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1、ICS93.140P67DB32江苏省地方标准DB32/T 38232020船闸PLC控制系统设计规范Design specification of PLC control system for shiplocks2020-07-14发布2020-08-14实施江苏省市场监督管理局发布DB32/T 38232020目次目次I前言I1 范围12 规范性引用文件13 术语和定义14 总则24.1 总体要求24.2 功能要求25 硬件设计25.1 一般规定35.2 硬件配置35.3 变频器35.4 水位计35.5 限位开关35.6 通航信号灯45.7 通讯光纤、控制电缆45.8 电气控制柜46 软件
2、设计46.1 一般规定46.2 过闸流程46.3 程序设计67 控制网络6附录A （规范性附录） 硬件模块配置原则7附录B （资料性附录） 数据库表结构9附录C （规范性附录） 程序变量名命名规则及点位配置原则14附录D （资料性附录） 程序主要变量名15附录E （资料性附录） 常见控制网络拓扑结构3133前言本标准按照GB/T 1.1-2009给出的规则起草。本标准由江苏省交通运输厅提出并归口。本标准起草单位：中设设计集团股份有限公司、京杭运河江苏省交通运输厅苏北航务管理处。本标准主要起草人：高杰、余向阳、马洪亮、牛恩斌、朱岱明、刘轰、东培华、袁媛、颜廷雪、曲红玲。船闸PLC控制系统设计规范
3、1 范围本标准规定了船闸PLC控制系统硬件、软件、控制网络的设计要求与内容。本标准适用于交通船闸PLC控制系统设计、维护工作，其他船闸可参考本标准执行。2 规范性引用文件下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GB 4208 外壳防护等级（IP代码）GB/T 5023 额定电压450/750V及以下聚氯乙烯绝缘电缆GB/T 9771 通信用单模光纤GB/T 22239 信息安全技术 信息系统安全等级保护基本要求GB/T 25070 信息安全技术 信息系统安全等级安全设计技术要求J
4、TJ 310 船闸电气设计规范3 术语和定义下列术语和定义适用于本标准。3.1船闸PLC控制系统 PLC control system for shiplocks一种用于船闸运行环境的数字式操作电子系统。用可编程的存储器作面向用户指令的内部寄存器，完成船闸特定的运行功能，如逻辑、顺序、定时、计数、运算等，通过数字或模拟的输入/输出，控制船闸闸门、阀门启闭等过程。3.2程序控制模式 procedural control mode船闸闸门（阀门）主要依靠PLC控制系统按照过闸流程实现自动循环运行（开闸与关闸需人工确认）。3.3分散控制模式 dispersed control mode船闸闸门（阀门
5、）依靠人工确认实现手动单步操作运行。3.4集中操作模式 concentrated operating mode对船闸上、下游闸门（阀门）进行远程集中控制。 3.5现地操作模式 local operating mode仅对本闸首闸门（阀门）进行控制。3.6套闸通航模式 sluice navigation mode船闸上、下游闸门（阀门）依次循环启闭的运行模式。3.7通闸通航模式 open navigation mode船闸上、下游闸门（阀门）同时保持完全开启状态下的运行模式。3.8船闸控制网络 shiplock control network用于传输船闸运行控制信号的网络。4 总则4.1 总体要
6、求4.1.1 硬件应可靠耐用，软件宜基于成熟平台进行开发。4.1.2 PLC控制系统的模块、底板、现场设备、软件功能等应具备一定的可扩展性。4.1.3 网络架构应具有开放性。4.1.4 主要硬件及现场设备应具备通用性。4.1.5 PLC控制系统设计应积极引进及应用新技术、新材料和新设备。4.1.6 PLC控制系统投入运行前应进行功能性验证测试。4.2 功能要求4.2.1 PLC控制系统应具备程序控制与分散控制、集中操作与分散操作等模式。有平水位的船闸应具备套闸通航与通闸通航等模式。4.2.2 PLC控制系统除应满足过闸流程的要求外，还应具有JTJ 310规定的互锁、容错、检测、自诊断与应急处理
7、等功能。5 硬件设计5.1 一般规定5.1.1 核心控制器应选用市场先进可靠产品及型号。5.1.2 关键硬件单元或部件应冗余配置。条件允许时宜配备一定的备品备件。5.1.3 硬件布置应满足方便养护和维修的要求。5.1.4 输入、输出模块应优先考虑采用直流24V电压供电。5.1.5 现场设备外壳防护等级应达到IP65及以上。5.2 硬件配置5.2.1 PLC控制系统硬件一般包括底板、电源模块、CPU模块、通讯模块、光纤模块、离散量输入模块、离散量输出模块、模拟量输入模块、模拟量输出模块等，应根据实际功能需求合理配置相应模块。各功能模块的配置原则参见附录A。5.2.2 应根据船闸控制对象合理确定各
