張體剛,王愛蘋
(山東省聊城市位山灌區(qū)管理處,山東 聊城 252000)
位山灌區(qū)始建于1958年,1962年停灌,1970年復(fù)灌。渠首設(shè)計引水流量240 m3/s,控制聊城8個縣(市、區(qū))85個鄉(xiāng)(鎮(zhèn))的36 hm2耕地,形成了以2條輸沙渠、2片沉沙區(qū)和3條干渠為骨干工程的灌溉網(wǎng)絡(luò)體系,是黃河下游最大的引黃灌區(qū)。2003年位山灌區(qū)被水利部確定為全國大型灌區(qū)信息化建設(shè)試點單位。目前,灌區(qū)管理現(xiàn)代化與調(diào)度系統(tǒng)建設(shè)已全部完成,實現(xiàn)了水(雨)情自動采集測報、灌區(qū)無線網(wǎng)絡(luò)、無線視頻調(diào)度及部分閘門的遠(yuǎn)程控制,初步實現(xiàn)了辦公自動化,灌區(qū)網(wǎng)站、基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫、實時數(shù)據(jù)庫等建設(shè)也已經(jīng)完成。
二、三干渠節(jié)制閘是干渠的渠首閘。二干渠節(jié)制閘建于1960年10月,2孔,每孔寬度為6 m,設(shè)計流量為65 m3/s,啟閉設(shè)備為卷揚式。三干渠節(jié)制閘建于1960年10月,經(jīng)多次改建形成了現(xiàn)在的5孔,每孔寬度為4 m,設(shè)計流量為80 m3/s,啟閉設(shè)備為10 t螺桿式。1970年灌區(qū)復(fù)灌以來,節(jié)制閘啟閉設(shè)施存在系統(tǒng)功能不全及老化等問題,不能適應(yīng)灌區(qū)“高水位、大流量、速灌速?!惫嗨J降膶嵤?。為此,灌區(qū)對兩座節(jié)制閘基礎(chǔ)設(shè)施進行了逐漸完善,安裝了閘門遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)。
位山灌區(qū)閘門遠(yuǎn)程自動控制系統(tǒng)實現(xiàn)了閘門遠(yuǎn)程、自動啟閉,同時還保留原有現(xiàn)場手動啟閉方式。系統(tǒng)由中心控制部分和各基層管理單位控制部分組成,兩者通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)互連。各基層管理單位控制部分由現(xiàn)場ScadapackPLC控制柜、所內(nèi)通訊控制箱組成?,F(xiàn)場控制柜負(fù)責(zé)相應(yīng)閘門的啟閉、閘位的測量顯示。所內(nèi)通訊控制箱負(fù)責(zé)通訊和在自動狀態(tài)下控制閘門的啟閉。管理處中心控制部分通過工控機遠(yuǎn)程控制各管理所的閘門,并顯示閘位和狀態(tài)量。閘門遠(yuǎn)程自動控制示意系統(tǒng)如圖1。
閘門啟閉電機為三相異步電動機,并配有電機保護功能,有效實現(xiàn)了電機本身的短路、斷相、過載等非正常工況的保護,實現(xiàn)了閘門啟閉精確高度的控制和閘門上、下限水位的控制。當(dāng)電機處于正轉(zhuǎn)狀態(tài)時,按反轉(zhuǎn)按鈕不能使電機反轉(zhuǎn),必須先按停止按鈕,使電機停止后,再按反轉(zhuǎn)按鈕才行;反之也是如此,即要使電機從正轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為反轉(zhuǎn)或從反轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為正傳,中間必須經(jīng)過停止?fàn)顟B(tài),這樣就不會由于按錯按鈕,使電機運轉(zhuǎn)方向突然改變而產(chǎn)生工作設(shè)備的損害。
