岳全泉

（廣州市番禺區(qū)協(xié)同水利水電建設(shè)工程有限公司，廣東廣州 511400）

0 引言

對(duì)于水閘結(jié)構(gòu)本身來(lái)說(shuō)，在自控系統(tǒng)的實(shí)際運(yùn)行過(guò)程，一方面要能夠精準(zhǔn)獲取各類信號(hào)，從而讓水閘結(jié)構(gòu)可以通過(guò)對(duì)于相關(guān)信息的取得獲得基礎(chǔ)性的運(yùn)行指令，另一方面要能夠做出專業(yè)的響應(yīng)動(dòng)作信號(hào)，讓水閘結(jié)構(gòu)可正常運(yùn)行。

1 自動(dòng)控制式新型水閘的構(gòu)成

水閘結(jié)構(gòu)的主體部分為閘室區(qū)域，其中閘室內(nèi)部設(shè)置的結(jié)構(gòu)包括底板、工作橋以及啟閉機(jī)，從而形成了活動(dòng)機(jī)構(gòu)，在該系統(tǒng)的工作過(guò)程，可以通過(guò)對(duì)所有硬軟件設(shè)施的使用，讓水閘中的主體結(jié)構(gòu)可以活動(dòng)[1]。

本工程以計(jì)算機(jī)控制為主、常規(guī)控制為輔。要求自動(dòng)化監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則是：經(jīng)濟(jì)實(shí)用、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、易于維護(hù)。因此對(duì)相關(guān)要點(diǎn)展開分析：

（1）設(shè)計(jì)目標(biāo)：無(wú)人或者少人值守，日常運(yùn)行控制完全借助自動(dòng)化系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)，通過(guò)獲取各項(xiàng)信息與參數(shù)，發(fā)出控制指令。

（2）分層結(jié)構(gòu)：采用兩層配置結(jié)構(gòu)，包括現(xiàn)地控制層與集中控制層，同時(shí)構(gòu)造遙信、遙測(cè)、遙控以及遙調(diào)的整體控制系統(tǒng)。

（3）系統(tǒng)資源配置：自動(dòng)控制系統(tǒng)退出時(shí)，要直接調(diào)派該系統(tǒng)的專業(yè)管理人員，讓其觀察工程現(xiàn)場(chǎng)，只有在滿足系統(tǒng)開機(jī)條件時(shí)，方可按照操作方法開機(jī)。

（4）安全保障方法：在系統(tǒng)中要配置冗余設(shè)備，在某設(shè)備故障時(shí)，備用設(shè)備立即投入運(yùn)行，且該系統(tǒng)要具備自動(dòng)糾錯(cuò)能力，可使用控制匯率或者硬軟件系統(tǒng)，分析該方法的工作信息，之后給出該系統(tǒng)的控制結(jié)果。

（5）設(shè)備選用：在控制系統(tǒng)配置過(guò)程，考慮到設(shè)備的先進(jìn)性、完備性、開發(fā)性和可擴(kuò)充性，核心硬件可采用國(guó)外優(yōu)質(zhì)設(shè)備，對(duì)于線束、端口等設(shè)備，可選用國(guó)內(nèi)優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品。

（6）系統(tǒng)原則：經(jīng)濟(jì)實(shí)用、性價(jià)比高。

（7）運(yùn)行性能：可維護(hù)、統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、統(tǒng)一管理規(guī)范、人機(jī)交互界面合理。

（8）環(huán)境抵抗能力：防雷電和抗干擾。

2 無(wú)人值守的自動(dòng)控制式新型水閘設(shè)計(jì)方案

2.1 自動(dòng)控制系統(tǒng)任務(wù)

基于無(wú)人值守思路下的自動(dòng)控制系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程，首先是能夠在閘門出現(xiàn)卡滯時(shí)，讓啟閉機(jī)的螺桿結(jié)構(gòu)可以向下運(yùn)動(dòng)一段較小距離，同時(shí)欠流繼電器動(dòng)作，確保水閘結(jié)構(gòu)中的啟閉機(jī)處于安全運(yùn)行狀態(tài)。

其次通過(guò)對(duì)載荷重量傳感器發(fā)出的信息進(jìn)行分析，實(shí)現(xiàn)對(duì)當(dāng)前載荷總量的精準(zhǔn)測(cè)定，控制啟閉機(jī)設(shè)備的載荷重量信息，讓系統(tǒng)獲得自主化的升級(jí)與改進(jìn)效果。

