計算機控制和視頻技術在閘門群控中的應用

楊銳輝

【摘 要】隨著我國社會水平的提升，經濟步伐的推進，我國的水利事業也在這個過程中得到了較大程度的發展。其中，水閘是我國重要的一項水利基礎設施，為了能夠使其得到更好的控制，就需要我們能夠在先進的計算機控制技術下對閘門進行更好的控制。在本文中，將就計算機控制和視頻技術在閘門群控中的應用進行一定的分析與探討。

【關鍵詞】計算機控制 視頻技術 閘門群控

1 引言

近年來，我國大力發展基礎水利設施建設，為了能夠更好的對資源進行綜合規劃與優化、對水資源進行更好的利用與調度，就需要我們能夠在現有的基礎上進一步提升水閘控制系統的安全性以及可靠性。其中，計算機PLC同顯示儀表相結合是非常有效的一種方式，能夠有效的滿足我們對水閘的控制需求。在本文中，將以一個實例對閘門群控的改造與相關技術的應用進行一定的研究。

2 閘門群控的結構

圖1 系統體系結構圖

2.1 控制系統硬件結構

根據水閘控制需求，為了能夠對水閘現有控制方式所存在的不足進行克服，本系統使用了三級分層分布的控制結構：

2.1.1 計算機主控管理層

在該層中，其主要由UPS、網絡交換機以及計算機工作站等設備組成，并以此作為系統遠程操作以及終端打印的操作終端。

2.1.2 觸摸屏就地操作層

對于該層來說，其又分為節制閘控制單元以及船閘控制單元，主要由觸摸屏、以太網交換機以及PLC等設備組成。其中，觸摸屏是系統實現人機操作的一個主要界面。

2.1.3 節制閘、船閘控制系統

在這兩個控制系統中，其都保留了應急情況以及調試情況下的手動操作功能。其中，PLC以及中央計算機都同交換機保持連接，并以此在系統中形成了以太網網絡結構負責網絡數據的通訊工作。通訊介質方面，使用了光纖，且系統能夠通過光纖將其同上級水務調度系統的通訊功能進行實現。另外，在現場也安裝了水位計、壓力變送器、攝像機以及閘門編碼器等。

2.2 觸摸屏軟件編程

觸摸屏方面我們使用了組態軟件Vijeo-Desgner4.1以及XBT-L1000 V3.8進行編程：

2.2.1 顯示功能編程

在該環節中，主要的編程內容為系統模擬量以及開關量的顯示，即在節制閘以及船閘的系統操作界面上將系統所有的開關量以及模擬量組態都控制在一副畫面上，其主要參數有電壓、電流、上下游水位以及閘門開度等等。

2.2.2 操作功能軟件編程

操作權限方面，為了能夠保證系統操作的安全性，我們特在其中設置了兩級操作權限密碼：其中，第一級為操作員密碼，能夠進入到圖控界面對水閘實現啟動以及閉合等工作；第二級為工程師密碼，能夠對系統的報警值等一系列參數進行修改。

操作功能確認方面，為了能夠對系統的可靠性以及安全性作出保證，在系統的閘門操作程序方面專門設計了確認功能，只有當指令輸入、完成確認之后，才能夠正式對該指令實行操作，以此有效的避免了因操作人員誤操作而出現的設備錯誤運行。

3 視頻技術下閘門群控應用方式

在本系統中，使用了PL7pro軟件實現系統的邏輯控制，并負責水閘的監控、操作功能。而在每個閘門中，都使用了S7-200作為控制單元，由該單元負責對閘門的水位信息、開度信息等參數進行采集，并在采集之后使用EM277在相關信息進行系統內的傳輸，將其傳送到視頻控制模塊之中：

3.1 總線布置

rofiBus-DP總線電纜采用RS485傳輸電纜。連接器方面，其使用9針D型連接器，且在總線的安裝布線方面使用的總線型拓撲結構。為了能夠將其更好的符合操作方案，對此可以將閘門掛在同一段中，并不在需要對中繼器進行加載。DP總線型結構中每個網段最大可掛載32個從站，且在無中繼器的情況下每個網段最長距離能達到1500m以上。

3.2 數據采集

在上位機對閘門啟閉機執行控制的時候，需要實時地將閘門的閘位信息、閘前和閘后的水位信息上傳至微機。還需要不間斷地將閘門啟閉機的荷重告知上位機，以判斷監控閘門是否出現卡滯。在這個系統中，對閘位的監測采用旋轉編碼器來實現。由于旋轉編碼器的輸出信號是16位的數字信號，所以必須增加一個PLC的16位數字量模塊。在實際應用過程中，水位信息則可以由壓力水位傳感器測量之后傳入到系統之中，且不需要再其中加入信號模塊。

3.3 條件判斷

根據水閘設計需求，當內河水位低于1.5m、高于3.5m時，以及外河水位低于1m、高于4m時，系統的船閘控制系統則將停止運行，并在視頻系統上第一時間發出報警畫面。同時，對于節制閘來說，當水位差超出0.5m時，則需要保證一次閘門的開啟高度應當小于0.5m；而對于船閘而言，為了能夠對水面上下游船舶的安全性作出保證，則應當保證水位差能夠控制在2m以上，并保證其起落高度應當控制在0.1m位置。

3.4 報警參數設置

如果系統運行參數超出了預設范圍，則會及時的向外界發出報警信號，并以此幫助系統的操作人員能夠對系統的目前運行情況引起重視與了解。一般來說，系統的報警信號主要有外河水位過高/過低、內河水位過高/過低、液壓系統壓力過高、水位差過大以及閘門開度超出設定等情況。

4 結語

在上文中，我們對于計算機控制和視頻技術在閘門群控中的應用進行了一定的研究與分析，為我們今后類似系統的改造提供了重要的依據與參考。

參考文獻：

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