烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造

1、烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造    烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門監(jiān)控系統(tǒng)改造鄒德洪 李箭飛摘 要:泄洪閘門是防洪泄洪的執(zhí)行部件,是十分重要的水工機械設備,其可靠性直接關系著大壩,廠房以及下游人民生命財產(chǎn)的安危,歷來受到高度重視.特別是壓力大,重量大,泄洪量大,且有一定隱蔽性的深孔弧形閘門更是如此.本項目是對烏江渡發(fā)電廠的深孔弧形閘門如何實現(xiàn)遠方監(jiān)視與 本項目是對烏江渡發(fā)電廠的深孔弧形閘門如何實現(xiàn)遠方監(jiān)視與控制,如何以全自動的控制流程完成以往由人工現(xiàn)地進行的一系列操作所作的大膽嘗試.烏江渡發(fā)電廠泄洪閘門的控制系統(tǒng)過去曾經(jīng)進行過技術改造,也有過實現(xiàn)遠程監(jiān)控的構思

2、,但限于當時的技術條件,這樣的構思難以付諸實施,因此仍然采用傳統(tǒng)的現(xiàn)地控制方式,對閘門的操作只能在現(xiàn)地完成.而且,由于閘門龐大,操作時的安全顧及面廣,控制技術又相對落后,操作時需要較多的人員配合,所以每到汛期,為了閘門及時,可靠動作,都要安排較多的人員在現(xiàn)場值班,造成大量人力資源浪費.同時,由于老的控制系統(tǒng)在閘門位置測量指示上采用的是機械指針式,測量指示精度較差,給水庫調(diào)度對下泄流量的計算造成較大誤差,不利于水庫運行的科學調(diào)度.近幾年,烏江渡發(fā)電廠為了跨入一流水電廠的行列,實現(xiàn)"無人值班(少人之守)"的管理目標,先后進行了水情自動測報系統(tǒng),辦公自動化系統(tǒng),計算機監(jiān)控系統(tǒng),工

3、業(yè)電視監(jiān)控系統(tǒng)等一系列計算機控制信息化網(wǎng)絡的建設,并都取得了豐碩的成果. 在這樣的形勢下,為了早日實現(xiàn)"無人值班(少人之守)"的目標,針對泄洪閘門控制技術落后而制約企業(yè)發(fā)展這一現(xiàn)實,提出了開展大型深孔弧形閘門實現(xiàn)遠程集中監(jiān)視與控制的科技項目研究.本項目在進行初期研究時,曾經(jīng)多次組織工程技術人員對老的控制系統(tǒng)在以往的實際操作中存在的問題,缺陷,和不安全的因素進行了充分的討論,總結,借鑒了我廠過去在PLC-I型機組進水口閘門控制系統(tǒng)研制這一科技成果的經(jīng)驗和國內(nèi)許多大型水電廠在閘門控制應用中的先進經(jīng)驗,根據(jù)目前世界上在自動控制和計算機應用領域硬件設備發(fā)展的情況,充分結合我廠的現(xiàn)場

4、條件和實際需要,提出了對系統(tǒng)硬件設置和軟,硬件功能的基本要求,形成了初期的設計方案.初期設計方案對系統(tǒng)的基本要求是:1)設置兩個以工控機構成的工作站,一個設置在水調(diào)中心作為遠方監(jiān)控的操作員工作站(后臺機),另一個設置在壩頂計算機房作為現(xiàn)地監(jiān)控的主機操作員工作站(前臺機),兩個工作站配置相同,并以同樣的監(jiān)控功能,同樣的監(jiān)控程序?qū)崿F(xiàn)對閘門啟閉的全過程,全狀態(tài)監(jiān)控,但前臺機優(yōu)先于后臺機.2)工作站具有清晰,完整的人機界面,并具有語音報警的功能.3)各個閘門分別設置一個現(xiàn)地單元(LCU), LCU以可編程控制器(PLC)為控制核心.在LCU上可以進行自動操作和手動操作.自動操作時可通過 水力發(fā)電廠自動

5、化設計技術規(guī)范水力發(fā)電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)設計規(guī)定DL/T 578-95 水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術條件GB 3453-82 數(shù)據(jù)通訊基本型控制規(guī)程GB 3454-82 數(shù)據(jù)終端(DTE)和數(shù)據(jù) IEC 國際電工技術委員會標準IEEE 電氣和 ISO 國際標準化組織DL 476-92 水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)試驗驗收規(guī)程(征求意見稿)GB 7450-87 電子設備雷擊保護導則GB 7260-87 不間斷電源設備GB 2887-89 計算機場地技術要求GB 50171-92 電氣裝置安裝工程盤,柜及二次回路線路施工及驗收規(guī)范NEMA 國家 機型:美國ICS P800工控機 2套配制:CPU: Inte

