水库闸门监控系统100324

1、水库闸门集中监控系统水库闸门集中监控系统 自自 动动化化技技术术方方案案郑州中海盛自动化有限公司 技术支持电话:水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司2水库闸门集中监控系统 .1一、技术方案设计.31.3 综合技术说明.31.4 设计原则及规范.131.5 工作界面和范围.16第二节 计算机监控系统.172.1 总体方案.172.2 监控中心.192.3 系统软件.312.4 闸门现地监控站.382 第三节 防雷和抗干扰.453.1 防雷.453.2 抗干扰能力.48二、工程实施方案和质量控制措施 .50第一节 主要设备的采购和加工.50第二节 施

2、工和质量控制.512.1 项目施工方案.512.2 质量保证措施.53四、售后服务.55水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司3一、技术方案设计1.3 综合技术说明1.3.1 电气特性本工程系统所有电源设备、数据和控制接口设备、通信接口设备、人机接口设备等满足如下一般电气性能要求：1、绝缘电阻交流回路外部端子对地 10M 以上，不接地直流回路对地不小于 1M。2、介电强度 500V 以下、60V 以上端子与外壳间应能承受交流 2kV 电压（有效值）1min 。 60V 以下端子与外壳间应能承受交流 500V 电压（有效值）lmin。3、浪涌抑制能力 (a) l Hz1.5M

3、 Hz 衰减振荡：2.5kV（峰值） ； (b) 1.2s50 冲击波：5kV（峰值） 。4、无线电干扰在设备设计和安装布置上考虑到由本系统某设备产生的电磁干扰不会影响系统内外其它设备的正常工作；由安装环境所产生的电磁辐射不会影响本系统设备的正常工作，即分别保证不超过允许的电磁干扰极限和电磁相容性极限，即： (a)电磁干扰极限： 1Vm ； (b)电磁相容性极限：10Vm 。5、抗静电干扰150pf150 8kV（峰值）水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司41.3.2 系统特性1、实时性计算机监控系统的实时性反映在系统的响应时间上，它们包括了主机处理、存贮器存取、IO 接

4、口响应、数据采集处理、通道传送和软件等的速度或效率，而且还要考虑重载的影响。本现地控制单元的响应能力满足对生产过程的数据采集和控制命令执行的时间要求。本控制中心的响应能力满足系统数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间要求。2、现地控制单元的响应能力（1）模拟量采集周期：a.电量1s；b.非电量2s。（2）数字量采集周期1s；（3）控制命令响应时间：a.控制命令回答响应时间1s；b.接受控制命令到开始执行的时间1s。3、控制中心的响应能力（1）控制中心对系统数据采集和控制的响应时间：2s；（2）人机通信响应时间：a.调用新画面的响应时间：从运行人员发出一个新的图像调用指令开始到图像完全显示

5、为止的响应时间小于 1s；b.在已显示画面上动态数据更新周期从数据库刷新后算起为12s；c.报警或事件发生到屏幕显示和发出的音响的时间2s；d.操作员命令发出到现地控制单元接收命令回答响应的时间30000h；b. 现地控制单元 LCU40000h。6、可维护性我方提供计算机系统的硬件和软件便于维护，测试和检修。（1）设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常。（2）有便于试验和隔离故障的断开点。（3）配备合适的专用安装拆卸工具。（4）预防性维护应使磨损性故障尽量减小。（5）充分考虑中国市场实际，提高硬件的代换能力。（6）可通过系统编程工具修改和增加软件。（7

6、）平均故障修复时间（MTTR）一般应在 0.5 小时以下，最大不得超过 1 小时。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司6（8）互换件或不可互换件有措施保证识别。（9）能带电插拔卡片或者模板。7、可用率在计算本系统设备运行中的可利用率时，可不计入故障时间的设备故障有： a. 非关键性故障，如一个过程点设备不使外部设备误动的故障。打印机故障或维护设备的故障等。 b. 冗余部件中不影响功能的故障。在上述 a、b 条件下，系统的可利用率不小于 99.95。8、系统安全（1）有下列保证操作安全性的措施：a. 对系统每一功能和操作提供检查和校核，发现有误时能报警、撤消。b. 当操作有

7、误时，能自动或手动地被禁止并报警。c. 对任何自动或手动操作可作存贮记录或作提示指导。d. 在人机通信中设操作员控制权口令。e. 按控制层次实现操作闭锁，其优先权顺序为：现地控制单元级最高，控制室第二，远方三防系统第三。（2）有下列保证通信安全性的措施：a. 系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障。b. 控制中心与现地控制单元的通信包括控制信息时，对有否响应作明确肯定的指示。当通信失败时，考虑 25 次重复通信并发出报警。c. 通道设备上提供适当的检查手段，以证实通道正常。（3）有下列保证硬件、软件和固件安全的措施：a. 有电源故障保护和自动重新启动。水库闸门集中监控系统技术方案

8、郑州中海盛自动化设备有限公司7b. 能预置初始状态和重新预置。c. 有自检能力，检出故障时能自动报警。d. 设备故障能自动切除或切换并能报警。e. 任何硬件和软件的故障都不会危及整个系统的完善和人身的安全。f. 系统中任何地方单个元件的故障不会造成生产设备误动。g. 系统设计或系统性能考虑到重载和紧急临界情况。9、可扩性a. 备用点不少于使用的点设备的 20%。b. 控制中心级计算机存储器容量有 40%以上裕度。c. 留有扩充现地控制装置、外围设备或系统通信的接口。d. 通道利用率或通道数据率留有足够裕度，期望的通道数据率最好小于 50%。e. 屏柜内留有可扩充插槽的空间。10、可变性系统可变

