闸门技术文件Word格式文档下载.docx
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合计：
4处7孔（5孔已建）
顶山分中心
0+227
节制闸
2+990
分水闸
10+870
节制、退水闸
2孔+2孔
20+000
节制、分水闸
2孔+1孔
49+320
57+300
93+656
123+556
133+646
2孔已建
南干0+000顶山西干
南干0+000顶山南干
10处31孔
三个泉分中心
19+800苏鲁沟
22+742小洼槽进口
28+542小洼槽出口
控制闸
43+5001#
66+3502#
95+2053#
118+7504#
141+735三个泉进口
152+663三个泉出口
9处30孔
沙漠分中心
178+5885#
203+0636#
226+3637#
257+5138#
187+1639#
315+76310#
平原6+240
平原27#
平原45+030
500水库进口
10处38孔
500分中心
500水库放水放空闸
事故闸
工作闸
1处4孔
共建34个闸门监控站110孔闸门，其中2个闸门监控站、7孔闸门已建。
对已建闸门监控站要考虑接入。
闸门监控系统只做节、退、分水闸，检修闸不做。
闸门监控站现地监控单元LCU与通信工作站之间通信采用以太网通信方式，以太网接口由光缆通信设备ADM提供（光缆通信已建完），通信速率2M.。
635水库导流洞和发电洞、总干3km分水闸、总干渠0+227节制闸、苏鲁沟节制分水闸、500水库进水闸现有通信条件为电话线，为了充分实现闸门远方监控功能，建议提供以太网接口。
7.3系统结构
7.3.1总体结构
新疆引额供水工程闸门计算机监控系统采用基于WindowsNT/Windows2000操作系统的全分布开放系统结构。
闸门监控系统分为三层，第一层是建管局调度中心，第二层是管理处调度分中心，第三层是各监控站。
按照不同的控制优先级别来划分，第三层的控制优先级别最高，第二层其次，第一层的控制优先级别最低。
信息化系统建设有：
建管局调度中心，500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。
通信通道采用光纤网络结构，以网络的方式通讯，其特点为速率较高，抗干扰性能好，可靠性较高。
7.3.2系统组成
●建管局调度中心
建管局调度中心设备包括：
主机/操作员工作站、工程师工作站兼培训工作站、通信/ON-CALL系统工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
设备功能描述如下表：
设备名称
数量
功能介绍
（1）主机/操作员工作站
1台
主机/操作员工作站功能包括对整个引额供水工程闸门监控系统的管理，计算和处理，数据库管理，综合计算，事故故障信号的分析处理等。
同时也可供运行值班人员使用，具有图形显示、运行监视、发操作控制命令、设定与变更工作方式、记录、报表、通信控制、系统诊断、修改定值，增加和修改数据库、画面和报表的功能。
所有的操作控制都可以通过鼠标器及键盘实现；
通过彩色显示器可以对全系统及所有被控对象的生产、设备运行作实时监视，并取得所需的各种信息。
本机还用于历史数据的生成和存储。
（2）工程师工作站兼培训工作站
设置一台工程师工作站作为软件修改和运行维护之用。
同时也兼做培训工作站，作为技术人员培训仿真的工作机。
（3）通信/ON-CALL系统工作站
该工作站负责与GIS综合监控系统通信，并接受GIS综合监控系统对全线各闸门的远程控制命令；
同时闸门计算机监控系统配置ON-CALL系统，提供电话告警等功能，自动将系统中的事件发送给相关的管理人员和维护人员，提高系统的可利用率，真正实现“无人值班”（少人值守）。
