闸门自动控制系统

1、研制总结报告研制总结报告 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。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

2、态与开度、图像信息自动化采集与传输，达到门荷重、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；并通过实能够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。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

3、程图像监控系统，将闸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，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。操作员，操作员可在此时进行自主的操作。 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该软件系统还有默认的设备报警功能，当设备出现

4、通讯不畅通等问题时，系统会及时的报警，并提示具体是哪个设备出现了问通等问题时，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。了保障。 整个系统采用整个系统采用BorlandBorland C+ Builder6 C+ Builder6编写编写, ,考虑到数据对该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系统的重要性，我们采用了著名的中量级数据库MicrosoftMicrosoft SQL SQL Server 2000Server 2000 作为数据保障。同

5、时为了方便日后对该系统的扩展，作为数据保障。同时为了方便日后对该系统的扩展，应用到了应用到了MicrosoftMicrosoft 的的COM(Component Object Model)COM(Component Object Model)技术。该技术。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。系统的设计开发过程，严格的按照了详细的开发规范执行。 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DIAIDO高压监控中心主机485通讯 项目从项目从20042004

6、年年1010月启动，经过实施前的用户月启动，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制单元的硬件设计和PLCPLC软件编程与调试、闸门控软件编程与调试、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采集的试闸门自动控制和在三江大坝完成水情信息采集的试验系统。系统自开通以来操作简便、运行可靠，受验系统。系统自开通以来操作简便、运行可靠，受到水利部

7、门认可，因此正式签定武都引水枢纽的闸到水利部门认可，因此正式签定武都引水枢纽的闸门自动控制系统。门自动控制系统。 1. 现地控制单元现地控制单元2. 上位机管理软件上位机管理软件现地控制单元现地控制单元 现地控制单元采用现地控制单元采用PLCPLC完成对闸门的逻辑控制，完成对闸门的逻辑控制，PLCPLC首先从闸门现有的参首先从闸门现有的参数，如闸位、机械上数，如闸位、机械上/ /下限位、电子上下限位、电子上/ /下限位、按钮输入、闸门是否有运行下限位、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

8、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，是否超差等，所有这一切都通过超差等，所有这一切都通过PLCPLC内的梯形图软件编程来实现。内的梯形图软件编程来实现。闸门测控仪闸门测控仪根据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

9、门上实际位置与状态，如是否已到指定位置、左右是否超偏、闸门上/ /下限位置、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计算机运行指示给PLCPLC发出运行、到位、停止、自动纠偏和限位停车等指令。发出运行、到位、停止、自动纠偏和限位停车等指令。PLCPLC这些功能由硬件和程序软件来实现。所有这些功能由硬件和程序软件来实现。所有PLCPLC通过通过RS-485RS-485总线通讯接口与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，完成上位机发出的监控中心闸门监控计算

10、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；现地控制柜中的测控仪和态、并控制闸、阀到设定开度；现地控制柜中的测控仪和PLCPLC直接控制闸阀，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。控。 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

11、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。具有的特点优先级：手动控制优先级：手动控制 远程手动远程手动 远程自动控制。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。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。等多重保护功能，确保闸门运行可靠

12、性高。 上位机管理软件上位机管理软件数据采集监视数据采集监视预警报警预警报警闸门控制闸门控制数据的管理数据的管理历史报表、曲线图功能历史报表、曲线图功能日志功能日志功能视频采集、控制功能视频采集、控制功能系统管理系统管理数据采集监视数据采集监视 该系统通过该系统通过RS232协议与前端协议与前端PLC通讯，通过即通讯，通过即时的接收时的接收PLC返回数据来实时的周期性的采集水位数返回数据来实时的周期性的采集水位数据、及闸门开度据、及闸门开度/开关情况数据。软件会自动检查数据开关情况数据。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、合法性，并进行分类处理，用户则能够及时、安全

13、、准确地读取各闸门上的监测数据以及闸门设备的工作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。实时显示。 预警报警预警报警 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，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故障、通讯故障、传感器故障等

14、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。统具有事故追忆功能，方便日后故障查询以及设备检修。 闸门控制闸门控制 闸门现地控制应用闸门现地控制应用RS232协议与前端协议与前端PLC通讯，并通讯，并发送相应的控制指令，可实现闸门的实时控制，远程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软件上形象的显示监控界面，显示全部闸门的运行

15、状况，并可观看对应闸门的视频图象。相比以往的传统况，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门控制的安全性以及可见性，节省了很大一部分人力开销。开销。 数据的管理数据的管理 由上位机监控、管理软件完成各种实时数据的处理、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筛选、汇总、分析，把筛选后的重要数据存储到对应的数据库

16、，代替了传统的手工录入方式，大大的减少了人数据库，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。这些数据都能被系力开销，把错误的出现降低到最低。这些数据都能被系统其他功能模块灵活的读取，模块可根据数据库中的数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，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

17、所在。撑本系统正常运行的一个关键所在。 历史报表、曲线图功能历史报表、曲线图功能 历史报表历史报表 历史水位曲线图历史水位曲线图日志功能日志功能 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将记录下来，包括升降闸门、启闭电机等类似操作日志，实现日志，实现“责任到人责任到人”。一方面方便了日后的故障、。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。起到了一定的约束作用，使操作更趋于规范。 视频采集、控制功

18、能视频采集、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。作。相对以往的手动现场调节方便了很多。 系统管理系统管理1 1 数据备份数据备份 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。完备