9、性是对系统点参数或结构配置改变时的难易程度的一种度量。a. 可实时由运行人员确定点的说明。b. 可实时改变模拟点工程单位标度。c. 可实时改变模拟点限值。d. 可实时改变模拟点限值死区。e. 可实时在分布式数据库中为已有的现地控制单元增加初始未提供的点。f. 可实时在分布式数据库中为已有的现地控制单元重新安排点的分类。g. 可实时对现地控制单元和终端的通信接口地址、点设备地址等进水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司8行再分配并作相应的软件改变。1.3.3 设备工艺一、装配设备出厂前装配好，并按规定进行业主所要求的试验。二、绝缘强度和绝缘阻抗所有设备的电源接口、数据和控制接

10、口、通信接口、人机联系及电缆能承受规定的试验电压。未接地的接口与地之间满足规定的绝缘阻抗值。（1）试验电压 60500V 以上外部端子应能承受交流 2000V 电压持续时间 1min。 60V 以下端子应能承受交直流 500V 电压持续时间 1min。(2) 绝缘阻抗设备安装调试完毕后，交流外部端子对地阻抗10M，不接地直流回路对地阻抗1 M。三、屏、柜我方的屏、柜适合现场使用环境(色彩按业主要求确定)，其电磁屏蔽特性将保证本系统能正常工作，并且不影响其它设备正常工作。屏、柜为全封闭，其外壳的通风口有防止灰尘进入的措施，底部留有电缆入口，电缆安装完毕后封堵。屏、柜的内部布置均考虑便于维修和更换

11、内部元器件，并且有扩展设备的余地，我方在屏柜的内部将留有空间余量。我方采用的屏、柜、台均坚固适用，易于维修和更换内部元器件。操作手柄、仪表、指示器具均在地面以上 0.6-1.8m。所有屏柜的门锁是同一型。屏面上的所有器具均采用嵌入式结构安装，其布置清晰合理。每个水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司9屏柜内配有一个 AC250V、5A 插座、一个照明灯和一个带有温度控制的内热式防潮加热器。屏、柜、台结构牢固，能承受运输和正常使用条件下可能遇到的机械、电气、热应力以及潮湿的影响；所有金属件均有可靠的防护层并经过防锈处理，各紧固处皆有防松装置；屏、柜、台表面平整，无凹凸现象，油

12、漆颜色均匀一致，漆面整洁美观，不会有起泡、裂缝和流痕等现象。屏、柜、台上有与地基固定的安装孔，安装尺寸符合制造图纸的要求，屏、柜顶部加装吊环或吊钩；屏、柜、台的门能在不小于 90 的角度内灵活启闭；所有屏、柜采用自然冷却方式；所有屏、柜有 20的备用端子，以备将来扩展。PLC 柜和仪表柜的尺寸根据柜内设备的多寡，设计合适尺寸，并确保扩展空间。屏柜屏柜满足以下要求满足以下要求：A.屏柜采用户内安装式的金属外壳，满足 IP54 防护等级，钢板厚度不小于 1.50mm，柜体装有百叶窗以利通风，并装设防尘滤网，滤毡心要求方便取出更换、清洗，柜体边框装有广泛用于进口设备的密封条，柜体密封性好，柜体可以防

13、止有害化学气体和潮气侵入。柜正面和背面装有供设备检修用的全链接的门，所有的柜门均装有手柄和带钥门锁，柜底底部装有可拆卸的底板，预留电缆出口。各个柜体之间互不直接连通，柜间装隔离板。屏柜底部采用槽钢基座。手动箱安装在室外，需要较强的防锈能力，我方采用不锈钢箱体。B屏柜采用先进的磷酸盐化、抗阳极腐蚀、粉末油漆等表面处理工艺，具备较强抗腐蚀能力，能抵抗矿物油、油脂、机油、溶剂（用于短时间清洁） 、弱酸和碱金属的腐蚀。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司10C为便于维护，屏柜内部装有交流 220V 照明灯和 220V 交流 10A多用电源插座，照明灯由行程开关控制，柜门打开时灯亮

14、。D. 屏柜内部装加热器及控制回路，在必要时可人为起停加热防潮。加热器要求体积小、效率高且非常牢固。E. 屏柜表面颜色，满足业主要求。F所有屏、柜具有扩展设备的余地。G屏、柜的基座设计，保证屏、柜能够固定在地板上，且易于安装。投标方提供所有必需的安装件、基座、基础螺栓以及有关金属构件等。H除另有说明外，屏、柜面上的所有仪表、器具和装置应采用嵌入式安装，其布置应清晰合理。四、内部接线本工程设备的内部接线将在工厂完成，发货前要进行检查。设备的内部接线使用阻燃性或耐火型绝缘材料的标准导线。所有的接线用防火型槽管保护。如果是外露的导线将束在一起，将用适当的夹子固定或支持，走向为水平或垂直，导线在槽管中

15、所占空间不超过 60。所有的导线中间没有接头,导线在屏柜内的连接均经端子板或设备接线端子,一个接线端子的连接导线不得超过 1 条。端子间配有隔板，位于分开的端子盒内，端子板根据要求或接线图进行标志。电流互感器的二次侧引线接于具有极性标志和铭牌的电流型试验端子上。导线用导线鼻子与端子板或设备连接。经常移动的连接线采用多股铜绝缘软线，并有足够长度裕度和适应的固定，以免急剧弯曲和产生过度张力；交流电源线及高电平回路与低电平回路分束走线，并有合理的间隔，必要时采取隔离或屏蔽措施；水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司11凡电气原理图上有回路标号的导线端部标出回路编号，标号清楚、牢固

