自动化水力调控在节制闸中的应用

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摘 要： 文章简要介绍了节制闸计算机监控系统，重点分析了自动化系统中水力调控的应用。

关键词： 自动化 水力调控 节制闸

1.概况

1.1工程概况

九曲河枢纽工程是太湖流域综合治理十大骨干工程之一湖西引排的重要组成部分，位于江苏省丹阳市丹北镇境内的九曲河上，北距长江夹江850m。枢纽主要工程有：80m3/s规模泵站一座，净跨2×12m节制闸一座，12（16）×190×2.5m套闸一座，老河道整治2.2km，引河开挖1.8km及相配套的桥梁、厂房、管理设施等。本工程具有流域防洪排涝、灌溉供水、航运、水环境保护等多种功能。

1.2控制系统概述

本系统采用的控制方案概括为可编程序控制器PLC+触摸屏+上位监控站。

控制系统通过PLC对整个监控系统实现自动控制。控制系统采用远控、集中及现地操作相结合的控制方式，程序控制包括油泵启、停和闸门升、降程序。通过LCD画面和键盘对整个流程进行监视控制，闸门状态、水位情况等参数都在LCD屏幕上显示出来。当参数报警时，LCD自动打开报警窗口进行显示。

2.自动化控制系统的组成

本控制系统由控制设备、在线检测仪表及控制软件组成。

2.1控制软件

可编程控制器PLC编程软件选用与之配套的编程软件：Unity Pro对PLC进行硬件组态及编程，上位监控站的开发软件选用Wonderware公司的INTOUCH监控软件包。

2.2控制设备

2.2.1可编程序控制器（PLC）

本控制系统的可编程序控制器（PLC）采用施奈德公司生产的Premiun系列产品。PLC控制现场设备如油泵的启动或停运，对现场过程仪表信号进行采集处理，同时通过以太网同上位监控系统通讯。

2.2.2上位监控站

为适应工业现场环境要求及监控系统的运行需要，上位计算机采用深圳研华公司生产的工控机，选用韩国三星公司生产的显示器。

2.2.3数据通讯系统

PLC的CPU之间通过以太网进行通讯；PLC与触摸屏和上位监控站的通讯采用以太网通讯。

3.自动化控制系统的主要功能

3.1数据采集功能

现场数据通过以太网传送到上位机，上下游水位、闸门开度、闸门动作状态、油泵电机状态等实时数据。

3.2实时监控功能

监控系统人机界面丰富，操作界面友善，操作方便，能够反映实时情况，显示闸门运行的模拟动画。

3.3数据库管理功能

节制闸自动化监控系统与泵站自动化监控系统共用一个服务器，将采集的实时数据存入服务器数据库，数据库具备定期备份和自动删除的功能。

3.4水位趋势曲线功能

将采集的水位数据以曲线的形式绘制出来，供运行人员分析水位的变化，了解长江水位变化状态。水位趋势曲线以时间为横坐标，高程为纵坐标，有可输入时间段查询数据历史值的功能。

3.5水位校正功能

在汛前和汛后，定期进行水位校对，获得水位的实测值与水位传感器显示值的差值。

3.6开度流量查询功能

根据实时水位、流量确定对应的闸门开度。

3.7安全管理功能

按权限分为系统管理员、操作员及浏览人员，系统管理员可对系统的关键数据进行修改，对人员进行添加、删除及权限调整；操作员对闸门实施自动化控制；浏览人员只能浏览监控系统画面，了解工程运行状态。

4.水力调控

水力调控操作主界面（见下图），主要功能：根据长江侧的水位变化，判断涨落潮。按设定的模式、时间、流量、水位等参数控制闸门启闭及开度。

4.1模式设定

按照调度指令要求选择引、排水模式。由长江侧水位变化，判断涨落潮。如是引水模式，需涨潮且长江侧水位高于内河水位时，系统控制打开闸门引水。

4.2时间设定

按照要求设定本次调控时间，时间单位为小时，所有参数设定完成后，系统自动倒计时，时间到了就停止本次调控。

4.3流量设定

按照要求设定流量，系统按照设定的流量、实时水位确定闸门开度，系统每20分钟判断一次，以实际流量、设定流量、闸门开度、实时水位、潮水趋势等因素，控制闸门开度。

5.结语

九曲河枢纽节制闸自动化系统自2010年改造后至今，系统运行可靠，满足工程运行管理需要，使得工程控制运行标准化，减少人为因素对工程的影响。笔者经过一年多的调试运行，根据本地的潮水周期及所选用的设备，调整合理的判断时间、闸门开度等参数，经过几年的工程观测资料分析结果显示工程运行稳定，满足现代水管工程的要求，达到“少人值班，无人值班”的预期效果。