（4）语音报警装置
1套
当有信号产生时，自动发出女生标准普通话声音，以提醒运行人员。
（5）打印机
共享
整个信息化系统配置共享打印机作各种信息及报表打印用，完成计算机监控系统的打印服务功能。
打印方式以召唤打印为主，定时打印为辅的方法。
●管理处调度分中心
调度分中心包括：
500水库调度分中心、沙漠管理处调度分中心、三个泉管理处调度分中心、顶山管理处调度分中心、635管理处调度分中心。
各分中心设备包括：
主机/操作员工作站、通信工作站、语音报警装置、打印机（共享）等。
数量
功能介绍
主机/操作员工作站功能包括对本管理处调度分中心所属闸门监控系统的管理，计算和处理，数据库管理，综合计算，事故故障信号的分析处理等。
通过彩色显示器可以对所有被控对象的生产、设备运行作实时监视，并取得所需的各种信息。
（2）通信工作站
负责与水情及综合监控系统通信，将闸门的信息上送到水情及综合监控系统，并接受水情及综合监控系统对闸门的远程控制命令。
（3）语音报警装置
（4）打印机
●监控站
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU），每套现地控制单元（LCU）由1个至3个机柜构成，控制核心的设备为PLC。
LCU主要完成对各生产对象的数据采集处理及显示与安全监视、控制、数据通信、系统自诊断等，其设计能保证当它与主控级（所属调度分中心与/或建管局调度中心）系统脱离后仍能在当地实现对有关设备的监视和控制功能。
当其与主控级恢复联系后又能自动地服从上位机系统的控制和管理。
LCU都实现现地的自动控制，并实现当地人机接口功能；
自动控制的过程由PLC来完成；
此外LCU配有必须的把手按钮和指示灯，以备在自动控制方式不能实现时的手动控制。
每套闸控站闸门LCU盘柜包括控制柜和启动柜两个部分。
设备配置原则如下：
⏹每套LCU配置一套PLC采集控制单元，用于闸门及启闭机的状态数据采集与控制，并负责闸门LCU与主控级的通讯。
⏹每套LCU配置1块触摸屏、电压表、电流表、和1套手动操作按钮、把手、指示灯等人机接口设备。
⏹每套闸门配置一套开度仪，用于将闸门开度信号通过4～20mA接入PLC采集单元中。
同时LCU启动柜配闸位现地显示仪，开度仪配收绳器直接测量闸门位置。
⏹每套闸门配置一个单相电压以及电流变送器，将电压电流信号采集到PLC中。
⏹以实现对闸门电压电流的监视，当出现电机电压、电流异常情况时实现对闸门的保护。
⏹每套闸门配置一个CT，用于将闸门的电机电流进行变比，从而接入电流变送器中。
⏹每套闸门配置1套电机启动设备，包括空气开关和接触器等。
闸门LCU结构布置示意如下：
闸门LCU盘面布置示意图
对于635枢纽、总干渠已建的闸门自动化远控系统，保留原来的系统不变，通过其上位机与将新建的闸控系统的通信工作站通讯，实现监控信息的上传并接受建管局调度中心和所属调度分中心操作员站的操作命令。
7.3.3节制闸、退水闸、分水闸监控站硬件配置
节制闸、退水闸、分水闸闸门监控站均设现地控制单元（LCU），其控制核心为可编程序控制器（PLC），还包括隔变、开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、CT及电量变送器、闸门开度仪等。
PLC带有以太网接口，直接接入各监控站的交换机。
对于LCU所在闸室与闸站、所距离较远（超过100米）的情况时，必须考虑LCU采用光纤接入。
主要设备配置如下：
设备名称
配置
（1）可编程序控制器（GEVersaMaxPLC）
●CPU模块
●DI模块
●DO模块
●AI模块
●以太网接口
（2）触摸屏（6”）