16、、完整、不褪色；设备内部接线采用标准导线，所有接线用防火型槽管保护，外露接线整束在一起，用适当的夹具固定或支持，导线水平或垂直走向，导线截面一般不小于 1.5mm2；并满足招标书的以下要求：1)柜内接线采用耐热、耐潮和阻燃的具有足够强度的绝缘多股软铜导线，导线无损伤，端头采用压紧型的连接件，导线的两头均有编号，并用计算机打印。我方还提供走线槽以便现场固定电缆及端子排的接线。屏柜内端子板具体型号及规格由我方提供，业主确认。2)每面柜装有接地装置，它将连接到主框架的前面、侧面和后面，接地铜牌末端均装好可靠的压接式端子，以备接到闸（泵）站的接地网上。所有柜的接地线的截面不小于 4.0mm2，与接地铜

17、牌的接线至少用两个螺钉。接地铜牌上将均匀打下一些6 的孔，并配好螺栓，以方便电缆的屏蔽线连接。柜门将用不小于 4.0mm2的带绝缘软铜线与柜体连接。3)端子排有足够的绝缘水平。端子排按单元分段，留有不少于 15的备用端子，每个端子一般只接一根导线，不得超过两根。断路器的跳闸和合闸回路不接在相邻的端子上，直流电源的正负极也不能接在相邻的端子上，正电源与跳合闸回路也不应接在相邻的端子上。电流回路的电流端子必须采用 OT 接线方式（将电缆芯线弯圈后再上螺丝的接线方式） ，不允许采用管状接线方式（将电缆芯线直接插入接线孔进行压接的接线方式） 。交流电压及直流回路采用 OT 接线方式。4) 柜内导线截面

18、；电流回路不小于 4.0mm2；其它回路不小于1.5mm2。绝缘电压水平均不低于 500V；5) 装置需经快速小开关接通直流电源，并有动作指示及足够的断流容量。各自动开关均设有监视，并可发出断电信号。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司126) 每面柜及其上的装置（包括继电器、控制开关、熔断器及其它独立设备）都有标签，以便清楚地识别。7) 在接线座和导线上，明显标出回路号。8) 电器组件上均标有耐久性的文字符号。9) 在接地螺钉旁，明显标出接地符号。10) 柜内有消除过电压发生的电路，有防止外部过电压和噪声干扰侵入的措施。装置机箱采取必要的防静电及电磁辐射干扰的防护措施。

19、机箱的不带电金属部分在电气上连成一体，并可靠接地。五、标志1、识别标志我方的每一台设备均加上易于辨认的中文识别标志，以便与说明文件对照。分布于不同部分的同型号设备识别标志将保持一致。2、铭牌我方每个独立的设备均备有铭牌，其内容包括：设备名称、型号、制造厂名、主要技术参数、出厂编号及出厂日期等，字迹清楚。3、标签柜标签柜采用中文标识，我方在相应的图纸上标明标签柜上镂刻的内容。4、警告标志为了使用安全，需要注意和特别说明的地方，我方使用警告标志或安全标志，警告标志醒目，并经业主认可。六、接地系统接地使用独立接地网接地，接地电阻1。同一机柜中的接地包括设备外壳、交流电源中性点、直流工作接地。电缆屏蔽

20、层采用一个公用接地端子。机柜接地端子为便于引出与接地网连接。机柜接地用水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司13扁平铜母线，截面不小于 25mm2。1.4 设计原则及规范1.4.1 设计原则水库闸站远程监控系统涉及计算机技术、自动控制技术、传感器技术、通信和网络技术等高新技术，是一项体系庞大而复杂、集成难度高的系统工程，因此系统建设遵循如下原则：1标准化原则：依据有关技术标准、技术规程等进行规范化和标准化设计，做到数据的接口定义和传输格式标准化，必要时采用相同型号或厂家的软硬件产品，便于系统集成。2安全性和可靠性原则：闸门安全可靠运行是系统必须首先考虑的重要原则。方案中所选

21、择的每个元件和设备其 MTBF 满足系统安全可靠运行要求；设备具有自检、自诊断功能；系统能及早发现设备故障，避免发生事故，局部故障不造成错误输出，并能自动报警；信息采集及控制输出，考虑多重软件硬件闭锁。3实用性原则：根据闸门和电排站运行和管理的工作流程，设置监控（）中心、闸门和电排站的用户权限和优先级；充分考虑用户的使用频度和应用程度，设置系统控制流程、合理设计存储和服务体系。4先进性原则：当今世界，高新技术日新月异，系统设计把握先进的网络和通信技术、电子控制技术、视频技术、计算机技术、传感器技术的发展方向，采用先进的体系结构。尽量选用同行业内先进成熟的技术和设备，选用先进的软硬件平台，营造高

22、起点的系统开发与应用环境，并使系统能随着科学技术的发展而不断平滑升级。5开放性和可扩展性原则：系统设计充分考虑监视点的增加，留有扩充现场控制单元、外围设备和系统通信的接口。6易于实施和可维护性原则：土建工程易于施工，布线合理，安水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司14装的设备具有较好的可维护性。控制传输等设备有利于系统设置、故障监测和恢复。1.4.2 设计规范在执行标准中，优先采用中华人民共和国国家标准及水利、电力行业标准；在国内标准缺项或技术要求相对落后时，参照相应的国际标准或其它国家标准中的最高标准。水力发电厂计算机监控系统设计规定 （DL/T 5065-1996）

