水利泵站闸门自控系统解决方案

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1、水利泵站闸门自控系统解决方案1 闸门自控系统技术条件1.1 工程概况工程项目位于宿州砀山县废黄河水利水利泵站，并在现地建成防洪排涝自动 化控制。每个站共建有1个排涝闸门和 1 个防洪闸门，闸门开度 0 到 20米。该 工程项目闸门自控系统采用分层分布式结构，即现地控制、中控室控制、远方操 作层（预留）。项目主要功能：闸门自控系统工程是由闸门现地自动控制系统、手动控制、远程控制系统三 部分组成。远程控制级设置在闸门集中控制室；由工作台、工控机、显示器、打 印机、网络交换机和系统软件、控制系统等组成。系统的现地 /远程控制、数据 自动采集、数据传输等,为指挥调度人员提供全面详实的调度决策依据。闸门

2、自控系统以“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、计算机软硬件技术、网络通信技术等，为用户提供了一 套既可现地对闸门进行控制，也可远程通过计算机进行闸门启闭的自动化控制系 统，该闸控系统可接入渠道水位信号、流量信号、闸门开度信号、现场视频信号 等，能够将水位、流量、开度、视频画面等与闸控系统集中显示在一个软件画面 中，使得远方操作更加可视，达到无人值守、统一调度的目标。（1）闸门控制：2个闸门的启闭自控、视频监控；（2）闸门开度的监测和显示；（3）上、下游等水位、流量的实时监测和显示；（4）中控层与现地控制层的通信系统；1.2 技术标准和规范GB2887

3、计算机场地技术要求GB998 低压电器基本实验方法GB4026 电气设备接线端子和特定导线线端的识别及应用字母数字系统的规则GB4720 低压电器电控设备IEC-439 低压成套开关设备和控制设备GB7251-97 低压成套开关设备和控制设备GB11920 泵站电气部分集中控制装置通用技术条件GB2900.1-48 电工名词术语GB1479 低压电器基本标准GB50171 电气装置安装工程盘,柜及二次回路接线施工及验收规范GB50256 电气装置安装工程启闭机电气装置施工及验收规范GB50254 电气装置安装工程低压电器施工及验收规范GB50171-1992 电气装置安装工程盘、柜及二次回路接

4、线施工及验收规范和条 文说明；GB3453 数据通信基本型控制规程GB9813-2000 微型计算机通用规范GB2887-2000 计算机场地技术规范IEEE802.3 网络技术标准GB23128 操作系统标准SL75-94 水闸技术管理规范SL170-96 水闸工程管理设计规范JB/T5234GB720 工业控制计算机系统验收大纲IEC 国际电工学会标准相关的GB、IEC、IEEE、ISO、ANSI、DIN、JH、JIE标准、产品质量法，在执行中 如有新标准则按新标准执行；当各标准不一致时，以标准高者和最新版本为准。1.3 设计原则和基本技术要求(1) 安全可靠性 本工程泵站承担着防洪排涝的

5、任务，其运行的安全性和可靠性直接关系到下 游及人身和财产安全。因此安全可靠性应首先保证。主要控制部件应严格满足相 关技术保护装置。(2) 控制权限分级本工程闸门控制系统控制部分划分为二层，即现地控制层和中控室控制层。 并预留集控中心远程自控功能；权限优先级别为现地控制层、中控室层和集控中 心层；现地控制层采用自动或手动控制两种方式。 中控室控制层负责信息的集中管理和自控，提供可视性人机界面。（3）通信方式系统采用总线 方式实现计算机自 控系统与现地控制单元通信，向 现地控制单元发送指令，并接受现地控制单元上送的各种信息；具有 数据通信功能，并预留远程联网控制功能接口。（4）视频监控 在闸门控制