6、l Pentium 800MHz內(nèi)存:128MB硬盤:15GB軟驅(qū):3.5-inch, 1.44MB光驅(qū):32X CD-ROMCRT: 21高密度彩色監(jiān)視器+高密度顯示卡 1個通用鍵盤及鼠標3.3.2 外圍設備HP1125彩色噴墨打印機(A3)幅面 1臺3.3.3 UPS系統(tǒng)美國山特1KVA/2小時UPS 1臺3.3.4 網(wǎng)絡設備光纖收發(fā)器 1對光纖電纜 500m雙絞屏蔽電纜 100m光電隔離器 1對PROFIBUS網(wǎng)絡設備PROFIBUS網(wǎng)絡電纜 500mPROFIBUS網(wǎng)絡適配器 1個PROFIBUS網(wǎng)絡適配器電纜 1根CP5611網(wǎng)絡接口卡 1個網(wǎng)絡其它耗材 1套3.3.5 現(xiàn)地控制單元

7、(LCU)在現(xiàn)地設4套現(xiàn)地控制單元LCU,當LCU與上位機脫機時,可獨立運行使用.現(xiàn)地LCU上設有獨立與上位機的中文版本液晶顯示器,方便閘門控制,但在進行預設開度操作同時,設有常規(guī)控制按鈕,以便PLC故障時仍可控制閘門啟閉.1)LCU的人機界面部分.中文版本液晶顯示器.2)LCU I/O部分.模件選用德國SIEMENS公司的S7300系列可編程控制器,配以PROFIBUS總線網(wǎng)專用模塊,是個PLC直接連接PROFIBUS總線網(wǎng),保證數(shù)據(jù)高速可靠地傳輸.在本方案中PLC的I/O點數(shù)量為常規(guī)估算量,并且具有20%左右的裕量,可在具體實施時作調(diào)整.3)LCU常規(guī)控制.各LCU屏上設有獨立于PLC針對

8、每扇閘門的常規(guī)控制按鈕及切換把手,使運行人員在PLC發(fā)生故障時仍能對所有閘門進行方便可靠的操控.4)現(xiàn)地控制單元動力系統(tǒng).在4套現(xiàn)地控制單元內(nèi)同時設有動力系統(tǒng),配置由接觸器,頻敏變阻器等用于電動機的啟?？刂?5)閘門開度傳感器.采用德國HEIDENHAIN公司生產(chǎn)的ROQ425(EnDat)編碼器,輸出信號直接接入PLC,同時配有上下位極限開關.閘門位置開度傳感器(編碼器) 德國海德漢絕對型多轉(zhuǎn)總線式編碼器:ROQ425(EnDat)每轉(zhuǎn)8192線,連續(xù)4096轉(zhuǎn),防護等級IP67(電氣及外殼),IP64(轉(zhuǎn)軸)(均為防水等級),數(shù)據(jù)傳輸方式:同步串行輸出.傳感器分辨率計算:每轉(zhuǎn)約33.5m為

9、8192線,分辨率,小于<,等于= 等3)邏輯操作:如:與,或,非,異或 等4)算術操作:如:加,減,乘,除,模,絕對值,開方,指數(shù),對數(shù),三角函數(shù).5)其它還有:報警操作,表達式操作等操作組成一個功能完善的數(shù)據(jù)庫語言.數(shù)據(jù)庫管理軟件將滿足下列要求:支持應用軟件直接迅速存取數(shù)據(jù),以及對數(shù)據(jù)的查詢修改和擴充;保持應用程序和數(shù)據(jù)之間的高度獨立性;保持數(shù)據(jù)庫中數(shù)據(jù)的可靠性,將采取措施確保有效的數(shù)據(jù)記錄在數(shù)據(jù)庫中;提供數(shù)據(jù)保護,以防人為或程序造成的不正當修改;使用任何編程語言編制的應用程序都可以使用數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù).數(shù)據(jù)庫軟件能提供各點數(shù)據(jù)的瞬時狀態(tài),時間事故的報警,登錄,動作次數(shù),個測量值的越復

10、限處理,登錄,定時定期數(shù)據(jù)的歸檔,檢索等功能,并可將個基本點進行組合,運算,組成較為復雜,便于使用的運算點.同時,系統(tǒng)還提供歷史數(shù)據(jù)庫軟件,以便對歷史數(shù)據(jù)進行存檔,并具有查閱,打印,檢索等功能.數(shù)據(jù)庫生成工具提供了圖形化數(shù)據(jù)定義,界面直觀,使用方便.該工具自動將輸入的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)為數(shù)據(jù)庫加載程序能識別的功能塊結構.5.4.3 通訊軟件通訊軟件的研制基于TCP/IP網(wǎng)絡接口.它采用著名Client(客戶)Server(服務器)模式,其工作方式如圖2所示.它為系統(tǒng)各進程間提供了網(wǎng)絡透明的通訊服務.為全分布系統(tǒng)的全部資源數(shù)據(jù)共享提供了必要的條件和有效的保證.圖2 通信軟件Client/Server模式5.

