閘門群集中控制軟件編制

朱元彩,渠慎超,陳 蔚,趙雪蓮

（1.徐州凌特自動(dòng)化工程有限公司,江蘇 徐州 221009; 2.淮北職業(yè)技術(shù)學(xué)院計(jì)算機(jī)系,安徽 淮北 235000）

1 閘門群集中控制軟件現(xiàn)狀及研發(fā)新一代軟件的必要

目前在水庫(kù)、水電站、船閘、攔河壩等水利工程中，均設(shè)有數(shù)孔至幾十孔的閘門，這些閘門起到調(diào)洪、泄洪、蓄水等作用，其測(cè)控功能的實(shí)現(xiàn)更是影響到相關(guān)水利工程功能能否實(shí)現(xiàn)，因此作為操作靈魂的閘門群集中控制軟件（以下簡(jiǎn)稱軟件），就需要既實(shí)現(xiàn)科學(xué)合理的控制流程，又需要為使用者提供友好快捷的操作界面。

當(dāng)前大多國(guó)內(nèi)外閘門群集中控制軟件仍存在著一些弊端，如：

（1）實(shí)現(xiàn)的操作界面單一，雖然操作便利性能保證，但不能友好地模塊現(xiàn)場(chǎng)情況，無(wú)法與軟件界面產(chǎn)生共鳴；

（2）軟件提供的管理功能較弱。只能提供較少的報(bào)表、沒有或僅具備一些簡(jiǎn)單的數(shù)據(jù)分析功能；

（3）對(duì)權(quán)限的管理簡(jiǎn)單，一般就是分成固定的幾級(jí)權(quán)限，不利權(quán)限細(xì)化。同時(shí)日志管理簡(jiǎn)單，對(duì)事后追憶造成一定的困難；

（4）功能人性化不足，不能為用戶提供良好的操作體驗(yàn)。

筆者在總結(jié)國(guó)內(nèi)外相關(guān)軟件技術(shù)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了全新的閘門群集中控制軟件，全面解決了舊版軟件的弊端。

2 主要功能

為簡(jiǎn)便起見，本文敘述的控制對(duì)像設(shè)定為卷?xiàng)钍絾㈤]機(jī)。對(duì)液壓式啟閉機(jī)，控制流程一致，但需對(duì)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的油溫、油壓等參量進(jìn)行額外的監(jiān)測(cè)及報(bào)警處理。

作為閘門群的集中控制軟件，以下功能是必須實(shí)現(xiàn)的主要功能：

（1）閘門啟閉機(jī)控制功能：軟件需要在界面上設(shè)置啟閉機(jī)的控制按鈕，以實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的開、關(guān)、停操作。這個(gè)操作的完成可以通過(guò)通訊將計(jì)算機(jī)得到的操作命令傳遞給現(xiàn)地控制柜中的PLC或智能儀表，通過(guò)PLC或智能儀表的觸點(diǎn)輸出引發(fā)相應(yīng)繼電器動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)閘門啟閉機(jī)的正轉(zhuǎn)、逆轉(zhuǎn)及停轉(zhuǎn)，也就實(shí)現(xiàn)了閘門的開、關(guān)、停操作。

（2）閘位開度檢測(cè)、荷重檢測(cè)及相應(yīng)數(shù)據(jù)處理功能：現(xiàn)場(chǎng)設(shè)置有與啟閉機(jī)聯(lián)動(dòng)的開度傳感器，常規(guī)采用旋轉(zhuǎn)編碼器安裝與啟閉機(jī)卷筒同軸轉(zhuǎn)動(dòng)，開度傳感器輸出到PLC或智能儀表中。荷重的檢測(cè)是通過(guò)荷重傳感器來(lái)取得。荷重傳感器一般輸出為mV級(jí)模擬信號(hào)，加上變送器可以轉(zhuǎn)換為4－20mA電流信號(hào)，可直接輸入到PLC或智能儀表。閘門開度及荷重?cái)?shù)據(jù)在PLC或智能儀表中解析出來(lái)以后，即可通過(guò)通訊傳遞給閘門群集中控制軟件，完成界面模擬與顯示以及數(shù)據(jù)的相應(yīng)處理與保存工作。

（3）報(bào)警及保護(hù)功能：軟件主流程中必須時(shí)時(shí)檢測(cè)系統(tǒng)各部件狀態(tài)及各類測(cè)量數(shù)據(jù)的有效性。異常情況下，應(yīng)該根據(jù)預(yù)定流程，完成對(duì)數(shù)據(jù)正常性的判斷，以在異常時(shí)觸發(fā)聲光報(bào)警及急停等操作。