23、；中华人民共和国计量法水闸设计规范 （SL265-2001） ；水闸工程管理设计规范 （SL170-98） ；电气装置安装工程电缆线路施工及验收规范（GB5016892）；电气装置安装工程接地装置施工及验收规范（GB5016992）；电子计算机机房设计规范（GB5017493）；电子设备雷击保护导则 （GB 750） ；计算机接地技术要求 （GB 2887） ；工业企业通讯接地设计规范（GBJ7985）工业企业通信设计规范（GBJ42-81）观测标准 （GBJ138-90） ；网络技术标准 （IEEE 802.3） ； 民用建筑电气设计规范 （JGJ/T16-92） ；电气装置安装工程施工及验

24、收规范 （GBJ232-82） ；安全防范工程程序与要求 （GA/T75-94） ；楼宇对讲电控防盗门通用技术条件 （GA/T72-94） ；继电保护设备信息接口配套通讯规约标准 （IEC60870-5-103） ；继电保护和安全自动装置技术规程 （GB7285-93） ；水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司15变电所设计标准 （GB5005992） ；静态继电器及保护装置的电器干扰试验 （GB6162） ；电力系统二次回路控制、保护屏柜基本尺寸系列 （GB726187） ；继电器、继电保护装置振动（正弦）试验 （GB11287-89） ；电子设备雷击导则 （GB6162

25、-85） ；通信工程电源系统防雷技术规定YD5078-98；通信局（部）接地设计暂行技术规定YDJ26-89建筑物防雷设计规范GB 50057-94；不间断电源设备 （GB7260） ；计算机场地技术条件 （GB288789） ；可编程仪表的数字接口（ANSI/IEEE 488）电子测量仪器质量检测规则 （GB/T65931996） ；微机继电保护装置运行管理规程 （DL/T5871996） ；电力系统电度自动化设计技术规范 （DL5003-92） ；静态继电保护及安全自动装置通用技术条件 （DL47892） ；电力系统实时数据通信应用层协议 （DL476） ；交流采样远动终端技术条件 （DL

26、/T630-1997） ；驱动器通用技术条件 （DL/T631-1997） ；操作系统标准 （GB 23128） ；数据终端设备与使用串行二进制数据进行数据交换的数据通讯设备之间的接口（EIA RS232C）：数据通信基本型控制规程 （GB 3453）数据元的交换格式、信息交换、试运行、日期的时间表示法 （GB/T 7408-1994）国际电工委员会（IEC）标准Protection of Structures against 有专 LightningIEC 61024；水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司16国际电工委员会（IEC）标准Protection agains

27、t Lightning electromagnetic impulse （雷电电磁脉冲的防护）IEC 61312；国际电信联盟 ITU-T SG5 相关建议书：K. 11（过电压和过电流保护的原则） ，K. 25（远端小型机房的连接结构和接地） ，K. 40（电信中心对雷电电磁脉冲的防护） 。其它相应的国际及国内有关标准。要求所应用的标准是最新的且已实施的版本。1.5 工作界面和范围施工现场由业主负责协调各方面的关系（包括土建、机电以及各种设备） ，全力支持配合，保证工程的顺利实施。光缆敷设的土建开挖和光缆手井由业主和我方设计人员充分沟通后落实敷设方案，根据敷设方案在建设好的沟槽、手井和管道中

28、敷设光缆，以及光缆的熔接工作。本工程与各相关工程之间的各种通信、控制界面，必须遵守以下要求：状态信号或开关量信号 无源触点，250V/2A模拟量信号 420mA数据通信接口 RS-485，RS232施工方工作范围：施工方工作范围：严格按照水利工程运行要求、施工技术条件的规定、适用的工业标准以及参考业主和监理意见完成整个系统的施工设计、采购、制造、系统集成、运输、现场施工安装、调试、开通、试运行、人员培训及售后服务工作，按上述顺序移交所需资料。设计内容：设计内容：在设备和系统制造前，将设备布置图、系统说明书系统方框图、控水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司17制流程图、输入

29、/输出一览表、仪表、台外形尺寸及安装图等提供给项目监理进行审核，以保证所供系统和设备能符合合同文本的各项规定。第二节 计算机监控系统2.1 总体方案本工程的计算机监控系统以现场闸站就地控制单元（LCU）为基础，通过光纤通讯系统，形成点对点的以太网，把现地数据以 10/100M 高速上传至监控中心，形成一个分层分布式结构的计算机监控系统，在监控中心的计算机上完成对整个水库的实时监控。闸门监控中心的数据通过光缆接口与水库系统、大坝观测系统及库区水文测报系统联网，实现与水库已建的网络系统的互联和数据共享。计算机监控系统在监控中心的主要设备有管理服务器、打印机、UPS 电源，监控中心将采集到的数据信息

30、加以处理、储存、显示，以此来了解各闸站的运行情况及等情况，并监视闸站的运行情况。监控中心可对下属闸站下达命令和全局数据，在中控模式时能直接操作现场设备。现地控制分站的自动控制程序能根据来自监控中心的指令和全局数据，结合现场设备的具体情况来控制本站的设备，操作人员也可在现地控制分站的操作柜上直接控制现场设备。现地控制站由 LCU 柜、仪表控制柜、现场传感器（如开度传感器、水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司18载荷传感器等） 、UPS 电源等设备组成。现地控制站以 PLC 为核心，负责本站内的所有的被控设备的开、停及各设备之间的联动、连锁，并采集各设备的状态信号、报警信号。

