基于iFIX35组态软件的水工闸门监控系统的设计与开发精.docx

1、基于iFIX35组态软件的水工闸门监控系统的设计与开发精收稿日期:2006-05-30基金项目:甘肃省自然科学基金资助项目(S021-A25-018-G 作者简介:王树东(1965,男,山东龙口人,副教授,主要从事计算机自动控制技术、智能检测技术的教学与应用研究工作;边党伟(1977,男,陕西咸阳人,硕士研究生,研究方向为电力电子与电力传动.引言为了提高水利工程效益和管理水平,适应现代化水利的要求,近年来先进的计算机技术、通信网络技术及自动化监控技术组成的水利工程监控网络被广泛应用于水闸、泵站等工程的控制和测量,运行结果还可发布到Internet 上,方便上级部门查询分析,做出宏观的调控。因此

2、满足流域的防洪调度和水资源管理等需要,建立骨干工程信息采集系统和远程监控系统,及时收集工程运行状况信息,为工程实时调度及安全运行提供依据显得尤为重要。本文选择了Intellution 公司iFIX3.5全中文组态软件作为项目的解决方案,通过测试运行,达到了良好的效果,并成功的应用于碧口水电站。1系统结构考虑到水电站大坝闸控系统的重要性,系统遵照安全可靠性与先进性相结合的原则,实现闸门控制系统长期稳定运行、操作简便、易于维护的目的。整个闸门微机监控系统方案遵循“无人值班,少人值守”的原则,采用先进适用的设备、成熟的技术。根据项目的实际情况,整个系统的建设非常注重可靠性、准确性、实用性、先进性、开

3、放性、安全性和易维护性等。系统分成两个层次,即现地监控站、中心调度站。现地监控站将采集到的现场数据信息通过光纤通信网络传送至中心调度站从安全可靠冗余的角度,现地监控站设计现地和远程两种操作模式;中心调度站根据权限设置发布闸门启闭控制命令,对现地监控站进行控制。现地监控站启闭控制设施测控站可分为3个部分,即传感器、PLC 控制器、闸门动力设施。传感器用于采集水库水位、闸门开度、闸门上下游水位、启闭设施电量参数等被测物体物理量的变化;PLC 控制器用于接收传感器采集的信息,进行处理或储存,并根据上位机指令需要对闸门进行控制;同时PLC 控制器网络接口把采集的信息和控制数据传送到中心调度站的上位机。

4、闸门电视监控系统主要设备为前端网络摄像机,具有自动光圈、手动变焦功能,能够通过内置M IC 拾取闸门周边环文章编号:0559-9342(200609-0042-03基于iFIX3.5组态软件的水工闸门监控系统的设计与开发王树东,边党伟,边玉国(兰州理工大学电信工程学院,甘肃兰州730050关键词:iFIX3.5组态软件;PLC ;水工闸门;监控系统;碧口水电站摘要:水利工程监控系统能够及时收集工程运行状况信息,为工程实时调度及安全运行提供了重要依据。采用iFIX3.5组态软件设计并开发的水工闸门监控系统,具有强大的监视,控制和管理功能,能够实时显示闸门控制过程中的各种数据,并成功应用于碧口水电

5、站。Design and Development of Supervision and Control System of Hydraulic Gate baseon iFIX3.5Configuration Software Wang Shudong,Bian Dangwei,Bian Yuguo(College of Electric Engineering and Information Engineering,Lanzhou University of Technology,Lanzhou Gansu 730050Key Words:iFIX3.5configuration softw

6、are;PLC;hydraulic gate;supervision and control system;Bikou Hydropower Station Abstract:The supervisory control system of hydro project can timely collect the operation data,which provides important basis for the real -time dispatching and safe operation of project.A supervisory control system of hy

7、draulic gate based on iFIX3.5software was designed and developed,with strong monitoring,control and management performances.It can real -time display various data in the control process of gate.This system has been successfully applied in Bikou Hydropower Station.中图分类号:TM 273文献标识码:A机电与金属结构第32卷第9期200

8、6年9月水力发电Water Power Vol.32.No.942 Water Power Vol.32.No.9境声音,通过光纤通信网络,把音、视频信号送到中心调度站的监控工作站上。闸控系统的结构见图1所示。从图1可以看出,该闸门监控系统采用了计算机、PLC 、通讯、网络、光电编码、测控软件等多种现代技术,具有自动化程度高、功能齐全、操作简便、简单、运行可靠等优点。闸门监控系统主要由现地监控站、光纤传输系统、中心调度站系统组成。现地监控站系统由现地水位传感器、闸门开度传感器、电量传感器、PLC 控制器、闸门启闭电气设施等组成;光纤传输系统由6芯单模光缆、10M /100M 工业以太网光纤收发

9、器、音视频光端机等组成;中心调度站系统由10M /100M 工业以太网交换机、工程师站及闸控操作站、打印机、UPS 电源、上位机监控软件及防雷设备等组成。该闸控系统能够实时采集、显示闸前后水位、水库水位、闸门开启高度并自动处理、存储;根据设置闸前、闸后水位或闸门开启高度,自动调节闸门的开启高度;具有最低、最高水位、闸门开启高度超限报警;可进行水位、闸门开启高度的测量、控制及远程传输;具有在闸房和控制中心实现手动强电、手动弱电和自动3套并行控制系统的功能;可手动控制闸门启闭,视频监测系统远程监测闸门启闭工作状况,显示打印年、季、月、旬、日各种水文报表,留有与水务信息系统的数据报送接口,并能实现统