8、功能模块输入、输出点数，并预留不低于10%的可扩展容量。5.2.3 模块驱动能力应满足外部负载的要求，并带有隔离功能。5.2.4 供电电源应与动力电源完全隔离，并具有防浪涌保护功能。供电电源应进行精密净化稳压，经在线式UPS输入。PLC控制系统应单独接地，接地电阻应小于1。5.2.5 多线多梯级流域船闸或统一管理的区域船闸PLC控制系统硬件配置应相对统一，核心控制器宜选用同类型产品。5.3 变频器5.3.1 变频器功率应在现场驱动电机功率的基础上预留不低于15%的富裕量。5.3.2 变频器宜选配网络接口、电抗器、滤波器。5.3.3 变频器安装不应对PLC控制系统正常运行造成影响和干扰，应安装于
9、柜式结构，避免振动与电磁干扰，并保证通风，接地良好。5.4 水位计5.4.1 水位计选择应考虑可靠性好、维护方便，根据实际情况可采用压阻式、超声波式、激光式等类型。5.4.2 测量量程应满足船闸上、下游设计最高、最低通航水位的要求，同时预留不低于10%的富裕量。5.4.3 测量精度不低于1mm。5.4.4 水位实时数据采集时间间隔不应大于5s。5.4.5 输出信号类型为420mA。5.5 限位开关5.5.1 限位开关选择应考虑可靠性好、维护方便，根据实际情况可选择机械结构接触式、光电开关等。5.5.2 同一功能的限位开关配置数量不低于2个。5.5.3 机械结构接触式限位开关预期使用寿命不低于1
10、0万次。5.6 通航信号灯5.6.1 宜采用双色点阵式LED信号灯。5.6.2 中心光强应不低于400cd。5.6.3 应留有与PLC控制系统离散量通讯接口。5.7 通讯光纤、控制电缆5.7.1 通讯光纤宜选用铠装单模光纤，光纤芯数应满足使用要求，备芯数应不低于总芯数的30%，且不低于8芯。5.7.2 其余参照GB/T 9771与GB/T 5023执行。5.8 电气控制柜5.8.1 控制柜安装位置应考虑方便维护及检修。5.8.2 控制柜体应采用标准柜体，柜门面板开孔布置合理，柜体表面宜采用热镀锌加喷塑防腐，字体采用宋体，颜色采用RAL7035。5.8.3 柜内设备布置应遵循 “强弱分开、间隙合
11、理、便于维护”的原则，符合人体工程学原理，摆放整齐，标识清晰。6 软件设计6.1 一般规定6.1.1 软件设计应符合船闸安全运行的需要，满足不同通航模式过闸流程要求。6.1.2 软件宜分功能块进行设计，并具有动作互锁功能。6.1.3 软件变量数据应根据船闸运行和动作的关联性进行分类存储，数据库表结构参见附录B。6.1.4 PLC控制系统应为其他系统预留数据接口。6.1.5 多线多梯级流域船闸或统一管理的区域船闸PLC控制系统软件宜基于相同的平台进行开发。6.1.6 软件应有非易失电子介质和纸质介质同时存档。6.2 过闸流程6.2.1 无特殊要求时，套闸模式运行流程如图1，通闸模式运行流程如图2
12、。 图1 套闸运行流程图图2 通闸运行流程图6.2.2 暂停、停机、急停、强落阀等应急处理操作应具有较高的操作权限等级。现地模式权限高于集中模式，分散模式权限高于程序模式。6.3 程序设计6.3.1 程序设计应充分考虑船闸运行的流程及工作特点，熟悉液压启闭系统、机械启闭系统、信号灯、照明等技术参数及逻辑关系。6.3.2 功能块设计宜包含开闸功能块、关闸功能块、开阀功能块、自落功能块、强落功能块、运转计数功能块、滤波功能块、模拟量处理功能块、变频器处理功能块、进出闸功能块、故障报警功能块等。6.3.3 程序设计必须遵守编程语言中的语法规定，并应简洁、便于阅读与修改。6.3.4 程序变量命名应遵循
13、唯一性及见名知义原则。变量名应包括单位编码、闸号、功能、位置等主要信息，各信息之间采用下划线分隔。变量名命名规则参见附录C。6.3.5 程序变量地址应做统一规划，远程传输的变量宜集中部署，主要变量命名具体参见附录D。6.3.6 故障宜分为停机类故障和非停机类故障两个等级。停机类故障应禁止系统运行，非停机类故障仅做报警显示。故障类别参见附录B。7 控制网络7.1 控制网络拓扑结构应依据系统功能需求、投资费用、模拟量数量、维修便捷性等合理选择，可采用星型或环型架构，具体参见附录E。7.2 网络通讯应采用实时性强和可靠性高的工业级网络设备，在PLC控制系统通讯设备、现地监控主机、中心服务器之间形成环
14、网通讯链路，并具备冗余环网功能。7.3 交换机宜选用单模、带工业级环网控制与冗余电源功能，光口和电口数量应满足现场使用要求且各保留不低于2个的富裕量，带宽应不低于100M/s。 7.4 控制网络安全应符合GB/T 22239与GB/T 25070的相关规定。7.5 控制网络应遵循“专网专用”原则，一般禁止外挂集成系统直接与PLC控制系统进行通讯，确有需要的应在主机终端、网络边界、区域隔离等方面做好安全防护。7.6 网络安全设备应与系统功能设计同步规划、安装、调试、验收。_附录A（规范性附录）硬件模块配置原则A.1 底板A.1.1 底板应具备通用性，每个底板槽位的电气特性应相同，各模块理论上可被安装在底板任意槽位上，但应相对固定。A.1.2 底板槽位数应视控制系统模式及输入、输出点位数确定，空槽位数应不低于1个，并安装空槽位盖板。A.2 电源模块A.2.1 电源模块应具有过电流和过电压保护功能，发生意外掉电，电源模块应有足够时间来保证系统完成有序停机。A2.2CPU主站宜采用两个型号相同的累加型电源模块且在背板的两端槽位上安装。远程站可采用一块累加型电源模块并安装在底板的第一个槽位上。A.3 CPU模块A.3.1 CPU模块是PLC控制系统的核心部件，运算速度应大于40K指令/毫秒，内存应大于16MB，应集成MODBUS/TCPIP和USB