31、现地控制站和监控中心之间采用以太网连接，现地控制站的 PLC 将收集来的信号送至监控中心，也可接受监控中心下达的运行数据和控制命令。水库闸门监控工程计算机监控系统的系统结构图见附图。2.2 监控中心2.2.1 系统简述监控中心负责整个水库闸站的管理和监视控制，是整个工程的管理层。监控中心的计算机监控系统主要由操作员工作站网络设备、UPS 电源、等设备组成。监控中心与远程闸站就地控制站采用光缆或无线通讯点对点方式连接。监控中心将采集到的闸站的数据信息加以处理、储存、水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司19显示，以此来了解各闸站的运行工况等信息，并作为各闸站运行的依据。监控中

32、心可对各闸站下达命令和发送数据。在中央控制模式时还能直接操纵现场设备。就地控制站的自动控制程序能根据来自监控中心的指令和数据，结合现场设备的具体情况来控制相对应的设备运行。本工程计算机监控系统的总体结构基于 RT485 的结构，传输协议为MODBUS，具有良好的开放性好，可根据需要随时扩展。行采集数据，保证数据的实时性和可靠性。本工程计算机监控系统的操作员工作站上接一台 22”液晶显示器。利用一台打印机作为各种报表、画面、图形和文字的输出设备。一套UPS 电源设备，为监控系统提供可靠的备用电源。整个监控中心的软硬件设备配置满足安全可靠性、技术先进性，易维护性的要求。系统还可以通过电信光缆网方便

33、地与水库其它系统进行信息交换（留出接口） 。2.2.2 系统设计本工程计算机监控系统满足以下要求：一、系统模式采用业界流行的控制模式，即开放的计算机网络系统加上流行通用的组态软件，整个系统以进口产品为主，组成一个稳定可靠、结构开放、性能价格比高的分层分布式计算机监控系统，系统维护方便，成本低。三、用户监控采用高可靠和高稳定性的西门子组态软件图形用户界面，使画面的可操作性和信息量得以大大提高，同时加强屏幕的美观程度。四、报警当报警发生时，系统在记录和保存发生的报警信息（站名、设备名、时间、报警类别、报警参数）的同时，可根据报警类别给出不同的语音和音响告警，同时在屏幕上给出报警信息，用不同的颜色和

34、闪烁来指示水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司20不同级别的报警，通过热键或鼠标可方便地切换到相应的显示画面。五、系统用户管理系统的用户管理分两个层次。一是操作系统 Windows XP 提供的用户管理，在 Windows XP 系统启动后，需要提供该层次的合法用户名和口令才能登录到 Windows XP 中。登录操作系统后，出现在用户面前的是集控系统的登录画面。如果用户要登录到集控系统中，则需要使用合法的集控系统的操作用户及正确的口令，这样才能登录到集控系统中进行相关的操作。集控系统的用户是使用数据库技术进行管理的，可根据不同用户的性质划分不同的用户级别，这样能实现某些

35、重要的操作需要一定级别的用户才能进行操作。2.2.3 系统监控对象本工程监控系统的监控对象为水库内的水利闸站主要机械设备、电器设备、配电设备、闸门和水利工程设施。2.2.4 系统主要设备本工程监控系统网络结构见附图计算机监控系统结构图 。一、通信服务器作为整个系统核心的应用系统采用高性能微机通信服务器，服务器配置一台 22”液晶显示器。本工程服务器兼有工程师工作站的任务。工程师工作站在系统的开发阶段，所有的程序和功能模块均在工程师工作站开发和集成，当系统全部完成后，将系统移植到操作员工作站上并备份。通信服务器功能包括对整个工程计算机自动化监控系统的管理，数据库管理，在线或离线计算功能，各种图表

36、、曲线的生成，事故、故障信号的分析处理。通信服务器通过以太网定时采集现场监控单元和电气保护、交流采水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司21样、温度单元、启闭机的运行信息，同时提供事故预告、故障信息的硬接点接入现场单元的输入端，在事故预告、故障时及时通知现场单元实施处理，语言、画面提示上位机收到信息后可提供中断服务，及时采集故障信息并实施连锁控制使故障得到及时处理，确保设备安全运行。我方的通信服务器采用美国知名厂商 DELL 公司的高性能服务器,完全能满足本工程的需要。高性能双核处理器服务器以适宜价位为小型企业及远程客户提供了可靠的性能。凭借 U320 SCSI 硬盘驱动器

37、及集成千兆位 2 网络等高端特性, 为网络提供了强大的功能。四、打印输出设备在监控中心监控系统的实际工作中，运行人员每天都要进行各种报表的打印和记录工作和输出报表，因此，在监控中心设一台激光打印机。我方的打印机选用惠普打印机，打印幅面为 A4，打印速度至少达到10PPM，字符为 ASCII 码及国标一、二级汉字库、分辨率不小于720dpi。HP 打印机特为 CAD、桌面出版、金融、地理信息系统及其它通用的办公应用而设计、生产，可实现高速、专业的宽幅(最大 A4 尺寸)激光打印，其性能可靠，而且支持网络打印。灵活的介质处理功能意味着 HP 可以在各种不同类型和尺寸的介质上打印；它支持网络打印，并

38、且可以扩展，无论是作为独立的打印机还是网络打印机，都可以进行高质量的打印。七、供电方式监控中心配置一台在线式山特 3KVA UPS，1 小时备用工作时间，实行监控中心集中供电。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司22UPS 采用松下 25AH 电池，备用维持时间为 1 小时,噪声60dB，切换时间5ms，UPS 具备 RS485 通讯口与计算机进行通讯，采集监控 UPS信息。（1）本工程用 1 套可在线无扰切换的 3KVA UPS 不间断电源，电池采用 12V 的免维护蓄电池，交流电消失时能维持系统正常工作为 60min以上。（2）UPS 按控制系统全部设备最大负荷总和考

