自動化水力調控在節制閘中的應用

徐朝陽

摘 要： 文章簡要介紹了節制閘計算機監控系統，重點分析了自動化系統中水力調控的應用。

關鍵詞： 自動化 水力調控 節制閘

1.概況

1.1工程概況

九曲河樞紐工程是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一湖西引排的重要組成部分，位于江蘇省丹陽市丹北鎮境內的九曲河上，北距長江夾江850m。樞紐主要工程有：80m3/s規模泵站一座，凈跨2×12m節制閘一座，12（16）×190×2.5m套閘一座，老河道整治2.2km，引河開挖1.8km及相配套的橋梁、廠房、管理設施等。本工程具有流域防洪排澇、灌溉供水、航運、水環境保護等多種功能。

1.2控制系統概述

本系統采用的控制方案概括為可編程序控制器PLC+觸摸屏+上位監控站。

控制系統通過PLC對整個監控系統實現自動控制。控制系統采用遠控、集中及現地操作相結合的控制方式，程序控制包括油泵啟、停和閘門升、降程序。通過LCD畫面和鍵盤對整個流程進行監視控制，閘門狀態、水位情況等參數都在LCD屏幕上顯示出來。當參數報警時，LCD自動打開報警窗口進行顯示。

2.自動化控制系統的組成

本控制系統由控制設備、在線檢測儀表及控制軟件組成。

2.1控制軟件

可編程控制器PLC編程軟件選用與之配套的編程軟件：Unity Pro對PLC進行硬件組態及編程，上位監控站的開發軟件選用Wonderware公司的INTOUCH監控軟件包。

2.2控制設備

2.2.1可編程序控制器（PLC）

本控制系統的可編程序控制器（PLC）采用施奈德公司生產的Premiun系列產品。PLC控制現場設備如油泵的啟動或停運，對現場過程儀表信號進行采集處理，同時通過以太網同上位監控系統通訊。

2.2.2上位監控站

為適應工業現場環境要求及監控系統的運行需要，上位計算機采用深圳研華公司生產的工控機，選用韓國三星公司生產的顯示器。

2.2.3數據通訊系統

PLC的CPU之間通過以太網進行通訊；PLC與觸摸屏和上位監控站的通訊采用以太網通訊。

3.自動化控制系統的主要功能

3.1數據采集功能

現場數據通過以太網傳送到上位機，上下游水位、閘門開度、閘門動作狀態、油泵電機狀態等實時數據。

3.2實時監控功能

監控系統人機界面豐富，操作界面友善，操作方便，能夠反映實時情況，顯示閘門運行的模擬動畫。

3.3數據庫管理功能

節制閘自動化監控系統與泵站自動化監控系統共用一個服務器，將采集的實時數據存入服務器數據庫，數據庫具備定期備份和自動刪除的功能。

3.4水位趨勢曲線功能

將采集的水位數據以曲線的形式繪制出來，供運行人員分析水位的變化，了解長江水位變化狀態。水位趨勢曲線以時間為橫坐標，高程為縱坐標，有可輸入時間段查詢數據歷史值的功能。

3.5水位校正功能

在汛前和汛后，定期進行水位校對，獲得水位的實測值與水位傳感器顯示值的差值。

3.6開度流量查詢功能

根據實時水位、流量確定對應的閘門開度。

3.7安全管理功能

按權限分為系統管理員、操作員及瀏覽人員，系統管理員可對系統的關鍵數據進行修改，對人員進行添加、刪除及權限調整；操作員對閘門實施自動化控制；瀏覽人員只能瀏覽監控系統畫面，了解工程運行狀態。

4.水力調控

水力調控操作主界面（見下圖），主要功能：根據長江側的水位變化，判斷漲落潮。按設定的模式、時間、流量、水位等參數控制閘門啟閉及開度。

4.1模式設定

按照調度指令要求選擇引、排水模式。由長江側水位變化，判斷漲落潮。如是引水模式，需漲潮且長江側水位高于內河水位時，系統控制打開閘門引水。

4.2時間設定

按照要求設定本次調控時間，時間單位為小時，所有參數設定完成后，系統自動倒計時，時間到了就停止本次調控。

4.3流量設定

按照要求設定流量，系統按照設定的流量、實時水位確定閘門開度，系統每20分鐘判斷一次，以實際流量、設定流量、閘門開度、實時水位、潮水趨勢等因素，控制閘門開度。

5.結語

九曲河樞紐節制閘自動化系統自2010年改造后至今，系統運行可靠，滿足工程運行管理需要，使得工程控制運行標準化，減少人為因素對工程的影響。筆者經過一年多的調試運行，根據本地的潮水周期及所選用的設備，調整合理的判斷時間、閘門開度等參數，經過幾年的工程觀測資料分析結果顯示工程運行穩定，滿足現代水管工程的要求，達到“少人值班，無人值班”的預期效果。