6、系统界面可实现对实时视频的现场监控。（5）系统的开放性和可扩展性 整个系统采用分层分布的网络结构，其网络通讯协议是国际公认的、开放的， 可以很方便的对系统进行扩展和连接，系统的软硬件均采用模块化设计。使自控 系统更能适应将来功能的增加和规模的扩充。1.4专用技术规范1.4.1 闸门自控系统结构及配置说明：（1）闸门自控系统使用一套LCU装置控制2扇闸门LCU1控制#1-#2扇闸门；使用手动，自动和远方自动三种控制方式。（2）闸门上位机系统配置一台主机兼通讯工作站 主机兼通讯工作站用于存放历史数据库、报表、操作记录等数据，闸门 数据与自控系统、集控系统和调度水调自动化系统，布置在计算机房。 操作

7、员站布置在中控室，用于运行人员闸门操作、监视、历史数据调用 水情数据分析统计，报表，打印等； 设置主机兼通讯工作站保证上位机系统的可靠性，同时保证历史数据库 和相关数据、操作指令的查询，保证调度水情数据的可靠传输。（3）LCU 装置与工作站、通讯机使用 RS485 总线连接LCU 装置配置 RS485 模件，闸门自控系统与集控计算机自控系统采用RS485 总线通信，可通过串口通信将闸门信号送集控中心；水调自动化需 要的数据通过主机兼通讯工作站获取；1.4.2计算机自控系统I/O点数闸门现地控制单元I /o使用数量表LCU （1#2#闸门）开关量输入24*2开关量输出4*2模拟量输入4*2模拟量

8、输出脉冲量输入交流电气量I/O点数应预留10%余量，实际I/O点数及测点名称在第一次会议时确定。1.4.3 系统功能概述闸门控制系统采用现地控制、中控室控制、预留远方集中控制三种控制层次。 现地控制系统的优先，中控室控制系统次之，且具有互锁功能。现地控制层主要由布置在启闭机旁的LCU控制柜、安装在现场的控制箱、各 种传感器组成，LCU通过RS485总线实现与中控室工作站和现场工作站的通讯。 中控室控制层设备布置在中控室内，预留远程联网控制功能接口，主要由操 作员工作站、RS485数据转换模块等设备组成，在中控室的以RS485转换模块相 连接。中控室的工作站通过鼠标、键盘进行，通过设定各闸门开启

9、的数据实现闸门 远程控制，闸门自控系统能全天候的实时显示整个闸门状态，实时监测2扇闸门 的运行状况，并根据相关的闸门开启数值显示闸门泄洪流量（可选）。现地控制利用闸门现地LCU控制柜进行控制。采用LCD触摸屏设定数值自动 操作和直接按启停操作。现地LCU控制柜使用切换开关闭锁远方和现地操作。系统框架图1.4.4 闸门自控系统详细技术要求防洪排涝闸门控制图1.4.4.1 闸门自控系统主控层功能要求1) 实时数据采集和处理 数据采集接收现地控制单元有关数据并存入数据库，实时显示系统状态，实现画面更 新、控制调节、记录检索、操作指导及故障记录分析。故障报警信号应优先传送， 并记录故障发生的时间。实现

10、声光报警信息。并记录操作员登录信息和操作信息。主控级计算机通过 RS485 总线与 PLC 通信，实时采集每个闸门的位置，每台 启闭机的工作状态，动力及控制电源状态，及有关操作状态数据。主要完成下列数据量的采集：a. 实时显示上游水位和每扇闸门流量数据(选配)；b. 各台闸门启闭机工作状态位置；c. 网络通信设备的状态；d. 现地单元主要设备(PLC、闸门开度仪)的状态；e. 闸门上升或下降状态；f. 动力电源及控制电源的状态；g. 操作员的操作状态；h. 电压、电流数据；I.手动数据输入及修正功能，能够修改应传感器产生的错误与误差； 数据处理数据处理的内容至少包括：(1) 数据编码、校验传递