台湾WEINVIEW触摸屏
（3）开关电源
美国圣马开关电源
（4）电机启动设备
法国施耐德空气开关+保护器，接触器
（5）电压变送器
苏州淳普EPV
（6）电流变送器
苏州淳普EPA
（7）开度仪
分水闸：
德国ACUROAC58绝对型编码器，:
精度：
每圈13位8192线、连续圈数12位4096圈，输出：
RS485，4～20mA输出，收绳器钢丝绳长度5m
节、退闸：
GPMV1016开度仪（omron编码器）,带5位LED显示，收绳器钢丝绳长度5m
（8）按钮、指示灯
日本和泉、江阴
（9）LCU的光纤以太网接入设备
光纤收发器等
（10）机柜
南京南瑞
7.3.4小洼槽、三个泉倒虹吸的闸门控制系统
7.3.4.1关于倒虹吸的安全运行
引额供水工程南干渠小洼槽、三个泉倒虹吸的安全运行，对倒虹吸的各种数据量、状态量的监测和闸控策略的要求相当严格，闸门监控系统将对入口的水位、出口的流量、闸位等进行在线监测，同时还根据预定的设计参数、工程监测系统提供的数据信息以及运行策略，合理调节入口闸门、出口闸门的启闭和开度，使与倒虹吸运行安全相关的参数控制在允许范围内，特别是出口闸的控制要求反应速度快、开度控制精度高。
根据设计的倒虹吸安全运行策略：
在供水过程中，当管道流量发生变化时，要立即启动出口液压启闭机，并且严格控制闸控速度调节流量；
在停水过程中，对出口流量进行监测，直至流量为零时，才能关闭出口闸门。
由此可见，流量监控在倒虹吸闸控中起着非常重要的作用，在倒虹吸出口闸前，安装4声路超声波流量计，能够保证较高的流量测量精度，采用一拖二配置，一台主机同时测量两条管道流量。
考虑到入口、出口水位的实时信息对倒虹吸安全运行的重要性：
在供水过程中，当入口水位过高或过低时，通过及时调控入口启闭机调节流量，避免出现管压过高或入口的不满流工况，在倒虹吸二个入口各配置一台超声波水位计和一台水位，互为备用确保安全；
在停水的闸门联动过程中，出口池溢流信息必须实时采集，监控可采用来自水情系统的实时信息。
7.3.4.2倒虹吸闸门监控系统
三个泉倒虹吸、小洼槽倒虹吸入口、出口闸的联动通讯采用专用光纤以太网为主，同时主干光纤网备用，通过冗余切换，形成互备，可靠性较高；
倒虹吸闸控系统结构见下图。
倒虹吸闸控系统图
7.3.4.3倒虹吸进、出口闸门监控站的系统配置
小洼槽倒虹吸进、出口和三个泉倒虹吸进、出口闸门站所属于三个泉管理处管辖，其中小洼槽进、出口具备网电接入，三个泉倒虹吸进、出口，不具备网电的各闸门点闸门启闭均使用发电机供电。
每个闸门监控站设1套闸门现地控制单元（LCU），其控制核心为可编程序控制器（PLC），包括开关电源、人机接口单元（触摸屏、电压表、电流表、按钮、指示灯）、电机启动设备、电压及电流变送器、CT、闸门开度仪、入口水位计、出口流量计等。
PLC带有双以太网接口，一个接口直接接入各监控站的交换机；
另一接口连接专用光纤通讯网络实现倒虹吸进、出口闸门监控站LCU之间的信息交换。
（1）可编程序控制器（GE90-30PLC）
●CPU：
CPU350
●双以太网接口模块
（8）浮子式水位开关
电接点
（9）超声波水位计
德国VEGASON54，量程：
0～25m，4～20mA输出
（10）多声路超声波流量计
南京南瑞UF-911型4声路超声波流量计，精度：
±
0.5%，4～20mA输出
（11）温湿度控制器（含电加热器）
常州理工
（12）按钮、指示灯
（13）LCU的光纤以太网接入设备
（14）机柜
7.4监控方式
（1）建管局信息中心远方监控：
能在建管局信息中心内通过主机/操作员工作站或GIS综合监控系统对接入本系统的闸门进行远方监控；
（2）管理处信息分中心远方监控
