簡述基于PLC的監(jiān)控自動化在橡膠壩工程中的應用

發(fā)布時間： 1

　　摘要：水泵監(jiān)控自動化是橡膠壩自動化的重用組成部分，也是自動控制的核心，它能否合理高效工作直接決定了整個自動化系統的效能。監(jiān)控系統主要由監(jiān)控/視頻工作站、監(jiān)控PLC、網絡交換機、測量設備等組成，電源全部由UPS提供。

　　關鍵詞：橡膠壩;PLC(Programmable Logic Controller);監(jiān)控系統

　　1、引言

　　橡膠壩是20世紀中期伴隨著高分子合成材料工業(yè)的發(fā)展而出現的一種新型水工建筑物。橡膠壩具有造價低、投資少、節(jié)約材料、施工周期短、管理靈活簡單、控制方便、運行穩(wěn)定等優(yōu)點。隨著經濟的迅猛發(fā)張和科技的快速進步，橡膠壩開始越來越多的被用來進行控制上游水位，這樣既可以利用此橡膠壩來發(fā)電，也可以起到防洪的作用。橡膠壩使用簡單、方便，被越來越廣泛的運用。

　　橡膠壩大規(guī)模興建應用以來，傳統的控制方式一直存在效率低、運行速度慢、勞動強度大、控制復雜易誤操作等問題。為了減輕工作人員負擔，提高橡膠壩的自動化水平和運行速度，增強系統的抗干擾性，避免硬件的老化損失，我們研發(fā)了一種基于西門子PLC的橡膠壩自動控制系統。

　　2、橡膠壩控制系統的結構和工作過程

　　山東省棗莊市水利勘測設計院結合多年的橡膠壩設計和運行經驗開發(fā)了魏家溝自動控制項目，該項目采用充水式橡膠壩，系統結構如圖1所示。

橡膠壩控制系統的結構和工作過程

　　圖1

　　該橡膠壩為單跨式結構。1#泵和2#泵互為備用。1#閥—6#閥均為電動蝶閥，進水口和出水口之前均裝設有金屬濾網，保護電機和橡膠壩壩袋。

　　2.1自動監(jiān)控系統主要部分：

　　1)監(jiān)控PLC：整個自動化部分的核心。完成與生產運行相關的各項數據的采集、處理、數據上傳，并自動控制系統運行或通過接收上位機的命令工作。設備選用西門子PLC-200型可編程控制器。

　　2)測量設備：橡膠壩充排水水位傳感器、排污井水位傳感器。選用型號DB101-G11TE205Z,規(guī)格為0---5米，配20米電纜。

　　3)執(zhí)行機構：各電動蝶閥、接觸器、斷路器等。

　　4)監(jiān)控/視頻：工作站選用普通服務器，交換機選用EDS6008

　　2.2主要功能：

　　1)檢測功能：三相電壓、電流、有功功率、無功功率、用電量、水位的檢測;電動機、閥門等各種開關量、模擬量的數據采集、計算和處理。

　　2)控制部分：充排水水泵、排污潛水泵以及各個閥門。

　　3)保護部分：由PLC與電動機控制器及各種電器完成水泵電動機的基本保護功能，主要包括：過電流、過負荷、短路、欠壓、電機溫度過熱等。

　　4)監(jiān)控/視頻工作站：監(jiān)控/視頻工作站接受下級監(jiān)控系統包括PLC、儀表等的數據，完成調度人員人機交互功能，顯示各種監(jiān)控畫面、電力接線圖、地理信息圖形、視頻監(jiān)控畫面、數據取向、統計報表、報警信息和管理信息等，提供水泵啟停、開關控制和事故追憶、事故重演、等操作界面。監(jiān)控/視頻工作站可以驅動打印機、影響報警等，也可以察看現場視頻信息。(注：采用PRISMAP殼體作為PLC監(jiān)控屏，PLC監(jiān)控屏設有S7-200型PLC可編程控制器、觸摸屏、UPS電源、網絡交換機等。)

　　2.3監(jiān)視和工作系統：

監(jiān)視和工作系統

　　圖2

　　橡膠壩工作系統的分布如圖2所示，監(jiān)視系統由三臺視頻編碼器、三臺一體化高速球機組成。一臺安裝于泵房，用于監(jiān)視泵房水泵電機的運行工作情況;一臺安裝于控制室，用于監(jiān)視控制室的情況;一臺安裝于橡膠壩附近大堤上，用于監(jiān)視橡膠壩工作情況。

　　2.4軟件功能：

　　1)數據采集和處理：模擬量、開關量和脈沖信號的數據采集、計算和處理，控制輸出，事項記錄(SOE)，故障報警，防盜報警，各種監(jiān)控畫面的編輯和顯示，實時曲線、歷史曲線的顯示等。

　　2)系統具有遠方控制、批遙控、條件控制等功能。批遙控即可手工執(zhí)行，也可定時自動執(zhí)行，并可對遙控任務的執(zhí)行進行條件限制。實施控制時，可以預先設定所需要調度的數據，實現智能控制和自動調度。

　　3)報警系統：系統運行過程中，有事故發(fā)生便產生報警，提供三級報警，用戶可在開關庫及限制庫中執(zhí)行定義所需要的報警級別。

　　4)事故追憶：出現事故時，將追憶緩沖區(qū)轉存為磁盤數據庫，追加時間戳記故障原因，以文件形式保存。

　　5)趨勢曲線包括動態(tài)趨勢、當前趨勢、歷史趨勢、歷史趨勢、計劃曲線等。數據來源于實時數據、歷史數據、曲線數據、計劃值數據�？稍诰€定義和修改數據采樣周期、數據點、曲線顯示比例、范圍、時間間隔等。

　　6)支持TCP/IP通信

　　7)數據轉發(fā)

　　8)圖形功能

　　2.5系統運行過程

　　系統運行過程：

　　1)當處于充漲壩過程時，1#閥門、5#閥門、6#閥門開啟，其余閥門處于關閉狀態(tài) 1#水泵充水，或者1#閥門、4#閥門、6#閥門開啟，其他閥門關閉， 2#水泵充水。

　　2)當處于排水塌壩過程時，1#閥門、2#閥門、6#閥門開啟依靠水壓自排，或者2#閥門、3#閥門、6#閥門開啟，其余閥門關閉，利用1#水泵或2#水泵強排。

　　橡膠壩控制軟件的操作界面如圖3所示，當手動按鈕按下時，可通過逐個點擊屏幕中紅色的按鈕打開或關閉相應的閥門和水泵來進行相應的充排水操作。當按下自動充水或者自動排水按鈕，系統會按照程序自動給橡膠壩充排水，不需要點擊任何按鈕。當按下停止按鈕，系統停止當前的所有動作，進入待機狀態(tài)。當操作員發(fā)出與設定程序相違背的誤操作時，系統自動彈出警示框并發(fā)出報警音提醒操作者。

橡膠壩控制軟件的操作界面如圖3