闸阀远程控制方案.docx

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1、闸阀远程掌握方案需要在刘家沟水库分水闸安装两处，在中心所1#、2#分水闸，甘肃环县分水闸，陕西定边分水闸，共计六 处安装闸阀远程掌握。1、系统结构由于枢纽闸门布置较分散，且距离较远，为了减轻运行人员的劳动强度、实现电站无人值班，水库闸门掌握系统的设计，能够在闸门掌握室对现场各闸门进行远方监控，同 时还能监视各闸门的位置以及运行状况，当消失闸门故障时系统能准时报警。为便于现场的调试、维护和 紧急状况处理，系统还能就地对闸门进行掌握。水库闸门掌握系统采纳由上位机系统（主控级）及现地掌握单元（LCU）组成的分层分布式掌握系统。主控级采纳双机互为热备用方式，通信网络采纳单总线以 太网，做到了掌握分散，

2、信息集中，如某处设施消失故障，并不影响其他设施的正常运行，在硬件上确保 整个系统简洁、平安、牢靠。其系统的结构如图1所示。主控级设2套操作员工作站，操作员工作站由计算机、外围设施以及不间断电源（UPS）等组成。操作员可通过操作员工作站，对监控对象进行掌握。主 控级采纳双计算机系统，以主、备方式运行，能够实现无间隔切换。主控级全部的设施均布置在坝顶掌握 楼内的闸门掌握室。 现地掌握单元（LCU）采纳以可编程规律掌握器为掌握装置，布置在启闭机旁。闸 门的掌握要求，对1条洞有2扇事故门（或工作门）的，在动水中必需2扇门同时启闭，故闸门现地掌握装置按 1条洞的事故门和工作门分别配置1套掌握装置，即孔板

3、洞、排沙洞、明流洞各设2套掌握装置（共计18套）， 溢洪道3套，浇灌洞1套，充水平压系统3套，整个现地掌握层设置25套掌握装置。这些LCU依据闸门的不同 地理位置，分成5组，每组LCU通过工控机与通信网相联，实现与主控级的通信。闸门掌握系统主控级与现 地掌握单元之间通过单总线网络进行通信，并设有与电站计算机监控系统以及水库调度系统之间的通信接 M,以便与这两个系统进行数据交换。现地掌握装置与闸门启闭机同时安装、调试和投运。2、基本功能上 位机层（1）数据采集和处理。事故闸门、工作闸门的位置；闸门提升或下降接触器状态；充水平压阀门开启或关闭状态；闸门启闭机机械和电气保护装置状态；主电源和掌握电源

4、状态；有关操作状态。（2）实时 掌握。被控对象可在现地掌握屏上进行现场掌握或通过闸门掌握室操作台计算机进行远方操作，对充水阀 门还可在相应阀门室掌握箱上操作。现地与远方操作互为闭锁，在现地切换，以距操作对象最近的掌握点 为最高优先级。掌握内容有闸门提升或下降；充水阀门开启或关闭；远方成组工作闸门、充水平压阀门、 事故闸门掌握。（3）运行监视。运行监视包括状态监视，过程监视，掌握系统特别监视。状变监视：电源 断路器事故跳闸、运行接触器失电、保护动作等；过程监视：在掌握台CRT上，动态显示闸门升降过程 和开度；掌握系统特别监视：掌握系统任一硬件或软件故障马上发出报警信号，并在CRT及打印机上显 示

5、纪录，指示报警部位。（4）运行管理。运行管理包括报表打印、画面显示、人机对话等。报表打印：闸 门升降、阀门开闭状况表，事故、故障纪录表等；画面显示：以数字、文字、图形、表格等形式组织画 面进行动态显示，包括闸门掌握系统框图、充水平压系统图、进水塔上游侧立视图、坝区供电接线图、闸 门操作流程图、上、下游水位显示、各闸门开度模拟显示、各种事故、故障统计表、闸门操作次数统计表、 各种监视点上、下限值整定表等；人机对话：由设在坝顶掌握楼闸门掌握室的2座（互为备用）操作计算机 工作台完成，可输入各种数据，更新修改各种文件，人工置入缺漏数据，输入掌握命令等，以监视和掌握 各闸门、阀门的运行。（5）数据通信

6、。闸门掌握系统各设施间通信采纳单总线结构，组网按现地单元相对集 中组合成5组，通过各组某一掌握屏上设置的工控机，作为通信接口与掌握总线联接。系统还供应了与水库 调度计算机、电站计算机监控系统的通信接口。（6）系统诊断。系统诊断包括硬件故障和软件故障诊断，可 在线或离线自检计算机和外围设施故障、各类基本软件和应用软件故障。（7）软件开发。能便利地进行系统 应用软件的编辑、调试和修改。现地掌握层现地掌握层由25套现地掌握单元（LCU）组成，LCU的核心采 纳GE-90/30系列可编程规律掌握器（PLC）, PLC装置由CPU模块、输入/输出（I/O）模块、通信模块等组 成。各模块都采纳标准化的接口

