闸门测控与报警流程.docx

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闸门测控与报警流程

2.2.2.3典型闸门监控系统测控数据要求

（1）闸门监测数据采集

闸门监测数据采集包括闸前闸后水位、闸门开度、闸门工况、故障信息、过闸流量、当前控制方式等。

此类信息属于闸测范畴，可根据需要有选择地报送中心站。

①闸前闸后水位

②闸门开度

③闸门工况：

闸门工况除闸门开度外，还包括闸门当前的运行状态（如启闭状态），闸门启闭机电气检测信号（如电源状态等）

④故障信息：

电源过压和断相故障、电机过流过热故障（超负荷故障）、PLC故障、闸位传感器故障、越限（上下限）等，以及保安数据（可选）主要指为满足水闸设备、设施防盗要求，安装的非法侵入检测开关、线路切断检测开关等开关信号等。

对于此类信息需要自动发出报警。

⑤过闸流量（可选）：

可选择流量计实现，也可通过闸前闸后水位和水位流量公式换算实现。

⑥当前控制方式（远程自动控制、现场自动控制、现场手动控制）

（2）闸门启闭机运行过程检测量

闸门启闭机运行过程检测量是闸门启闭控制过程实时监测参量，是现地监控装置实现闸门控制的基础。

此类监测量可不实时发送中心站，通常采用定时或通过阈值比较（如闸门每移动一厘米）方式发送中心站。

①闸门当前开度值

②启闭机工作状态（升、降、停）

③荷重传感器接点状态

④上下移动限值比较

⑤电源当前状态（闸门启闭机三向交流电源的电压、电流）

（3）闸门启闭机运行自动控制量（远程自动控制和本地自动控制）

①闸门上行控制指令（含所需的闸门开高）

②闸门下行控制指令（含所需的闸门开高）

③闸门紧急停止控制指令

2.2.3.3闸门启闭控制的优先级

闸门监控系统具有自动控制方式（远程自动和现场自动）和现场手动控制方式，根据自动控制理论和国家（行业）规范标准的要求，本方案采用控制方式优先级为现场手动控制方式最高、现场自动控制次之、远程自动控制最低，且当进入自动方式后，远程自动控制和现场自动控制互锁。

2.2.3.4闸门监控系统的测控流程及报警设计

（1）信息采集和传输

无论是采用现场手动控制方式、现场自动集中控制方式、远程自动控制方式，置于现场的基于PLC的闸门控制器（以下简称为PLC）均需自动采集闸门状态数据检测量（闸门上下水位、闸位、电源状态等），并根据数据传输体制要求（定时自报、阈值自报、中心站查询）将采集的当前数据或固态存储数据报送中心站。

无论是采用现场手动控制方式、现场自动集中控制方式、远程自动控制方式，在闸门运行启动前PLC均应检测闸门当前状态数据检测量，包括闸位、闸门上下水位、当前闸门运行控制方式（自动或手动）等，并报送中心站；将采集的当前状态量与闸门运行控制指令相比较，确定控制指令正确与否，如有问题则启动报警，否则将设置闸门启闭开度的阈值。

无论是采用现场手动控制方式、现场自动集中控制方式、远程自动控制方式，在闸门启闭运行过程中，PLC均需实时检测闸门开度信息，并与预置在PLC中的开度阈值相比较，直到达到阈值指定的开度；此外PLC还需实时监测启闭机工作状态（升、降、停）、报警传感器信息（限位、荷重等），以及闸门启闭机电源状态（可选）等信息，对各种运行过程状态信息进行记录和通过线缆传入现场的闸门操作控制台上的相应显示器（如荷重仪、开度仪、电流表、电压表等）上实时显示，并可根据系统预置的报送体制将有关信息报送中心站。

