水閘計算機自動控制系統

摘 要：隨著科學技術的不斷進步與發展，各種新型技術不斷的被廣泛的應用于各個行業之中，信息化技術的不斷完善，也帶來了新的機遇與挑戰，文章重點以某市中珠圍洪灣水閘計算機自動化控制系統研究為例，探討了自動控制的重要性以及無人值守機械運行的操作技巧以及如何更好地實現自動化水閘控制。

關鍵詞：水閘；計算機；自動控制；無人值守；自動運行

1 概述

中珠聯圍洪灣水閘工程是集擋潮、排澇、通航、灌溉、交通等功能于一體的綜合性水利工程。工程主要由五扇單孔凈寬、十米水閘閘門以及變配電設備、開關設備等組成，其中設備的左側一孔主要功能是通航與泄水，其中零孔是泄水閘。這里需要注意的是水閘的閘門并不是完全一致的，它主要是由四扇重11.1噸和一扇16.1噸鋼材質的平面閘門組成，泄水閘門的啟動器也是由四套QPPYD-2X125-4.6液壓機組成。然通航閘門是由一臺QPQ-2X-16提升橫拉式卷揚啟閉機控制組成。根據實際操作的工程環境，由于每臺設備之間相距較遠，為此在操作管理上必須引起足夠的重視。水閘計算機技術的引入大大解決了這一問題的出現，提高了其管理水平以及工作效率，這里所指的計算機技術主要是指計算機監控系統以及閉路電視監測系統兩部分。計算機監控主要是利用通信核心技術原理，可以將超聲波液位傳感器放置其中進行實地的水位監測，將分散的設備進行集中的操作，這樣監控技術也是水閘監控技術的核心部分，對于水位的測定與參數管理以及變化趨勢都有明顯的數控信息提示，能有準確的自動完成水閘的開關，無須人為的進行操作，真正做到了“無人值守”的檢測與實施。電力對于整個綜合性的水利工程來說，也是極其重要的。計算機的使用，可以全面的對供電設備進行管理與維護，當發現短路或者因設備故障而引發的供電問題時，計算機會自動切斷相應的供電，此時，發電機會由事前設置好的程序裝置繼續發電，這樣就減少了很多設備因電力問題而出現的損害，恢復其正常的供電所需。水閘系統的整個電量使用情況，水位的上升與下降，以及降雨量的變化等全部的數據都會由計算機記錄，監控著整個水利的走勢變化。

2 控制方式

監控對象有泄水閘各孔的啟閉、通航孔的啟閉、線路10kv/0.4kv斷路器的合分及監視、備用發電機斷路器的合分及監視、路燈的合分及監視、內外江水位的監視，每個監控子系統由現場常規電氣控制、現地PLC控制、計算機集中控制三級組成，現場級是三級控制系統的信號檢測單元，也是輸出執行單元。

2.1 現地控制級

一般水閘的常規控制就是我們通常所說的電氣控制裝置系統，它主要是由接觸器、繼電器組成。操作人員可以根據實際情況在不同的建筑屋內進行操作，但這樣操作起來很容易因分散，不集中而難以管理。此時，就需要一臺計算機控制系統將所有分散式的操作管理進行統一的集中管理，接收程序的信號以及數據都統一由計算機進行管理分類。現地控制級就是采用PLC控制器，將分布的現場信號進行統一的集中管理。由于這種操作方式是無人進行操作，為此該設備的可靠性就顯得尤為的重要。現如今，大多數控制系統都是采用美國通用電氣公司的可編程控制系統，因為其獨特的編輯處理能力，多樣化的板塊設置，快捷的反映速度，因為成為了現地控制級的首選監測系統。