ScadapackPLC可編程控制器有兩個 RS-232和一個 RS-485串口,其中一個 RS-232串口連接現(xiàn)場控制柜小觸屏,另一個 RS-232串口經(jīng) A620轉(zhuǎn)換成 RS-485,經(jīng)由 TCF-142光纖收發(fā)器連接管理所觸屏箱,RS-485串口經(jīng)由TCF-142光纖收發(fā)器連接管理所,通過無線網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)處機關(guān)的遠(yuǎn)程控制。閘房控制柜工作原理如圖2。
圖2 閘房控制柜工作原理
直接在電腦中操作閘門運行系統(tǒng),進入干渠閘門自動化控制頁面,點擊系統(tǒng)登陸條框,彈出一個系統(tǒng)登陸菜單,在管理員口令中進行相應(yīng)的確認(rèn)。點擊相應(yīng)的干渠閘門控制條框,進入閘門自動化控制界面。由于進 行了系統(tǒng)的登錄,此時的控制界面已被激活,并且在控制界面中會顯示閘室的溫度。如果沒有系統(tǒng)的登錄,控制界面是一個死面,是不可用的。在控制界面被激活的情況下,進行閘門調(diào)控,必須進行手動與自動的切換(一般默認(rèn)情況下自動化操作系統(tǒng)處于手動功能的狀態(tài)),如果在切換自動狀態(tài)后,沒有命令執(zhí)行,閘門自動化控制系統(tǒng)又將會在30 s后自動切換到手動狀態(tài)。每孔閘門都有模擬閘門圖,上升、下降、停止按鈕,并且配有相應(yīng)的指示;閘位數(shù)值框(顯示有0.00 m);閘門上、下限位指示燈(下限位設(shè)置為0.00 m,上限位依據(jù)實際情況而定)。點擊上升或下降按鈕,就可自動執(zhí)行相應(yīng)的命令,有指示燈發(fā)亮,模擬閘門按比例的大小有上或下的狀態(tài),待達(dá)到調(diào)試要求時,點擊停止按鈕就完成了閘門自動啟閉的一個過程。閘門啟閉高度通過超聲波變送器來完成,它的高度確定有兩種方法:一是操作員可以在閘位設(shè)定框中直接鍵入閘門啟閉高度的數(shù)值,然后進行數(shù)值的確定,待閘門達(dá)到設(shè)定數(shù)值時就會自動停止;二是操作員可以直接點擊閘門界面中的上升(下降)按鈕,此時閘位數(shù)值框中會以1 cm的數(shù)字而變化,待閘門到達(dá)調(diào)度需要時,點擊相應(yīng)的停止按鈕就可以自動完成整個操作。閘門自動化操作系統(tǒng)實現(xiàn)了閘門啟閉數(shù)值的精確程度,從而使灌區(qū)能夠更好地輸水和控制水量。
以往工作人員在操作過程中最擔(dān)心的事情就是啟閉機被頂起,其情景使人懼怕,閘門啟閉設(shè)備不能正常使用所帶來的后果更是使人煩惱,該關(guān)的閘門關(guān)不上,該提升的閘門提不起來,給灌區(qū)的輸水工作帶來嚴(yán)重問題。自動化的使用配有電機保護功能和閘門上、下限位開關(guān)的設(shè)置,其安全的可靠性達(dá)100%。
就卷揚式閘門而言,一個提升的過程至少需要三個人輪番作業(yè),在需用時間上更是不定?,F(xiàn)在只需一個操作人員在室內(nèi)利用微機幾分鐘就可以獨自完成全部工作,大大減輕了勞動量,解放了生產(chǎn)力,完全適應(yīng)灌區(qū)“高水位、大流量、速灌速?!钡妮斔喔却胧?/p>
比如:給你一個1.66 m的數(shù)字,操作員以往在執(zhí)行的過程中只能憑目測去判斷、估計,得到的數(shù)字誤差往往較大,這就造成調(diào)配流量的指令不能得以具體實現(xiàn),也給灌區(qū)的安全輸水工作帶來新的問題?,F(xiàn)在操作人員可根據(jù)確定的閘位高度利用微機操作就能精確的將閘門高度自動提升到1.66 m,微機顯示屏和控制柜觸摸屏上同步顯示閘門高度使人一目了然,閘門提升精度達(dá)到99%。
系統(tǒng)的實施可將干渠水的有效利用系數(shù)提高5至10個百分點,年節(jié)水達(dá)3 000余萬 m3,避免了調(diào)配流量的忽大忽小,對有效控水、節(jié)約用水、科學(xué)管水都有極其重要的作用。
[1]邵杰,劉萍.單片機與調(diào)制解調(diào)器接口通訊.雷達(dá)與對抗.1998.2.
[2]周建國,曹炬,姚金斌.單片機與 PC機實現(xiàn)電動閘門控制系統(tǒng)設(shè)計.計算機自動測量與控制.2001.9.