10、一指挥和统一调度;系统具有自检功能,当设备运转异常,可进行声光报警。2iFIX 组态软件简介iFIX ,是Intellution Dynamics 自动化软件产品家族中的HM I/SCADA 最重要的组件,它是基于WindowsNT/2000平台上的功能强大的自动化监视与控制的软件解决方案。iFIX 可以精确地监视、控制生产过程,并优化生产设备和企业资源管理,能够对生产事件快速反应,减少原材料消耗,提高生产率,从而加快产品对市场反应速度。生产的关键信息可以通过iFIX 贯穿从生产现场到企业经理的桌面的全部管理体系,以方便管理者做出更快速更高效的决策,从而获得更高的经济效益。3系统功能3.1数据

11、采集功能从现场过程中取得原始数据是任何工业自动化软件必须做得的第一件事。iFIX 组态软件带有M odbus Ethernet I/O 驱动程序,iFIX 软件通过I/O 驱动程序从配置了IP 地址的RTU 组件PLC 中将现场数据采集到驱动器映像表(DIT的指定地址,扫描报警控制(SAC 读入从DIT 来的数据,进行处理并且将其送入过程数据库(PDB ;内部数据库访问功能从PDB 中读取数据并且传输给要求数据的应用软件。iFIX 也可以按与上述相反的流程将数据写入PLC 中实现控制功能。具体过程如图2所示。3.2画面组态功能iFIX 允许开发者以最简便的方法创建动态画面。iFIX 支持OCX

12、 控件,通过提供开放的环境Active 容器,可以重复利用其他资源(如位图控件,或将OLE 自动应用嵌入画面中。在本系统中,利用iFIX 提供的绘图工具,在Workspace 编辑环境中完成了监控系统的主画面、各工作门子画面、以及报警查询、日志查询、历史数据查询、历史曲线和实时曲线等子画面。碧口水电站右泄工作门操作画面如图3所示。画面以颜色的变化来直观显示油泵的工作状态、LCU 中开关的开合状态以及闸门控制过程中各种信号的状态。3.3报表功能iFIX 软件提供灵活的报表功能,利用动态数据交换(DDE技术和SQL/ODBC 标准,可方便地将系统的实时数据库、历史数据库、应用数据库与报表系统链接,

13、生成相应的报表。在该系统中,采用水晶报表根据用户实际要求对报表的内容、格式、时间进行定义,自动生成日报、月报、年报及考核报表。通过报表管理系统,操作人员选择查询条件进行数据查询、打印、转出、计算和分析。图1系统结构示意图2数据采集流程机电与金属结构第32卷第9期王树东,等:基于iF I X 3.5组态软件的水工闸门监控系统的设计与开发43水力发电2006年9月 Water Power Vol.32.No.9图3碧口水电站右泄工作门操作画面iFIX 与水晶报表的链接程序代码如下:Dim CRYAT As CRAXDRT.Application Dim Cry As Report Dim lngP

14、aramIndexSet CRYAT =New CRAXDRT.Application Set Cry =CRYAT.OpenReport(TemplateNamelngParamIndex =ParameterIndex(ParamaterFirst ,CryCry.ParameterFields.ite (lngParamIndex.SetCurrentValue Start-DatelngParamIndex=ParameterIndex(ParamaterSecond ,CryCry.ParameterFields.item(lngParamIndex.SetCurrentValue

15、End-DateCRViewer91.ReportSource =Cry CRViewer91.ViewReport M e.Show vbM odal Set Cry =Nothing Set CRYAT =Nothing Execute =True3.4报警功能利用iFIX 的报警功能可实现报警处理。对各过程硬件的采集数值,模拟量设置高低限报警,开关量设置变位报警。当出现模拟量超限或保护装置动作等异常情况时,系统自动记录报警的开始时间、终止时间、持续时间并转存到报警历史数据库中;同时监控计算机显示器在报警一栏中显示各个报警量,音箱中发出报警声。3.5安全功能iFIX 提供的安全策略包括命名

16、安全区域、建立组帐户和用户帐户、定义自动登录设置、拷贝安全文件至所有节点、为每个节点定义本地安全路径和备份路径等,通过这些策略,可以实现对过程硬件、实际应用、维护功能等安全区域的保护。例如在本系统中通过设置组账户和用户账户并编写相应的VBA 代码,只有当具备一定的权限登录后才能进行相应的操作,否则只能在各个画面之间进行浏览而不能进行操作。3.6数据报送功能数据报送软件采用Client/Server 结构体系,在工程师站安装iFIX 的OPC SERVER 软件,在水务信息系统网络上的任何一台计算机上,只要安装iFIX 的OPC CLIENT 软件或自行开发符合OPC 规范的客户端软件,都可实现

17、要求向水务信息系统提供相关的数据信息。闸控系统与水务信息系统网络连接拓扑图如图4所示。4结语该水工闸门监控系统软件采用的是功能强大、界面友好的iFIX 组态软件,RTU 采用的是GE 公司的VersaM ax 系列PLC 产品,系统不仅满足对闸门的监控功能要求,而且具有良好的开放性、可组态性和可扩展性,并且通过调试、运行,在碧口水电站的实际应用中得到了良好的评价。参考文献:1李建兴.可编程控制器应用技术M.北京:机械工业出版社,2004.2许翏,王淑英.电器控制与PLC 控制技术M.北京:机械工出版社,2005.3DL/T50651996,水力发电厂计算机监控系统设计规定S.4SL/T2922204,水力系统通讯业务导则S.5邹科,林永才,叶纪刚.水电站电气设计几个问题的探讨J.水力发电,2005,31(2:58-59.6张宁,张渭,李秀丽.基于VB 的水电站电气一、二次CAD 系统计算机模型的建立J.水力发电,2005,31(6:41-44.7李季,陆声鸿,郭晨.李家峡水电站大坝安全监测自动化系统J.水力发电,2005,31(6:63-64.图4闸控系统与水务信息系统网络接口示意机电与金属结构44