□ 杜紀奎 周 蕾

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)溢洪道工作閘門（3孔弧形門、卷揚啟閉機）、輸水洞出口工作閘門（1孔弧形門、液壓啟閉機）的現(xiàn)地控制與遠方自動控制，是一套具有“可靠性、先進性、實用性、經濟性”的系統(tǒng)，本系統(tǒng)是一個集管理、操作和分散控制為一體的三級計算機網絡控制系統(tǒng)。它是由計算機、網絡通信、信號處理、測量控制、系統(tǒng)分析以及人機接口等技術相互滲透、相互支持構成的典型的分布式控制系統(tǒng)。

一、系統(tǒng)基本組成

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)主要由監(jiān)控工作站、網絡交換機、現(xiàn)地控制單元、PLC（雙CPU）、液晶觸摸屏、閘門開度儀、水位傳感器等部分組成。

閘門自動控制系統(tǒng)為分層分布開放式結構，采用冗余光纖快速以太網拓撲結構，分為三級，即遠控級、主控級與現(xiàn)地級。控制權分“遠方、控制室、現(xiàn)地”三級，可以進行無擾動切換。系統(tǒng)的控制權限越接近設備，控制權限越高?？刂茩囗樞驗椋含F(xiàn)地、控制室與遠方。遠方控制經相關授權方可進行操作?？刂葡到y(tǒng)中設置帶密碼的授權、核對程序。

溢洪道啟閉機房設有1套PLC控制柜，3套現(xiàn)地控制箱。輸水洞出口工作閘門啟閉房設有1套PLC遠程IO控制箱，1套液壓啟閉機動力控制柜。配套由主控制器和備用控制器組成，包括電源模塊、熱備CPU模塊、以太網通信模塊、遠程I/O主控模塊、開關量輸入/輸出模塊和模擬量模塊。

PLC控制柜裝有閘門開度顯示儀表，具有閘門狀態(tài)指示、閘門開度顯示，控制柜面板上裝有現(xiàn)地／遠方切換開關、按鈕與信號燈等，內部裝有防雷保護器、隔離變壓器組成I/O電源、傳感器電源、中間繼電器、遠程I/O光端機、光纖收發(fā)器等。

二、系統(tǒng)中的關建技術

（一）數(shù)據(jù)采集與處理

1、模擬量的采集與處理

對上下游水位、閘門開啟高度、電氣系統(tǒng)電量等參數(shù)、越限位報警進行周期采集，最后經格式化處理后形成實時數(shù)據(jù)并存入實時數(shù)據(jù)庫，信號量值及狀態(tài)設定。

2、開關量的采集與處理

（1）對事故信號、開關量信號等，閘門自動控制系統(tǒng)能以中斷方式迅速響應這些信號，并作出一系列必要的反應及自動操作。

（2）對各類故障信號、輔助設備運行狀態(tài)信號、手動自動方式選擇的位置信號等非中斷開關量信號，計算機監(jiān)控系統(tǒng)對這些信號的采集方式為定期掃查。對信號的處理包括光電隔離、接點防抖動處理、硬件及軟件濾波、基準時間補償、數(shù)據(jù)有效性合理性判斷、啟動相關量功能(如啟動事故順序記錄、發(fā)事故報警音響、畫面自動推出等)，最后經格式化處理后存入實時數(shù)據(jù)庫。

3、根據(jù)閘門過水斷面和流量計實測的流量，計算出過閘流量和統(tǒng)計過水量。

4、開關量輸出

各種操作指令，計算機在輸出這些信號前進行校驗，經判斷無誤后送至執(zhí)行機構。為保證信號電氣獨立性及準確性，輸出信號具有防抖動并光電隔離功能。

5、信號量值及狀態(tài)設定

由于設備原因而造成的信號出錯以及在必要時要進行人工設定值分析處理的信號量，計算機自動控制系統(tǒng)允許運行值班人員和系統(tǒng)操作人員對其進行人工設定，并在處理時把它們與正常采集的信號等同對待，計算機自動控制系統(tǒng)可以區(qū)分它們并給出相應標志。

（二）運行監(jiān)視和事故報警

1、運行實時監(jiān)視

計算機自動控制系統(tǒng)可以使運行人員通過屏幕對閘門各主設備的運行狀態(tài)進行實時監(jiān)視。所有要進行監(jiān)視的內容包括當前各設備的運行及停運情況，并對各運行的參數(shù)進行實時顯示。

2、參數(shù)越限報警記錄

計算機自動控制系統(tǒng)將對某些參數(shù)以及計算數(shù)據(jù)進行監(jiān)控，對這些參數(shù)量值可預先設定其限制范圍，當它們越限及復限時要作相應的處理。這些處理包括越限報警、越復限時的自動顯示、記錄和打印；對于重要參數(shù)及數(shù)據(jù)還進行越限后至復限的數(shù)據(jù)存儲及召喚顯示；啟動相關量分析功能，故障原因提示，對于一些重要參數(shù)有趨勢報警。

3、事故順序記錄

當發(fā)生事故造成跳閘動作等情況時，系統(tǒng)立即以中斷方式響應并自動顯示、記錄和打印事故名稱及時間；記錄和打印相關設備的動作情況，自動推出相關畫面，作事故原因分析及提示處理方法，計算機自動控制系統(tǒng)能將發(fā)生的事故及設備的動作情況按其發(fā)生的先后順序記錄下來。

4、故障狀態(tài)顯示記錄

計算機自動控制系統(tǒng)定時掃查各故障狀態(tài)信號，一旦發(fā)生狀態(tài)變位將在屏幕上即時顯示出來，同時記錄故障及其發(fā)生時間，并用語音報警。系統(tǒng)對故障狀態(tài)信號的查詢周期不超過2s。

5、事故追憶及相關量記錄

在發(fā)生事故時，由各現(xiàn)場控制單元采集各設備的狀態(tài)量送控制中心，完成事件順序排序排列、顯示、打印和存檔。每個事件的記錄和打印點名稱，狀態(tài)描述和時標，記錄的分辯率不大于2ms。能記錄事故發(fā)生前10s和后20s時間內重要實時參數(shù)的變化情況。事故追憶由自動控制系統(tǒng)完成，計算機將這些追憶數(shù)據(jù)保存于磁盤中作歷史數(shù)據(jù)，運行人員可以召喚、顯示或打印這些數(shù)據(jù)。

三、結束語

桃山水庫閘門自動控制系統(tǒng)投入使用以后，使工作人員全面地掌握和控制水庫運行狀況，并應用該系統(tǒng)進行水資源調度管理。有效地降低了工作人員的勞動強度、提高了自動控制的精度和穩(wěn)定性, 增強了人性化操作，使工作人員的操作簡單方便,直觀可靠，真正為桃山水庫的管理帶來巨大的便利和效益。