39、虑。（3）UPS 装置采用双路供电电源，取自站内交流电源。（4）UPS 具有冲击电压保护、短路保护、冲击电流保护等必要的保护措施。具有恒频恒压特性。（5）UPS 系统满足以下基本特性：a. 输入电压：AC380/220(15%)V，3 相/单相，50(2%)Hz；b. 输出电压：AC220(2%)V，50(1%)Hz；c. 波形畸变：5%；d. 噪音：60dB；（6）UPS 抗干扰能力：UPS 具有抑制波涌电压和电磁干扰的能力。（7）UPS 指示：UPS 的面板上必须装有用于指示电源工况及保护状态的信号灯，并提供内部故障信号接点引至端子供计算机监控系统使用。（8）UPS 在交流电流消失后的供电

40、时间 1 小时以上。根据以上要求，我方在中央控制室配置 1 套 3KVA 进口名牌山特在线式 UPS 电源装置 C3KS，备用免维护电池选用德国阳光免维护蓄电池，维持时间为 1 小时。为中控室的设备供电。其产品性能如下：正弦波输出 水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司23无论在市电模式或电池模式，均可输出低失真度的正弦波电源，为用户的负载设备供最佳的电源保障。零转换时间 当市电停电或复电时，UPS 在市电模式与电池模式之间的切换是完全没有转换时间的，有效保证了负载运行的可靠性。输入零火线侦测功能 为了避免 UPS 市电输入零火线反接，具备零火线反接侦测功能。旁路输出人性化

41、 为了避免山特用户让 UPS 工作于 BYPASS MODE 不开机使用，造成市电中断，UPS 与设备均异常关机。输入正常市电，默认无旁路输出。必须开机，才会有正常逆变输出。但可以通过山特随机附送软件更改为“上市电有旁路输出” 。TVSS 功能 即 TRANSIENT VOLTAGE SURGE SUPPRESS 突波电压保护功能。用于FAX、TELEPHONE、MODEM、网络等转换保护功能。输入功因修正 城堡系列 UPS 具备输入功因修正功能，在满载情况下，输入功因可以达到 0.9 以上，使用户的电网环境不会受到污染。 直流启动 在市电停电状态下，若需要使用 UPS 启动计算机或其它负载设

42、备，城堡系列 UPS 可以直接以电池进行直流开机，使 UPS 的使用更加方便、可靠。 旁路保护 旁路供电功能使 UPS 的应急处理能力大大加强，同时在用户的负载设备对电源具有特殊要求时，如电压不能过高，城堡系列 UPS 提供旁路供电电压过高保护，使用户的负载设备免于高压危险。 水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司24自动启动功能 当市电异常，进入电池模式供电直到截止，UPS 将关机，当市电恢复正常时，城堡系列 UPS 会自动启动开机，正常供电，无需用户一一开机。 长效型供电设计 城堡系列 UPS 全面提供长效机供用户选择。长效机强大充电能力 城堡系列 UPS 长效机除了放

43、电时间延长，电池回充能力也很强，可以提供约 510A 的初始充电电流。 自我检查功能 城堡系列 UPS 可以进行模拟断电的情况，进入电池模式供电，此功能既可通过面板上的自检按键随时执行，也可以配合山特监控软件，按定期或不定期方式进行。 强力抗干扰 针对电磁干扰与射频干扰，城堡系列 UPS 依循国际标准EN500912 和 IEC61000-4 系列标准设计，有效提高了 UPS 使用的安全性与可靠性。 网站免费下载 WinPower2000 监控软件 为了使用户对 UPS 的管理更加便捷、有效，在山特网站上可免费下载 WinPower2000 网络版监控软件，实现智能化管理。 水库闸门集中监控系

44、统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司252.2.5 系统功能一、数据采集和处理1、监控中心计算机监控系统可实时采集现地闸站的电气量和非电气量，包括模拟量、开关量和脉冲量。其中开关量包括各种状态量、故障量和事故量。2、监控中心计算机监控子系统可采集各闸站的各类顺序操作和事故下的事件动作顺序记录。3、监控中心计算机监控子系统可采集各闸站的重要模拟量的历史和实时信息量，进行变化趋势分析并形成曲线表示。4、监控中心计算机监控子系统可采集各闸站的事故发生前后一定范围内的追忆量。5、监控中心计算机监控系统对采集到的信息进行分析、处理，误码判断和数据传输的差错控制，形成全系统所需的各种监控管理、分析和指

45、导数据，更新实时数据库，修改 CRT 画面的前景数据和画面中的设备状态，并对数据予以存入实时和历史数据库，并进行统计和记录打印，也可通过可读写光盘设备实现数据的外存储。二、运行监视监控中心计算机监控系统可以实现对所有闸站的机电设备（如闸门其附属设备等）的运行数据进行监视。运行监视分为状态监视、趋势和越限监视、过程监视、计算机监控系统内部运行及设备的故障监视。状态监视：监视运行设备的状态变化，并进行显示、存储、记录和打印。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司26趋势和越限监视：监视模拟量的变化趋势和越限信息，并进行显示、记录、报警和自动处理。模拟量的趋势监视包括历史和实时的

