大型鋼壩閘控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3．3 上位監(jiān)控系統(tǒng)
上位監(jiān)控系統(tǒng)承擔(dān)著對(duì)鋼壩閘控制、系統(tǒng)管理及PLC編程、上位組態(tài)和調(diào)試等工作。編程軟件使用施耐德Unity Pro軟件，上位監(jiān)控軟件采用Wonderware公司的Intouch 10．O，操作系統(tǒng)為Window XP Professional。Unity Pro編程軟件完成對(duì)硬件組態(tài)、子站地址的分配，編寫整個(gè)系統(tǒng)程序的控制邏輯。該編程軟件采用國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的IEC6113l-3編程語(yǔ)言，通俗易懂、直觀簡(jiǎn)單，強(qiáng)大的編程環(huán)境基本可以滿足一切工業(yè)邏輯要求。Intouch 10．0監(jiān)控軟件是一套工業(yè)自動(dòng)化組態(tài)軟件，為系統(tǒng)提供了一個(gè)“過程化的窗口”和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，為操作員提供了功能強(qiáng)大操作方便的人機(jī)界面。Intouch通過現(xiàn)地PLC實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)采集、設(shè)備控制、記錄、故障報(bào)警等功能，并以圖形或報(bào)表的方式進(jìn)行實(shí)時(shí)顯示及事件記錄、打印等。
3．4 控制模式
鋼壩閘控制系統(tǒng)操作運(yùn)行設(shè)有“遠(yuǎn)程自動(dòng)”、“遠(yuǎn)程手動(dòng)”、“現(xiàn)地手動(dòng)”三種工作模式。“遠(yuǎn)程自動(dòng)”模式為正常的主要運(yùn)行方式，根據(jù)鋼壩閘自動(dòng)順序運(yùn)行的條件，在操作員站上操作完成整個(gè)工作流程。在程序編寫中注意自動(dòng)順序執(zhí)行期間，出現(xiàn)任何故障或運(yùn)行人員中斷信號(hào)，都能使正在運(yùn)行的程序中斷并回到安全狀態(tài)，使程序中斷的故障或運(yùn)行人員的指令都將在畫面實(shí)時(shí)顯示。“遠(yuǎn)程手動(dòng)”模式為運(yùn)行人員在畫面上點(diǎn)操作被控對(duì)象。在遠(yuǎn)程手動(dòng)模式下，系統(tǒng)提供了豐富的操作指導(dǎo)和反饋信息，指引操作人員的操作，以防止誤操作。“現(xiàn)地手動(dòng)”模式是運(yùn)行人員通過現(xiàn)地控制柜上按鈕操作被控對(duì)象。

4 主要控制功能的實(shí)現(xiàn)
新安江鋼壩閘每孔閘門寬度為46 m，兩側(cè)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)液壓缸微小的行程偏差都會(huì)產(chǎn)生較大的扭力造成閘門在開啟過程中的偏轉(zhuǎn)、卡堵甚至損壞，因此在鋼壩閘運(yùn)行中液壓缸的行程控制是關(guān)鍵。為防止出現(xiàn)在鋼壩閘啟閉過程中液壓缸行程偏差過大，各閘門啟閉機(jī)上均設(shè)置有閘門開度(行程)檢測(cè)裝置，現(xiàn)地PLC可接受檢測(cè)裝置中絕對(duì)型編碼器發(fā)送的閘門開度數(shù)據(jù)(分辨率為1／4 096)，控制中心可據(jù)此數(shù)據(jù)對(duì)現(xiàn)地各孔閘門的運(yùn)行進(jìn)行嚴(yán)密監(jiān)控。其中行程檢測(cè)裝置及行程開關(guān)是關(guān)鍵的檢測(cè)部件，要求選用具有高可靠性、技術(shù)先進(jìn)的產(chǎn)品。通過行程檢測(cè)裝置可順利實(shí)現(xiàn)鋼壩閘的主要控制功能：
(1)液壓缸同步控制。在閘門啟閉過程中，行程檢測(cè)裝置全程連續(xù)檢測(cè)同一孔閘門2只液壓缸的行程偏差，當(dāng)偏差值大地等于20 mm時(shí)，液壓系統(tǒng)自動(dòng)調(diào)整相應(yīng)液壓缸的進(jìn)、出油量，使液壓缸同步。當(dāng)2只液壓缸的行程偏差大于等于40 mm時(shí)，液壓系統(tǒng)自動(dòng)停機(jī)并發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
(2)閘門復(fù)位控制。閘門開啟到預(yù)定的工作開度時(shí)，系統(tǒng)能自動(dòng)監(jiān)控閘門的實(shí)際開度，當(dāng)閘門因系統(tǒng)泄漏引起閘門自開啟工作位置下滑達(dá)150 mm時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)指令液壓泵電動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)，將閘門提升恢復(fù)原位。若閘門繼續(xù)下滑至200 mm時(shí)，控制系統(tǒng)應(yīng)自動(dòng)指令備用液壓泵電動(dòng)機(jī)組啟動(dòng)，將閘門提升恢復(fù)原位，同時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。
(3)極限位置控制。閘門全開位置測(cè)量：當(dāng)閘門到達(dá)全開位置后，通過行程開關(guān)給出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，停止閘門開啟操作；閘門全關(guān)位置測(cè)量：當(dāng)閘門到達(dá)全關(guān)位置后，通過行程開關(guān)給出一個(gè)開關(guān)量信號(hào)，停止閘門關(guān)閉操作。
(4)液壓系統(tǒng)主要回路壓力測(cè)量。系統(tǒng)能自動(dòng)測(cè)量閘門操作壓力油源的壓力、油缸兩腔的壓力，以及油路中主要閥、管中油的壓力，控制系統(tǒng)檢測(cè)并診斷液壓系統(tǒng)工作狀態(tài)，以便及時(shí)采取保護(hù)措施。
(5)電機(jī)及油泵運(yùn)行狀態(tài)測(cè)量。檢測(cè)電機(jī)投入命令是否執(zhí)行和油泵是否正常運(yùn)行。

5 結(jié)語(yǔ)
黃山新安江鋼壩閘是我國(guó)目前在建第二大鋼壩，其控制系統(tǒng)要求先進(jìn)、可靠、安全。在鋼壩閘項(xiàng)目論證和實(shí)施過程中，選用以施耐德Un-ity PLC為平臺(tái)，充分利用當(dāng)前工控領(lǐng)域的一些先進(jìn)的、成熟的技術(shù)，使系統(tǒng)具有高可靠性、高穩(wěn)定性以及靈活的可擴(kuò)展功能，為鋼壩閘的少人值守管理模式提供了良好的技術(shù)支持。本系統(tǒng)于2009年1月開始設(shè)計(jì)以來組織了多次水利工程專家進(jìn)行圖紙?jiān)O(shè)計(jì)的審查，與會(huì)專家對(duì)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)非常滿意。目前該系統(tǒng)正在調(diào)試中，預(yù)計(jì)年底正式投運(yùn)，投運(yùn)后將在黃山市城市水利建設(shè)中發(fā)揮巨大作用而獲得可觀的經(jīng)濟(jì)效益，更重要的是美化了黃山城市的水環(huán)境建設(shè)，將取得顯著的社會(huì)效益。