能在工程管理处通过主机/操作员工作站或水情及综合监控系统对整个辖区的闸门进行远方监控，使得运行人员在管理处就可实现对整个辖区闸门的控制和监视。
（3）现地监控
在设备投运期间，闸门检修期及远方监控方式发生故障等情况下，能通过各闸门的现地控制单元直接对闸门进行监控。
现地控制与远方控制相互闭锁，以保证系统运行的可靠性和安全性。
7.5监控对象
（1）监控范围
引额供水工程各工作（事故）闸门。
倒虹吸进水闸、出口闸、冲砂退水工作闸
（2）控制量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的控制。
（3）监测量
闸门启闭相关的电机、电磁阀等设备的监测，电源电压、电流上下限信号、告警信号、闸门开度、水位、流量等。
7.6系统性能
7.6.1实时性
闸门监控的实时性包括两个主要部分：
一部分是闸门运行的各种监测信号必须能及时的由闸门现场控制部分传到工程管理处的主机/操作员工作站中。
另一部分是由主机/操作员工作站发出的控制命令必须能及时的发到闸门现场控制部分，控制闸门运行。
7.6.2可靠性
设备能适应本工程的工作环境，具有足够高的抗干扰性能，能长期可靠地稳定运行。
7.6.3安全性
系统的安全性主要由系统结构保证。
要保证各节点独立，每节点的退出不影响系统的其它部分，或者说对系统的影响最小。
计算机监控系统有判断不合适或者不希望的动作和状态的能力，其结果将产生报警或拒绝执行或两者兼有。
安全性包括以下两个方面：
1、操作安全性
a.为系统每一功能和操作都提供检查和校核；
b.当操作有误时能自动地闭锁并产生报警；
c.任何自动及手动操作都可以记录、存贮并做出提示；
d.当系统出现异常情况时，如闸门越限、闸门卡滞等，系统能提供相应的解决措施。
2、信息安全性监控
系统的设计可以保证信息中的一个错误不会导致系统关键性的故障。
7.6.4可利用率
计算机监控系统系统可利用率（Ap）＞99.95%
7.6.5可维护性
所提供计算机系统的硬件和软件便于维护，测试和检修。
（1）设备具有自诊断和寻找故障程序，指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常。
（2）有便于试验和隔离故障的断开点。
（3）配备合适的专用安装拆卸工具。
（4）预防性维护应使磨损性故障尽量减小。
（5）可通过主控级计算机或便携式编程台修改和增加软件。
（6）平均故障修复时间（MTTR）一般应在0.5小时以下，最大不得超过1小时。
（7）互换件或不可互换件有措施保证识别。
7.6.6系统可扩性和可变性
1可扩充性
（1）CPU的平均负载率不超过40%；
（2）磁盘使用率在任何一个3秒周期内不超过50%；
（3）留有足够裕度的备用点容量，屏柜内留有可扩充插槽的空间。
（4）主控级计算机存贮器容量有40%以上裕度。
（5）通道利用率或通道数据率留有足够裕度，通道数据率小于50%。
（6）系统具有一定的开放能力，在功能、配置、通信接口等方面均有一定的扩展能力。
（7）主控级计算机存储器容量限制可扩展，硬盘容量可扩充。
（8）使用的程序、地址、标志或缓冲器的极限在内存容量范围内，可灵活运用程序，地址、标志或缓冲器等。
2可变性
（1）系统允许用户补充、修改被测点的定义、定值、单位、标度及其它数据特征；
（2）允许用户自行开发画面、打印格式及其它功能。
（3）本系统采用商用关系型数据库管理系统通过ODBC接口可使用的系统有SQL、Server、DB2、Orack、Sybase等。
（4）硬件及软件都采用通用和开放式的，因此没有因硬件或软件兼容性的特别限制。
7.7系统特点
（1）采用分层分布式开放系统结构，通信管理机使用符合开放系统国际标准的操作系统，网络软件为TCP/IP、工作站图形系统符合PM标准。