46、趋势分析和比较，并以曲线表示，趋势曲线能以多种不同的时间标度（精度）表示，以供分析时选择。过程监视：监视所有操作过程或流程进程中的主要步骤，当发生过程阻滞时，显示和报警、打印阻滞原因，并将泵组、闸门自动转入安全状态或停机。监控中心的监视方式包括系统对各闸站运行的自动监视和由监控中心值班人员通过各种人机接口设备对运行的监视。监控中心计算机监控系统实时监测各闸站的运行情况，一旦运行设备发生事故、故障，立即报警。报警方式有：1、音响/语音报警。对故障和事故以不同的音响报警，并配以语音信息，音响/语音报警可设置为手动解除或延时自动解除。2、操作员站可自动推出相应的报警画面，画面中的相应故障设备或事故产

47、生处闪烁提示，当故障或事故被确认后，将以颜色改变等方式给予标记，并区分故障和事故。当故障消失后，会自动恢复；当事故处理完毕后，可手动恢复。自动显示报警的发生时间、位置、内容以及通过不同的颜色指示不同的报警性质。自动将报警信息存入数据库，形成故障、事故汇总记录文件，并能通过多种方式进行必要的查询。自动启动打印详细报警信息。对事故和故障信息，进行自动采集、显示、打印和存储。监控中心的监控系统与各闸站级的监控系统和 LCU 层监控系统进行协调和配合，使整个控制系统体现合理、实用和高效。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司27三、实时控制监控中心操作人员通过控制台上的计算机键盘、

48、鼠标向各闸(站)LCU 下达控制命令，实现对闸门和配电设备的控制。控制包括以下内容：对闸门的正常开启和关闭、事故紧急停机的控制；水闸根据变化的要求进行自动控制，满足防洪、灌溉及供水的要求。四、事故处理和控制事故处理和控制是指在非正常紧急情况下（如事故停电）按预定程序进行事故处理的自动控制与调节。五、人机联系通过显示器、键盘、打印机、语音报警装置等设备进行人机联系，使值班工作人员对生产过程进行安全监控、管理，以及进行监控系统的内部测试，数值设定，程序开发、修改。1、语音报警装置：提供音响/语音报警和操作员进行操作的语音提示。通过扬声器以国语的形式输出，语音节奏为中速，从接收输入信号到发出语言，时

49、间滞后1S。当事故时，对事故对象、性质正常语音报警 2 次；当故障时，对故障对象、性质正常语音报警 1 次；当监控中心对远方闸站进行操作时，根据图像信息通过通信光缆线路或无线通讯对现地的人员进行语言告警。播出的语音提示可返回至监控中心监听。2、记录：所有运行数据、设备的操作事件、报警事件及报表等都存于数据库，并可在显示器上显示记录，打印机上打印记录，也可通过读写光盘机以文件的形式储存在光盘上。3、打印：打印分为定时打印、报警打印及召唤式打印等。打印记水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司28录的主要内容为操作记录，报警事件记录，趋势记录，事故追忆和相关量记录以及各种定期报表

50、、报告。报表、图形使用的文字为中文简化字，并使用国际度量单位。4、屏幕显示：操作员站配 1 台显示器对水库沿线运行各站点的各种运行参数、设备状态、事故和故障信号等以数字、文字、图形、表格的形式组织画面并动态显示。操作员站的屏幕显示具有完全相同的功能。屏幕显示画面分为单线系统图类、棒图类、曲线图类、表格类和运行指导文字类。显示信息分为自动显示、召唤显示以及事故、故障画面自动推出显示，显示画面和图将带有年、月、日、时、分、秒和必要的说明文字，清晰、明朗表示电排站、闸门的运行状况，并在设备状态变化、运行参数异常或监控系统异常时，向操作人员提供详细的、准确的信息。5、统计和报表打印记录主要内容为操作记

51、录，报警事件记录，相关量记录以及各种定期报表、报告。6、用户访问和操作显示功能（1）用户的分类和访问权限监控中心计算机监控子系统将根据需要设置用户权限和规定不同的用户组，通过对来访者的不同身份进行不同的授权和活动区限制，实现系统的安全运行和系统维护。当任何用户要进入计算机监控系统时，系统会要求输入用户身份及口令，只有经过确认后方可进入系统，进行操作；如果身份或口令错误，系统将拒绝进入，严禁非法访问者的入侵，确保系统的安全运行。对于权限和用户组将按以下设置和分类：1）维护工程师；2）操作员；3）生产管理领导；4）培训人员；5）一般访问者。维护工程师是开发和维护整个系统的工程技术人员，它的权限最高

52、，水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司29可以进行所有的设计、维护和修改配置等工作以及各种操作；操作员是可以完成各种操作；生产管理领导只进行必要的报表查询和浏览相关的画面；培训人员可以进行各种仿真操作，不作实际操作控制。一般访问者权限最低，只能进行画面的浏览和有限的报表查询。有关各种用户的详细权限分配可根据用户的实际需要作适当的修改。（2）操作显示功能所有的人机操作可以通过选择监控画面上的目标或从相关的弹出菜单（对话框）或从窗口平台的下拉菜单上选择有关的控制命令来执行。人机接口将在屏幕上提供不同的颜色、符号和指示方式以表达区分正常运行情况和非正常情况。所有采用的颜色、符号