典型的闸门启闭过程监测流程为：

闸门启过程监测流程图

（2）闸门启闭机启动前的预警

无论是采用现场手动控制方式、现场自动集中控制方式、远程自动控制方式，在闸门启闭机启动运行前，均需要发出声光信息进行预警。

以防止闸门开启后导致闸门下游河道（或渠道）内的人畜发生危险，并提示在场人员闸门启闭运行工作行将开始。

（3）闸门现场手动控制方式

人工转动闸门操作控制台上万能转换开关到手动控制位置。

人工按动现场闸门操作控制台上的闸门启闭机供电开关，根据人工接收到的主管部门的指令，按启闭机上升或下降按钮，使闸门上升或下降。

闸门现场手动控制流程图

一般情况，操作者可按照不具有闸门自动控制装置的方法，人工观测闸门上的标尺，使闸门升降到达指定位置。

但在具有闸门自动控制装置时，操作人员即使采用现场手动控制方式，仍可利用PLC自动实时采集运行过程中的各种状态信息的功能,从而提高闸门启闭的精确度。

PLC将自动采集到的闸门升降过程中的参数发送到操作控制台的相关设备、仪表、显示灯上，方便操作人员实时掌握闸门运行过程中各种信息；当闸门升降达到所需开度时，人工按动停止按钮，中止闸门运行。

典型手动控制过程流程图：

典型闸门手动控制流程图

（4）闸门现场自动控制方式

人工转换闸门操作控制台上万能转换开关到自动位置，并设置为现场自动控制方式，根据人工接收到的主管部门的闸门开度要求指令，向现场可编程逻辑控制器PLC并发布闸门启动运行指令。

在操作前应首先检测当前各闸门开度，并比较需要开启的开度，确定闸门当前操作状态（升、降、停），通过触摸屏预置闸门启闭开度的阈值和相关参数，然后在触摸屏上发布闸门运行指令，起动运行。

PLC控制闸门继电器动作，控制闸门上升或下降；PLC实时采集闸门运行过程参数，并不断与阈值比较，并将自动采集到的闸门升降过程中的参数发送到操作控制台的触摸屏、仪表、显示灯上，以便操作人员方便地掌握闸门运行过程中各种信息；当闸门升降到达阈值时，自动停止运行，并提供声光提示。