（4）多種閘門控制模式支持。在通訊與現(xiàn)地控制柜的支持下，軟件可能實(shí)現(xiàn)多種閘門的控制模式，包括：1）按開度或流量預(yù)置控制閘門開啟開度。軟件通過(guò)閘門控制界面中的開度預(yù)置輸入框來(lái)獲得開度預(yù)置數(shù)據(jù)，通過(guò)通訊傳遞給現(xiàn)地控制柜中的PLC或智能儀表，這樣在閘門動(dòng)作開始后，現(xiàn)地的PLC或智能儀表即可判定閘門是否運(yùn)行到預(yù)置的開度值并決定是否停閘。流量預(yù)置要稍微復(fù)雜一些，需要根據(jù)閘門的具體設(shè)計(jì)來(lái)建立相應(yīng)閘門的流量模型，然后根據(jù)這個(gè)模型得到開度關(guān)于流量的反函數(shù)，即可按開度預(yù)置的控制方式實(shí)現(xiàn)控制；2）全閘門監(jiān)視、單閘門控制、雙閘門控制、多孔任意組合控制。測(cè)控中，需要用一個(gè)界面將全部閘門的升降狀態(tài)、開度值及荷重值等參量直觀地顯示出來(lái)，這個(gè)界面稱之為全閘門監(jiān)視。可以單獨(dú)操作一孔閘門，并會(huì)將當(dāng)前所選閘門的信息詳細(xì)顯示出來(lái)，這個(gè)界面為單閘門控制界面。閘門控制中，一般為了平衡閘門底坎壓力，會(huì)按照對(duì)稱的原則來(lái)進(jìn)行閘門操作，這時(shí)就需要用到雙閘門監(jiān)控界面，這個(gè)界面下，可以選取預(yù)定分組來(lái)進(jìn)行同時(shí)開、關(guān)操作。另外，在需要大批量地進(jìn)行閘門操作時(shí)，可以通過(guò)一個(gè)任意閘測(cè)控界面來(lái)進(jìn)行。任意閘測(cè)控時(shí)，可以先選擇操作的范圍，然后設(shè)置開度預(yù)置值或者流量預(yù)置值；3）急停支持：急停在硬件上，是通過(guò)控制控制回路上的一個(gè)電可操斷路器來(lái)實(shí)現(xiàn)的。軟件發(fā)出急停命令后，通過(guò)通訊到達(dá)現(xiàn)地柜，PLC或智能儀表即可輸出控制觸點(diǎn)，操作電可操斷路器動(dòng)作。

（5）自動(dòng)控制功能。這個(gè)功能包括中控室集中控制和遠(yuǎn)程監(jiān)控。其中遠(yuǎn)程監(jiān)控是通過(guò)以太網(wǎng)來(lái)完成，可以是局域網(wǎng)，也可是廣域網(wǎng)。軟件支持花生殼等動(dòng)態(tài)域名解析，也支持靜態(tài)IP直接測(cè)控。當(dāng)然，對(duì)于網(wǎng)絡(luò)遠(yuǎn)程監(jiān)控，實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的安全驗(yàn)證機(jī)制是保證安全測(cè)控的前提條件和必要實(shí)施內(nèi)容。

3 輔助功能

（1）部分重要監(jiān)控對(duì)像支持?jǐn)?shù)字監(jiān)控與視頻監(jiān)控同畫面顯示。軟件支持通過(guò)視頻卡將現(xiàn)場(chǎng)視頻與測(cè)控的數(shù)字參數(shù)一同顯示的效果，這樣能保證操作員操作與閘門響應(yīng)一致。

（2）多媒體人機(jī)界面及語(yǔ)音廣播提示操作導(dǎo)航功能。軟件中采用了大量Flash動(dòng)畫來(lái)模擬閘門動(dòng)作、指示燈變色等，并且采用了現(xiàn)場(chǎng)照片作為底圖，加上多媒體語(yǔ)音提示，即增強(qiáng)了界面友好，又提高操作人員的認(rèn)知感。

（3）安全及權(quán)限管理方面，筆者實(shí)現(xiàn)的閘門群集中控制軟件將軟件中所有操作均設(shè)立為獨(dú)立的權(quán)限。

（4）數(shù)據(jù)管理功能主要有日志記錄與分析查看、報(bào)表生成與打印、自定義報(bào)表編輯、歷史數(shù)據(jù)曲線描繪與打印、數(shù)據(jù)庫(kù)管理等，均為系統(tǒng)必要的管理功能。

4 結(jié)束語(yǔ)

筆者采用VB.Net語(yǔ)言結(jié)合WindowsDNA架構(gòu)實(shí)現(xiàn)了新閘門群集中控制軟件，軟件解決了當(dāng)前大多數(shù)國(guó)內(nèi)外閘門群集中控制軟件的弊端，提高了界面友好程度，實(shí)時(shí)性高、管理功能強(qiáng)大，能為用戶帶來(lái)極好的操作體驗(yàn)。目前，本系統(tǒng)已經(jīng)用于國(guó)內(nèi)十余個(gè)水利工程，包括水庫(kù)、船閘、水電站等，受到業(yè)主的極大歡迎，取得了非常大的社會(huì)效益。

[1]李振,朱元彩,張超,陳蔚.數(shù)字化測(cè)控與視頻監(jiān)視結(jié)合實(shí)現(xiàn)閘門的安全監(jiān)控[J].宿州學(xué)院學(xué)報(bào),2010,25(08).

[2]王言鋒,朱元彩,石琳.Flash動(dòng)畫在工控軟件中的應(yīng)用[J].電腦編程技巧與維護(hù),2011(08).