11、误差、误码分析及数据传输误差控制；(2) 生成各种数据库，供显示、刷新、打印、检索使用；(3) 对数据进行越限比较，越限时发出报警信号并打印记录；(4) 时间顺序记录，应及时处理生产过程中发生的每一个事件，记录每个事件发生的时间和事件性质，事件包括正常操作和故障；(5) 数据通信处理；(6) 实时报警功能2) 实时控制功能操作人员根据各自权限登录，通过选择不同的操作模式，用鼠标和标准键盘，对自控对象进行下列控制：a. 中控室闸门的上升、下降的远方控制；b. 闸门LED灯的开闭及调控（选配）；c. 现场视频的监测控制；d. 集控中心闸门调度的控制（预留）；e. 报警功能开启并自动切除（10分钟）

12、；3）实时运行监视功能a. 闸门运行过程监视自控系统的模拟显示应包：1）每扇闸门升降模拟图：模拟显示单台闸门和成组闸门的升降过程，及闸 门开度数据，对闸门的升降过程进行过程监视。2）防洪门及排涝门处实时水位数据显示，流量的计算（选配）。b. 状态自控及报警4）记录、报告、统计制表所有自控对象的操作、报警事件及实时参数报表等都应予记录，对故障信号 进行事件顺序记录，能在 TFT 上显示，打印机上按预订表格打印出来（采用中文 格式）。当发生电源断相等故障引起启闭机电源断路器跳闸以及电气过负荷、机 械过负荷等故障时，进行事件顺序记录的显示、打印、存档。每个记录均包括点 的名称、状态描述和时标。打印记

13、录分为定时打印、事故故障打印、操作及参数修改记录打印、工作日 程修改打印、越限打印、维修报告记录及召唤打印记录等工作方式。记录、报告的内容包括： 操作事件记录自动顺序记录所有的操作过程，包括操作对象、操作指令、操作开始时间、 执行过程、执行结果及操作完成的时间、操作员的姓名等。 报警事件记录自动将各种报警事件按时间顺序记录其发生的时间、内容和项目，生成报警 事件汇总表。 报告按时、日、月生成各种统计报表，也可根据操作员站的指令生成各种报表。 历史数据记录 各主设备运行档案记录打印。 其它。5）生产管理 在自控工作站的显示器上能以数字、文字、图形、表格的形式对以下信息进 行动态显示，包括以下图形

14、和表格：闸门升降模拟显示图；闸门操作流程图；计算机自控系统框图；电气配电系统接线图；各种事故、故障显示图表；闸门操作次数统计表；各种监视量上、下限整定表；历史记录查询； 主控级还可对闸门的启闭情况，闸门的启闭事故记录进行制表打印。制表打 印具有定时打印和召唤立即打印功能。在各级控制站能无权限的调用所有历史数 据。此外，在各级控制站专业人员能够一定的权限下对弧开度及流量进行数据输 入修改，操作员可通过键盘鼠标输入各种数据，在一定的权限下更新或修改各种 应用程序，接受上级调度部门的命令，并把数据传送给上级主管部门。主控级还具有语音报警功能（主控级选配）。6）数据通信系统主控级与现地 PLC 之间的

15、通信采用以 RS485 总线通讯方式通讯，与各现 地控制单元通信，向各现地控制单元发送指令，并接受现地控制单元上送的各种 信息。闸门自控系统与计算自控系统的通信采用串口通信，具体的通信协议在施工 现场由甲方确定。闸门自控系统与集控中心远程控制功能（选配）。7）系统自诊断系统设备硬件故障诊断包括LCU、外围设备、通信接口、通道等的运行情况 进行在线和离线诊断，故障点应能诊断到各模板，并发出报警信号。软件故障诊断应能对计算机各软件进行在线诊断，诊断出故障软件功能块并 应发出报警信息。在系统进行在线诊断时，不影响计算机自控系统对各设备的自 控功能。8）软件开发 软件编辑人员应能方便地在线或离线进行应用软件、显示画面以及数据库等 的编辑、调试、装入、卸除和修改。在线进