通信管理机及LCU都直接接入以太网络，可获得高速通讯和共享资源的能力。
（2）网络上接入的每一设备都具有自己特定的功能，实现功能的分布。
既保证了某一设备故障只影响局部功能，又利于今后功能的扩充和分批投运。
（3）系统先进、可靠。
冗余化的设计和开放式系统结构，使系统既可靠实用、又便于扩充，整个系统性能价格比高。
7.8系统功能
7.8.1概述
自动化系统分为三层，第一层是信息中心（调度中心），第二层是信息分中心（调度分中心），第三层是各监控站。
闸门控制系统由计算机监控系统的主控级（调度中心和调度分中心）、闸门现地控制单元和计算机通信网络组成。
本方案保证主控级能迅速可靠、准确有效地完成对各闸门的安全监视和控制，以及对整个系统的运行管理，包括历史数据存档、检索；
运行报表生成与打印；
对外通信管理等。
闸门现地控制级主要完成对闸门的控制、操作显示及与主控级的通信。
7.8.2主控级功能（调度中心和调度分中心）
7.8.2.1数据采集和处理
（1）数据量采集
各个闸门（包括事故闸门、工作闸门）的位置
（2）状态量采集
a.闸门上升或下降接触器状态
b.闸门启闭机保护装置状态
c.动力电源、控制电源状态
d.有关操作状态
7.8.2.2实时控制
操作员通过运行人员操作台上的显示器，标准键盘和鼠标等，对监控对象进行下列控制：
（1）闸门上升或下降
所有接入闸门控制系统的闸门，均采用现地操作与远方操作两种控制方式，互为闭锁，在现地切换。
（2）远方控制
在调度中心和调度分中心对接入本系统的各个闸门进行远方监控，操作过程有事先提示。
闸门位置有不间断反映，过水动画显示。
运行故障能及时报警。
卷扬闸门监控系统控制操作图
液压启闭闸门监控系统控制操作示意图
7.8.2.3安全运行监视
（1）状变监视
电源断路器事故跳闸，运行接触器失电，保护动作等状态变化，显示与打印。
（2）过程监视
在操作员工作站显示器（VDU）上，模拟显示闸门升降过程，并标定升降刻度。
（3）监控系统异常监视
监控系统中硬件和软件发生事故时立即发出报警信号，并在VDU及打印机上显示记录，指示报警部位。
7.8.2.4事件顺序记录
当供电线路故障引起启闭机电源断路器跳闸时，电气过负荷，机械过负荷等故障发生时，进行事件顺序记录。
显示、打印和存档。
每个记录包括点的名称、状态描述和时标。
7.8.2.5管理
（1）打印报表但不限于此
闸门启闭情况表，闸门启闭事故记录表
（2）显示
闸门监控系统显示与操作画面内容丰富多彩，简便友好。
以数字、文字、图形、表格的形式组织画面进行动态显示。
a.上、下游水位显示
b.各闸门开度模拟显示，过水动画显示
c.闸门操作流程图
d.各种事故、故障统计表
e.闸门操作次数统计表
f.各种监视量上、下限值整定表
闸门监控系统控制流程监视图
（3）报警
出现以下情况时报警：
a.闸门启闭机电气过负荷、机械过载等故障
b.系统故障
7.8.2.6数据通信
计算机监控系统设备间通信即主控级与现地控制级单元之间的通信采用以太网通信方式。
7.8.2.7系统诊断
主控级硬件故障诊断：
可在线和离线自检计算机和外围设备的故障。
主控级软件故障诊断：
可在线和离线自检各种应用软件和基本软件故障。
7.8.2.8软件开发
能在在线和离线方式下，方便地进行系统应用软件的编辑，调试和修改等任务。
7.8.3现地控制单元（LCU）
LCU的控制核心采用可编程序控制器（PLC），随现地控制屏供货，LCU能完成对闸门的控制操作。
7.8.3.1数据采集和处理
（1）数字量采集：
闸门闸位
b.闸门行程开关状态
c.启闭机保护装置状态
d.动力、控制电源状态
e.有关操作按钮或开关状态
7.8.3.2
升级会员 