53、以及指示信号将根据不同设备的特征，按水力发电厂计算机监控系统设计规范和水电厂计算机监控系统基本技术条件规范的表示方法。计算机监控系统将具有指导用户操作和在线帮助功能，当用户使用非法指令时，将给予相关的提示和允许重新输入正确的指令。对于键盘和鼠标的每步操作，将有时间限制，超时即复位。而且，任何操作都有操作记录，以备查询和事故分析。显示画面采用窗口环境，支持多窗口的重叠、平铺显示，允许对窗口的移动、缩放等操作。被用户选中的窗口为活动窗口。画面窗口将包括：菜单栏、下拉菜单、弹出菜单、窗口控制按钮等。六、通信功能计算机监控系统采用以太网通讯，提高通信网络的安全性、可靠性和可用性。在监控中心通信网络中，

54、所有服务器和各工作站间通信都采用 MODBUS 协议通信，进行数据的高速交换和存储以及各种操作和控制。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司30监控中心监控系统通过通信网络的光缆或无线传输系统实现与其它站点和闸站连接通信（物理上是星形连接） 。实现监控中心对各闸站的信息采集、 、控制、管理。七、系统诊断功能计算机监控系统应能提供系统硬件设备故障诊断和软件故障诊断。1、系统硬件设备故障诊断目前，DELL 计算机硬件的诊断都是集成在主板上，它可以对各种硬件故障进行诊断，并通过蜂鸣器和 LED 发光二极管来指示。交换机可以通过内嵌的诊断程序，对设备的硬件进行诊断。并通过前面板上的

55、 LED 发光二极管指示各种状态信息。这样，层监控系统就能对服务器和工作站设备、网络设备进行硬件诊断，并能分析故障发生的原因或定位故障点，在自动发出报警信息的同时，可以进行把故障限制在最小的范围内和同时进行必要的安全处理。2.3 系统软件为了完成 2.2.5 节的系统功能，监控中心的计算机监控系统的软件由以下几部分组成：1 监控核心软件-组态软件监控的核心软件是工业控制组态软件，采用成熟的商业化的工业控制组态软件西门子公司的 WINCC，组态软件 WINCC 为国际知名工控软件。组态软件配有一套是完整的开发版，满足现场开发的需要。WINCC 是在数十年工业自动化经验积累基础上，开发的业界最优秀

56、水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司31的人机界面软件之一，WINCC 运行于 Windows 2000/XP 平台, 采用 Win32 标准和 32 位代码，是真正的客户服务器体系结构。WINCC 具有许多特性和优点：易学易用的监控画面编辑功能支持拖放和动态测试内嵌 3000 多种常用图库，允许导入 OLE、Metafile、ActiveX 对象支持 OPC、ODBC 开放数据库连接、DDE丰富的报警功能强大的日志功能另外它还提供了动作日历（定时执行特定任务） ，SPC（统计过程控制，用于过程质量分析与控制） ，历史数据分析，配方，寻呼机，远程浏览，冗余等丰富的功能选项

57、三、系统员和操作员安全保密功能WINCC 设置有严密的安全特性，如登录口令，角色权限，安全设定点：（1）登录口令 当在 WINCC 中配置用户时，可以选择是否需要用户口令，口令加密保存，不能被用户直接读取；可以设置口令有效的天数，口令过期后，用户将被提示重新输入口令；设置连续输入错误口令的次数，超过这个次数，系统会设置报警。（2）角色权限 在 WINCC 中可以为每个用户分配一个角色，各角色有不同的权限，水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司32包括在 View 或点控制面板中执行设定点的操作；从报警浏览窗口中删除报警从报警浏览窗口中修改报警设置在 Basic Contro

58、l Engine 中触发事件（3）安全设定点当安全设定点使能时，用户只能对那些可见的点进行设定。（4）设定点口令WINCC 默认用户可以无限制的修改设定点，如果将设定点选项使能并修改口令，运行时，用户就被要求输入口令。设定点操作包括：从点控制面板进入设定点或在 View 屏幕上进行变量设定点的操作。（5）安全监听跟踪记录安全监听跟踪记录使用户可以监视用户，当下列事件发生时产生报告：点控制面板报警变化设定点下传动态配置变化工程的登录和退出五、内嵌完全的 VBA 此外，WINCC 还具有以下优点和特点：支持多线程脚本，可以同时运行多个脚本弹出式的对话框事件管理功能，事件可以触发调用 C 函数程序来

59、执行用户定义的逻辑。水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设备有限公司33六、友好的中文界面WINCC 运行于 Windows XP（专业版）中文操作系统，是真正的纯中文软件，销量在同类国产软件中遥遥领先，并完美支持中文操作界面。九、丰富的报警管理功能WINCC 的报警管理具有以下优点：静态和动态两种报警方式。动态方式通过屏幕报警窗内容的自动滚屏使操作员能立即看到新发生的报警，静态报警由操作员自己控制屏幕报警窗内容的滚屏。 作为一种 ActiveX 目标内嵌在监控画面里，所以在监控画面添加报警窗非常方便，只需要加入报警 ActiveX，然后在报警配置窗口里设置相关信息即可。支持报警的响

60、应和删除。可配置报警域的显示方式，包括颜色、字体等。报警阻塞功能，通过选择不显示部分报警，使操作员可以专注于非常重要的信息WINCC 可以将报警按照优先级、报警相关设备、报警产生时间、生成报警的设备等方式对报警进行排序和筛选，将报警发送给正确的用户。十、灵活的分析报表打印功能WINCC 的分析报表制作非常灵活。在 WINCC 里，通过简单的菜单设置就可以将将报警、事件和数据点值记录到各种数据库中，如 Microsoft Access、SQL Server, Oracle等。 ”WINCC” 提供了把日志数据库数据输出到 Excel 文件的工具。在水库闸门集中监控系统技术方案 郑州中海盛自动化设