最后是水閘動(dòng)作響應(yīng)，根據(jù)當(dāng)前已經(jīng)獲得的相關(guān)數(shù)據(jù)，將獲取的測(cè)量信息由自動(dòng)控制系統(tǒng)所識(shí)別，發(fā)出系統(tǒng)控制指令，讓水閘結(jié)構(gòu)做出正確響應(yīng)動(dòng)作。

2.2 自動(dòng)控制方案選擇

在系統(tǒng)建設(shè)過(guò)程，首先要配置傳感器，可以主動(dòng)分析水閘結(jié)構(gòu)當(dāng)前運(yùn)行狀態(tài)，與設(shè)定參數(shù)進(jìn)行對(duì)比。其次要建立多個(gè)功能模塊，可分為數(shù)據(jù)存儲(chǔ)模塊、數(shù)據(jù)產(chǎn)生模塊和數(shù)據(jù)利用模塊，借助PLC控制系統(tǒng)，和水閘硬件關(guān)聯(lián)，之后給出控制指令。最后是被控對(duì)象其他設(shè)備配置，要能讓啟停機(jī)可以接收基于PLC控制系統(tǒng)發(fā)出的指令。

2.3 自動(dòng)控制系統(tǒng)構(gòu)造

自動(dòng)控制系統(tǒng)要根據(jù)PLC控制系統(tǒng)的相關(guān)要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)控制體系的配置，具體的設(shè)備控制流程圖如圖1所示。

圖1 水閘自動(dòng)控制系統(tǒng)運(yùn)行流程

行程開關(guān)可以測(cè)量電路參數(shù)，將信息直接提交給繼電器，該指令可被PLC控制器接收，之后該系統(tǒng)使用已設(shè)定的參數(shù)實(shí)時(shí)顯示信息，同時(shí)可借助參數(shù)分析水閘接口所需要做出的響應(yīng)，將相關(guān)控制信息直接傳遞給靜態(tài)型繼電器，繼電器可作用于渦輪蝸桿結(jié)構(gòu)，使得啟閉裝置做出響應(yīng)[2]。

2.4 自動(dòng)控制系統(tǒng)配置

自動(dòng)控制系統(tǒng)的配置過(guò)程，要根據(jù)該系統(tǒng)的本身精準(zhǔn)性要求，實(shí)現(xiàn)對(duì)傳感器、核心控制部件以及被控對(duì)象的加入。傳感器要根據(jù)運(yùn)行原理、運(yùn)行功能等，在相關(guān)區(qū)域合理配置，讓傳感器收集數(shù)據(jù)。加入核心控制模塊過(guò)程，要根據(jù)功能在其中加入相關(guān)軟件，實(shí)現(xiàn)對(duì)模塊高效應(yīng)用。對(duì)于被控對(duì)象，通過(guò)靜態(tài)型繼電器，可以完全根據(jù)控制指令做出響應(yīng)動(dòng)作。

3 無(wú)人值守的自動(dòng)控制式新型水閘實(shí)施方法

3.1 系統(tǒng)傳感器配置

系統(tǒng)傳感器要實(shí)現(xiàn)對(duì)電力系統(tǒng)的監(jiān)管、相關(guān)數(shù)據(jù)的分析和記錄等，檢查當(dāng)前供電系統(tǒng)中的電力參數(shù)，由控制中樞分析是否存在問題。從當(dāng)前傳感器表現(xiàn)上來(lái)看，要根據(jù)該傳感器運(yùn)行要求和原理，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有參數(shù)的選擇，同時(shí)直接提交給當(dāng)前已經(jīng)建立的PLC控制系統(tǒng)中樞，在后續(xù)的運(yùn)行過(guò)程，通過(guò)對(duì)該參數(shù)的使用，詳盡分析運(yùn)行狀態(tài)。