按照控制方式的优先权，此时闸门现场手动控制仍然可以抢权进入控制，确保对自动控制系统在突发异常情况下的人工干预和紧急处理。

对于多孔闸门，在集控方式下各孔闸门启闭机的启闭运行过程可分为：

自动顺序运行方式，人工顺序运行方式和并行运行方式等。

最常用且最可靠的方式是自动顺序运行方式和人工顺序运行方式。

A、自动顺序运行方式控制过程流程图

B、人工顺序运行方式控制过程流程图

实际为单孔闸门现场自动控制流程，对于多孔闸门无非是现场操作人员根据需要开启的闸门数量，分几次实施单孔闸门现场自动控制流程。

C、并行运行方式

并行运行方式允许同时启动多个闸门启闭机同时工作。

从原理上同时启动的启闭机数量是无限制的，但在实际运行中因交流供电系统负荷的限制，同时开启的启闭机数量是有限的。

并行运行方式的控制流程与上述单孔闸门现场自动控制流程基本相同，区别仅在于：

①需要根据负荷量确定同时开启的启闭机数量

②在触摸屏上同时向各并行运行的启闭机发布运行指令

③在运行过程中同时采集—比较各闸门开度阈值，同时检测各种运行状态

④在触摸屏、仪表、显示灯上同时显示采集的当前参数

（5）闸门远程自动控制方式

人工转换闸门操作控制台上转换开关到自动位置，并设置为远程自动控制方式。

根据主管部门的指令，中心站操作人员在中心站监控计算机上键入闸门启闭运行指令，并通过远程数据通信网向指定的闸门监控站PLC发布闸门启闭指令。

当指定闸门监控站PLC接到闸门启闭指令后，自动设置闸门启闭开度阈值，显示在触摸屏上，并启动运行，其过程基本同于现场闸门自动控制方式。

区别仅为：

①被控各闸门启闭机的开度阈值和相关参数的设置是由接收指令的PLC通过解析指令，自动完成的。

②在闸门启闭过程中，PLC将定时或按照预先设置的报送阈值，将采集到的闸门启闭过程参数通过远程数据通信网发送中心站，并显示在中心站监控计算机的监控画面上。

③对于多孔闸门，在集控方式下各孔闸门启闭机的启闭运行过程仍可分为：

自动顺序运行方式，人工顺序运行方式和并行运行方式。

在闸门启闭过程中，每当指定ID或群组（并行方式）的闸门启闭过程结束时，PLC都必须将结束信息和当前检测值报送中心站。

④在闸门启闭过程中，当发生故障或闸门监控站PLC检测到不正确的参数时，均需报送中心站。

⑤中心站操作人员可根据接收的闸门启闭过程参数，或当前控制需要随时中止当前闸门监控站的运行操作。

（6）报警和紧急处理功能设计

当闸门运行出现超限或跳闸等故障时，各种故障信息直接输入可编程控制器，同时报警器启动报警，PLC控制闸门控制状态复位。

此外闸门现场人员也可根据需求和实际情况，转为手动控制从而终止当前闸门运行操作，或者采用急停控制切断所有电源，从而在紧急时刻使整个控制系统停止运行。

这对于闸门远程自动控制是非常必要的。

闸门现场操作人员和远程中心站操作人员均可通过现场操作控制显示装置和计算机屏幕实时掌握故障的发生。

在闸门运行过程中，当系统发生故障时，立即进行报警，并需要现场操作人员手动消除报警，报警分为本地报警和远程报警。

本地报警：

当现场设备发生故障或超限时，闸门启闭机及相关设备自动停止当前运行状态，并进入保护状态，同时现场报警装置声光显示报警。

本地报警必须人工手动消除。

远程报警：

当现场设备发生故障或超限时，闸门启闭机及相关设备自动停止当前运行状态，并进入保护状态，除现场报警装置声光显示报警外，PLC还需将报警信息立即通过远程数据通信网突发报送到中心控制站的监控计算机，中心站监控计算机接收到来自现场的报警信息后立即进入报警画面进行报警，此时无论计算机显示在哪幅画面，故障窗口都能立即弹出。

中心站操作控制人员可根据报警信息，指示现场人员完成故障修复和人工手动消除报警工作。

主要报告故障内容为：

①闸门运行超上下限

②启闭机荷重超限（或电机过流过热）

③闸位传感器故障

④闸门下滑故障（飞车）

⑤闸门启闭机电源故障（电压、缺相）

当发生如下异常情况时，现场操作人员应对设备作急停断电处理。

⑥卡滞。

当提门操作时，发生闸门被意外情况（如异物卡住、钢丝绳拉偏）卡滞时，表现在闸位计上升速度变缓或停止。

最为严重时，电机负荷限制传感器会发出信号被PLC采集。

无论处于自动或手动控制状态，都应发布关闭回路电源、报闸刹车、停止上升等指令或操作，并发布报警信号。

⑦飞车。

当落门操作时，闸门因意外情况（如电机失电、缺相、钢丝绳脱落等），失去控制，自由落体下落，称为飞车。

表现为闸位计速度变快，此时无论处于自动或手动控制，都应发布关闭回路电源、报闸刹车、停止下降等指令或操作，并发布报警信号。

⑧闸门上限。

当闸门到达最高点位置时，安装在闸门上的上位限制传感器未按照要求向PLC发布超限报警信号。

⑨闸门下限。

当闸门到达最低点位置时，安装在闸门上的上位限制传感器未按照要求向PLC发布超限报警信号。

（7）现场系统保护功能和处理

总电源保护：

设置欠压脱口电源总开关，控制柜（配电屏），整体电流超限，开关跳闸。

急停保护：

急停开关与电源总开关联动，按下急停开关，开关跳闸。

采用简单方案，急停开关控制控制回路电源。

电机保护：

电机缺相或过硫。

保护器跳闸，保护电动机。

超行程保护：

闸门运行超过行程，电机停机进行保护。

荷重传感器保护：

荷重传感器超过设定值的110%。

系统跳闸。