2.2 集中控制級

將分散于各設備周邊的現地控制級通過計算機通訊網絡集中于中控室形成集中控制級，由操作站、打印機、UPS、模擬屏組成，配以閉路電視監視系統，對水閘系統的設備實現可視操作是1臺惠普PⅢ800的計算機，主要配置為256M內存、40G硬盤、21彩顯、兩RS-232串口，另加裝1塊4口RS-485MOXA卡，用來擴展計算機的通訊能力，系統以操作站為中心構成星形的網絡結構。

用RS-485串行口與集中控制級通訊，采用SNP通訊協議，集中級為主站，PLC為從站。

多功能電表的通訊采用RS-485協議，多功能電表為HC600型合資產品，分別將線路和發電機的三相電流、電壓、有功、無功、功率因素等電量進行采集。風速風向儀采用上海氣象儀器廠的EN2型的風速風向儀，它由室外傳感器和室內儀表組成，儀表部分有=LK4H4串口與集中控制級計算機通訊。模擬屏上顯示的內容有H7個數字量和78個開關量，由模擬屏內的一臺PC機負責管理各顯示儀表的工作，PC機與集控級的通訊采用RS-232串口，模擬屏顯示的內容有最近1h、3h、7h、24h的降雨量，內外江實時水位，每隔整數點4S各閘門的狀態和內外江水位的數據。全系統交流供電采用一臺山特2kvA延時1小時在線式UPC集中供電，在市電停電的情況下，監控系統仍能工作，不間斷各級計算機設備的工作和數據的采集，報表、曲線連續。

通常情況下，水閘地處海邊，風雨雷電是不容忽視的客觀問題之一，為了提高其抗干擾性和能力，必須加強對其管理與維護，在設置周圍安裝避雷針等設施，同時，采取就近原則的接地方式，這點大大提高了安全性，一般情況下，接地電阻小于0.5歐，在一段時間試行以后，系統逐漸的穩定，并沒有出現其他不良的現象。

3 監控軟件功能

監控軟件主要是指現地控制級和集中控制級兩種，主要是先通過現地控制級進行資料的收集與整理，簡單的處理以后，再將這些信息傳達至集中控制級中進行再次整合，最終以數據庫的形式進行存儲。這里所采用的監控軟件是GE Fanuc公司的Cimplicity監控軟件，此軟件具有如下的一些功能。

3.1 計算功能

監控軟件采用特殊的模塊化設計，進行對整個水利的數據信號進行核算，整合，并根據數據提供的相關信息進行未來發展趨勢的評估，預測水位曲線的上下變化，根據水位的不同自動的調節閥門開關。

3.2 控制功能

主要有兩種控制方式；一是自動操作控制系統，利用計算機的自動化系統，根據數字的變化起伏進行自動操作，真正的提高工作效率，實現無人看守的自動化操作方式。二是人工操作，這種操作方式就是技術人員可以根據屏幕上所顯示的數據變化，反復研究，認定沒有錯誤時，可以通過畫面以及聲音傳遞下達命令，來完成整個操作。但隨著“無人操作”模式的出現，這種方式將逐漸的被取代。

3.3 顯示、打印功能

（1）設備操作狀態變化；（2）閘門及變電設備的動作過程顯示；（3）報警信號記錄；（4）動作時間、次數統計；（5）自動生成日報、月報、年報報表。

3.4 報警功能

出現事故，故障報警信號能夠實時顯示在CRT的報警窗口，并將報警設備、報警時間記錄在報表中供察看和處理。

4 結束語

洪灣水閘計算機自動控制系統的建成，極大地優化了水閘系統的運行和管理，改善了操作人員的工作條件和環境，是實現水閘運行“無人值班、少人值守”的工程實例。本系統中水閘自動啟閉時間、閘門開度全由計算機自動控制，克服了過去深夜由操作人員察看水位，操作按鈕的運行方法。如果系統中在檢測水位變化的同時，能監測河水的流向信號，則對水閘的自動運行更為準確、可靠。

參考文獻

[1]呂月華，王繼志.潮汐及其與天氣的關系[J].海洋文選，1978.