11、4.4 順序控制為了滿足控制要求,提供畫流程圖的工具,用直觀的,交互的方法,編制控制調(diào)節(jié)的算法.執(zhí)行程序解釋執(zhí)行,并用圖形化方式顯示流程實際執(zhí)行過程,支持在線調(diào)試,在線修改和離線仿真.主要提供畫流程的框圖:開始框,判斷框,操作框,子流程框,注釋框等.實現(xiàn)順控的軟件工作狀況如圖3所示.圖3 順序控制工作方式5.4.5 報警處理本系統(tǒng)提供了報警處理,報警管理和報警顯示來處理現(xiàn)場設備發(fā)生的事件.報警處理主要完成的是:當發(fā)生某個時間是,進行綜合判斷,決定是否需要報警,事件發(fā)生的重要性如何,是否需要啟動相應處理流程,進行報警.報警管理主要收集報警信息,完成按設備,按重要性分類和檢索查詢.報警顯示提供查詢

12、界面顯示各類事件,并可對單條,某一設備或全部發(fā)生事件進行確認.5.4.6 統(tǒng)計檢索1) 歷史數(shù)據(jù)查詢管理指定一覽表記錄查詢時間,選擇任何一種類型一覽表,自動查詢一覽表記錄.2) 報表統(tǒng)計自動統(tǒng)計各種報表數(shù)據(jù)存入數(shù)據(jù)庫中供報表顯示使用.統(tǒng)計包括:a. b. 開關量每天,每月,每季,每年,和次數(shù)及時間.c. 電度量整點,日,月,季,年表讀數(shù);電度量每天,每月,每季,每年峰,平,谷累計值.3) 自動數(shù)據(jù)管理a. 按所配設備大小,選擇歷史數(shù)據(jù)周期,保存周期內(nèi)歷史數(shù)據(jù).其它數(shù)據(jù)按選擇方式保存,如保存整點值.b. 一覽表記錄按用戶要求保存相應記錄.4) 手工刪除歷史記錄,制定刪除記錄時間,刪除相應數(shù)據(jù)庫記

13、錄.5) 備份/恢復可按指定時間段將歷史數(shù)據(jù)庫中的數(shù)據(jù)備份到其它介質(zhì),并可將介質(zhì)中存放的數(shù)據(jù)恢復到歷史庫中.5.4.7 自診斷及遠方診斷1) 自診斷軟件能診斷系統(tǒng)各部分的健康狀況,對于LCU可診斷到模件故障.對于各節(jié)點及其網(wǎng)絡線路也可診斷出其工作狀態(tài).2) 系統(tǒng)具有進行遠方在線診斷的軟件功能.6 一般技術條件6.1 一般要求本公司提供的控制系統(tǒng)技術成熟,可靠性高,技術先進,便于維護,經(jīng)濟合理.控制系統(tǒng)設備性能滿足以下要求:6.1.1 計算機和電子設備1) 所提供的各種設備滿足電站監(jiān)控的要求,具有可擴性.2) 各種設備易于操作和維護,美觀大方.3) 安裝在柜內(nèi)的設備有序排列,有一定的維護空間.4

14、) 所有設備均是國內(nèi)市場上易于購得的通用型產(chǎn)品.6.1.2 其他設備1) LCU柜上的控制開關和按鈕:適合頻繁操作,開斷容量滿足控制回路的要求.2) 出口 a.機房: 10400Cb.現(xiàn)場: 0450Cc. 允許溫度變化率: 50C/小時2) 相對濕度a. 機房(有空調(diào)):40%70%b. 現(xiàn)場:30%90%(物凝結)參考文獻:1 DL/T. 578-95. 水電廠計算機監(jiān)控系統(tǒng)基本技術 2 標準GB755. 旋轉(zhuǎn)電機基本技術要求3 GB. 3453-82. 數(shù)據(jù)通訊基本型控制規(guī)程收稿日期:2006-04-24作者簡介:鄒德洪(1969-),男,貴州遵義人, 助理工程師,從事水電站機電設備檢修維護