闸门控制系统 6）小庄子斗口闸门控制系统 建设内容为： 1）光纤开沟、敷设及熔接； 2

16、）投入式液位计安装； 3）PLC 控制箱的制作安装； 4）启闭机的安装； 5）太阳能供电系统安装； 6）量水堰改造； 7）支渠翻建； 8）斗门更换（含门框、防盗门）； 3.53.5 技术特点技术特点 与传统闸门控制对比, PLC 控制系统具有以下特性： *技术先进，稳定可靠，闸门定位精度高，避免了人为误操作等可能造成的设备 损坏工业自动化网，增强了系统运行的安全性，可以保证系统稳定可靠地运行。 *实现远程监控。PLC 控制器在水闸启闭系统中, 通过网络传输, 可以实现远程 中央计算机的监控。 *界面直观, 操作简单，全中文界面, 使操作更加人性化，便于闸门控制系统操 作人员直观掌握闸门启闭状态信息。 *开放性。该系统采用的现场总线是国际通用的具有开放协议的现场总线和接口, 同时各控制站均留有 PLC 的 I/O 余量, 以便于以后系统的改造和扩展。 *减轻了职工的劳动强度。本设计方案实现集控室的远程监视并相应进行相应操 作即可，现场不需值班人员，只需不定期巡视，减少了职工的所需数量和劳动强度， 达到减员增效的目的。 3.63.6 设备选型设备选型 1、PLC 控制