7、和通信格式，便于扩展和维护。现地掌握屏采纳IP55防护等级和加热驱潮 装置，适合现场高湿度运行环境，并要求在闸门掌握系统形成之前，能独立完成对相应闸门、阀门的掌握。 现地掌握层主要完成以下功能：（1）数据采集和处理。包括闸门位置、开度；闸门行程开关位置；闸门提升 或下降接触器状态；充水平压阀门开启或关闭状态；启闭机机械、电气保护装置状态；主电源、掌握电源 状态；有关操作按钮、开关状态。（2）实时掌握。现场操作人员能依据触摸屏的信号显示、闸门位置指示、 按钮及开关等对掌握对象进行闸门提升或下降、中途停机、充水阀门的开启或关闭等操作；当现地掌握屏 上掌握权切换开关打到远方位置时，LCU接收上位机的

8、掌握命令，自动完成闸门的提升或下降、阀门的开 启或关闭。（3）信号显示。在现地掌握屏上设置了闸门（阀门）位置、启闭机（电动装置）电气故障、机械 故障、系统故障及有关操作电源等状态信号灯，光字牌等信号指示。各输入状态和输出掌握状态均可通过 PLC输入/输出模块状态指示灯显示。（4）数据传输。现地掌握装置PLC与工控机通过RS-485总线相连，多 个掌握单元的PLC通过RS-485总线挂接在同一台工控机上，构成一对多的通信结构。每一台PLC可以向工 控机发送数据，采纳通信程序和通信规约来实现。工控机也可向每一台PLC传送数据，数据的传送目标PLC 那么由每台PLC特有的地址码来区分，PLC通信模块

9、会自动识别这一地址码。LCU通过通信接口及网络将有关 操作信息传送至上位机，上送信息不受掌握权切换开关位置的影响。（5）现地编程。LCU留有笔记本电脑的 接口，可在现场对LCU掌握程序进行编辑或修改。3、闸门开度传感器要适应高扬程、室外布置和远方操作, 闸门位置检测元件选择是闸门掌握系统设计的关键之一。为此，经过多方调研和收集资料，选择了德国Ifm 公司的肯定型多圈光电编码器。此种编码器由肯定型编码器和SSI接口模块组成，SSI与编码器之间通过 RS-422总线进行通信，采纳差分信号传输，数据的转换相当牢靠。SSI接口模块具有较高的抗噪声力量， 削减了噪声对信号的影响。SSI接口模块连续地从编

10、码器读取串行同步的格雷编码值，然后将它们转换为 并行二进制或BCD编码值传送到PLC。通过SSI接口模块的中间连接，可以二进制或BCD编码输出信号， 也可通过SSI接口模块上的开关进行编码的调整和零位的选择。编码器的转化系数也可因单圈或多圈通过 SSI接口模块进行设置。同时，SSI接口模块本身具有完善的自我检测功能，如进行数据转换错误的误差显 示等。作为基础元、器件，该编码器的选择、应用，是闸门掌握系统平安牢靠运行的保障。4、系统操作掌 握系统对全部闸门和阀门均可在现地掌握或在集中掌握室远方掌握，掌握权在现地掌握屏上切换。下面以 孔板洞为例说明一洞双门事故门和工作门的操作程序。孔板洞事故门孔板

11、洞事故门为平面闸门，配卷扬启 闭机，每台启闭机由2台绕线式电动机拖动，电动机容量为132 kW,为转子回路串接四级起动电阻的起动方 式。基本操作步骤如下。（1）闸门提升或下降操作之前，先按操作要求把掌握开关打到相应位置。远方操 作通过位于闸门掌握室的上位计算机系统及现地掌握装置实现，现地操作与远方操作互为闭锁，并在现地 切换；闸门有3个操作位置供选择，即全关位置、全开位置和检修位置，检修位置仅可在现地操作实现； 单门操作仅可在现地实现，但闸门的动水关闭不允许单门操作。（2）闸门在提升前翻开相应进水、出水阀 门，向闸门后洞内充水，待闸门前后水位差满意开门条件时，由充水平压掌握装置发出允许提门信号，提 升回路自动接通。（3）闸门提升时，提升接触器经肯定时间延时，依次接通起动电阻短接接触器，将四级起 动电阻逐级切除，当闸门提升至设定位置时自动停机。闸门在提升过程中，假设机械过载或电气过负荷保护 动作可作用停机。（4）闸门下降时，先将起动电阻短接，再接通下降接触器，当闸门下降至全关位置时自动 停机。压力同时低于调定压力时，先向主机蓄能器充压，后向副机蓄能器充压。