自動化水力調(diào)控在節(jié)制閘中的應(yīng)用

徐朝陽

摘 要： 文章簡要介紹了節(jié)制閘計算機監(jiān)控系統(tǒng)，重點分析了自動化系統(tǒng)中水力調(diào)控的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞： 自動化 水力調(diào)控 節(jié)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(zhèn)境內(nèi)的九曲河上，北距長江夾江850m。樞紐主要工程有：80m3/s規(guī)模泵站一座，凈跨2×12m節(jié)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(shè)施等。本工程具有流域防洪排澇、灌溉供水、航運、水環(huán)境保護(hù)等多種功能。

1.2控制系統(tǒng)概述

本系統(tǒng)采用的控制方案概括為可編程序控制器PLC+觸摸屏+上位監(jiān)控站。

控制系統(tǒng)通過PLC對整個監(jiān)控系統(tǒng)實現(xiàn)自動控制。控制系統(tǒng)采用遠(yuǎn)控、集中及現(xiàn)地操作相結(jié)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(jìn)行監(jiān)視控制，閘門狀態(tài)、水位情況等參數(shù)都在LCD屏幕上顯示出來。當(dāng)參數(shù)報警時，LCD自動打開報警窗口進(jìn)行顯示。

2.自動化控制系統(tǒng)的組成

本控制系統(tǒng)由控制設(shè)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(jìn)行硬件組態(tài)及編程，上位監(jiān)控站的開發(fā)軟件選用Wonderware公司的INTOUCH監(jiān)控軟件包。

2.2控制設(shè)備

2.2.1可編程序控制器（PLC）

本控制系統(tǒng)的可編程序控制器（PLC）采用施奈德公司生產(chǎn)的Premiun系列產(chǎn)品。PLC控制現(xiàn)場設(shè)備如油泵的啟動或停運，對現(xiàn)場過程儀表信號進(jìn)行采集處理，同時通過以太網(wǎng)同上位監(jiān)控系統(tǒng)通訊。

2.2.2上位監(jiān)控站

為適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境要求及監(jiān)控系統(tǒng)的運行需要，上位計算機采用深圳研華公司生產(chǎn)的工控機，選用韓國三星公司生產(chǎn)的顯示器。

2.2.3數(shù)據(jù)通訊系統(tǒng)

PLC的CPU之間通過以太網(wǎng)進(jìn)行通訊；PLC與觸摸屏和上位監(jiān)控站的通訊采用以太網(wǎng)通訊。

3.自動化控制系統(tǒng)的主要功能

3.1數(shù)據(jù)采集功能

現(xiàn)場數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)傳送到上位機，上下游水位、閘門開度、閘門動作狀態(tài)、油泵電機狀態(tài)等實時數(shù)據(jù)。

3.2實時監(jiān)控功能

監(jiān)控系統(tǒng)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(shù)據(jù)庫管理功能

節(jié)制閘自動化監(jiān)控系統(tǒng)與泵站自動化監(jiān)控系統(tǒng)共用一個服務(wù)器，將采集的實時數(shù)據(jù)存入服務(wù)器數(shù)據(jù)庫，數(shù)據(jù)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(shù)據(jù)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(tài)。水位趨勢曲線以時間為橫坐標(biāo)，高程為縱坐標(biāo)，有可輸入時間段查詢數(shù)據(jù)歷史值的功能。

3.5水位校正功能

在汛前和汛后，定期進(jìn)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(jù)實時水位、流量確定對應(yīng)的閘門開度。

3.7安全管理功能

按權(quán)限分為系統(tǒng)管理員、操作員及瀏覽人員，系統(tǒng)管理員可對系統(tǒng)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)進(jìn)行修改，對人員進(jìn)行添加、刪除及權(quán)限調(diào)整；操作員對閘門實施自動化控制；瀏覽人員只能瀏覽監(jiān)控系統(tǒng)畫面，了解工程運行狀態(tài)。

4.水力調(diào)控

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

4.1模式設(shè)定

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

4.2時間設(shè)定

按照要求設(shè)定本次調(diào)控時間，時間單位為小時，所有參數(shù)設(shè)定完成后，系統(tǒng)自動倒計時，時間到了就停止本次調(diào)控。

4.3流量設(shè)定

按照要求設(shè)定流量，系統(tǒng)按照設(shè)定的流量、實時水位確定閘門開度，系統(tǒng)每20分鐘判斷一次，以實際流量、設(shè)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(jié)語

九曲河樞紐節(jié)制閘自動化系統(tǒng)自2010年改造后至今，系統(tǒng)運行可靠，滿足工程運行管理需要，使得工程控制運行標(biāo)準(zhǔn)化，減少人為因素對工程的影響。筆者經(jīng)過一年多的調(diào)試運行，根據(jù)本地的潮水周期及所選用的設(shè)備，調(diào)整合理的判斷時間、閘門開度等參數(shù)，經(jīng)過幾年的工程觀測資料分析結(jié)果顯示工程運行穩(wěn)定，滿足現(xiàn)代水管工程的要求，達(dá)到“少人值班，無人值班”的預(yù)期效果。