3.2 控制中樞配置

在控制中樞的配置過(guò)程，首先要根據(jù)該系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對(duì)所有參數(shù)的控制。其次要根據(jù)控制中樞的功能體系，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部運(yùn)行邏輯的交互。最后是對(duì)于控制體系的合理變革。在具體配置過(guò)程，需要建立專業(yè)的控制計(jì)算機(jī)，同時(shí)采用冗余配置思想，一臺(tái)計(jì)算機(jī)發(fā)生故障時(shí)，備用計(jì)算機(jī)立即投入工作。主機(jī)中樞功能包括對(duì)整個(gè)工程計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)和數(shù)據(jù)庫(kù)管理，在線或離線計(jì)算功能，各種圖表、曲線的生成，事故、故障信號(hào)分析處理。運(yùn)行值守人員通過(guò)監(jiān)視器的圖形化畫面，進(jìn)行整個(gè)工程運(yùn)行監(jiān)視、控制和數(shù)據(jù)庫(kù)報(bào)表管理。

計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)采用分層分布式的開放型結(jié)構(gòu)，控制系統(tǒng)分兩層，即集中控制層和現(xiàn)地控制層。

對(duì)于集中控制層，該系統(tǒng)配置在副廠房的中央控制室，網(wǎng)絡(luò)技術(shù)為100Mbps的快速以太技術(shù)，通信協(xié)議為TCP/IP技術(shù)，從而形成開放結(jié)構(gòu)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)。在設(shè)備選擇中，包括2臺(tái)計(jì)算工作站、1臺(tái)網(wǎng)絡(luò)信息交換機(jī)、1臺(tái)激光打印機(jī)、1套GPS系統(tǒng)以及語(yǔ)音告警系統(tǒng)。

對(duì)于現(xiàn)地控制層，在其中配置LCU控制柜，1#機(jī)組的控制柜控制兩臺(tái)工作機(jī)組，2#公用控制柜控制水位顯示設(shè)施、告警設(shè)施以及網(wǎng)絡(luò)設(shè)施。

對(duì)于圖像系統(tǒng)，可細(xì)分為4個(gè)子項(xiàng)目，包括前端設(shè)施、信息傳遞設(shè)施、系統(tǒng)控制設(shè)施、信息的展現(xiàn)與記錄設(shè)施。其中前端設(shè)施包括彩色搞分辨率攝像機(jī)、云臺(tái)以及室外空間防護(hù)設(shè)備，以獲取并采集圖像數(shù)據(jù)，本工程中的攝像機(jī)為高性能彩色攝錄機(jī)；對(duì)于信息傳遞設(shè)備，需要分析信息的傳遞距離和圖像質(zhì)量，之后配置專業(yè)的線纜與接口設(shè)施，從而讓視頻信息被傳遞到控制中心中，且這類數(shù)據(jù)與信息可經(jīng)過(guò)壓縮處理，以專業(yè)方法與路徑傳遞到信息處理點(diǎn)。對(duì)于系統(tǒng)控制設(shè)備，應(yīng)用高性能的硬盤錄像機(jī)，其中主機(jī)負(fù)責(zé)設(shè)備和圖像設(shè)備、云臺(tái)、系統(tǒng)可區(qū)分和分組同步、圖像檢索以及處理等多項(xiàng)功能；對(duì)于信息的顯示與記錄設(shè)備，要根據(jù)圖像的展示需求，在其中合理配置圖像展現(xiàn)設(shè)備，包括監(jiān)視器、投影機(jī)與顯示器等設(shè)施。

3.3 控制指令使用

控制指令的最終作用對(duì)象是當(dāng)前該系統(tǒng)中存在的啟閉裝置，在該設(shè)置的使用過(guò)程，要在其之前配置信號(hào)的接收裝置，該裝置的作用是可以獲取控制系統(tǒng)發(fā)出的控制指令，并被穩(wěn)定型繼電器所識(shí)別，之后根據(jù)其中存在的電流參數(shù)和電壓參數(shù)，讓啟閉機(jī)作出響應(yīng)，繼電器的高壓端可以直接讓該設(shè)備的活動(dòng)機(jī)構(gòu)運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)對(duì)蝸桿螺桿的狀態(tài)控制，該系統(tǒng)的運(yùn)行原理圖如圖2所示。

4 結(jié)論

圖2 啟閉機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成

綜上所述，無(wú)人值守的自動(dòng)控制式水閘系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，所需要選擇的控制思路為PLC控制系統(tǒng)，在其中要加入行程開關(guān)、開度儀等，通過(guò)相關(guān)信息的獲得，讓取得的測(cè)量結(jié)果直接調(diào)配到已經(jīng)構(gòu)造的控制中樞內(nèi)。該體系的后續(xù)工作階段，可以對(duì)這類信息直接展示，讓建立的控制工作模塊可以處于有序運(yùn)行狀態(tài)。