插花闸自动化控制系统问题及对策

分类：自动化论文发表 时间：2020-01-17 10:47 关注：(1)

　　文章分析了插花闸自动化控制系统存在的问题、提出了解决问题的对策。

　　关键词：自动化;存在的问题;对策

　　插花枢纽工程已运行30多年，发挥了巨大的经济和社会效益。由于存在严重的安全隐患，曾于2008年对节制闸工程进行除险加固，工程的调度运用初步实现了自动化控制。但是，目前仍存在一些影响运行安全的问题亟待解决。

　　1工程存在的问题

　　工程存在的主要问题如下：(1)自动化元件失灵。压阻式渗压传感器、浮子式水位计等自动化元件，由于长期在水下工作，约过半损坏或失灵，亟待修复或校正。上、下游水位不能准确观测，无法准确掌握工情水情，严重影响工程安全运行和有效管理;水闸渗压不能准确观测，渗压数据不能完整记录，无法判定闸室底部的扬压力变化情况，存在严重的安全隐患。(2)闸门开度仪与荷重测控仪出现故障。本工程配置17只闸门开度仪和17只闸门荷重测控仪。其中4只闸门开度仪、7只闸门荷重测控仪出现故障，闸门只能手动运行，无法实现自动化控制;闸门荷重传感器4～20mA信号只有1路显示，闸门荷载重量显示误差较大，严重影响电动机的使用和控制。(3)PLC控制器无人-机界面。闸门现地控制单元PLC控制器为GEVersaMax系列，没有配触摸显示人机界面，属早期市场产品。VersaMaxCPU模块IC200CPUE05经常失电死机，R区控制数据容易丢失，需厂家人员用专用编程工具重新灌入，维护极为不便。(4)PLC性能不稳定。该工程配置的PLC由于CPU模块内置以太网接口，价格便宜，曾广泛使用，但因性能不稳定，我省水利工程现大都淘汰该型PLC，无法购买相应配件。(5)服务器已到淘汰周期。服务器、工作站等计算机设备已到淘汰周期，已超出保修期5～6年，运行现行软件较慢，无法满足操作系统和应用软件升级。1#工作站已不能开机，服务器经常死机不能稳定运行。(6)不能实现信息互通。插花闸服务器没有与省水文、气象信息系统联网，无法查阅水文、气象数据。无专用路由设备，不能满足上级OPC服务器调度、监控需要。内部网络光纤通讯不畅，受船闸施工影响，管理所中控室到节制闸通信线路需重新架设。(7)视频监控系统急需升级。视频监视系统为模拟标清设备，模拟信号干扰大、清析度低，不能满足防汛调度部门要求。视频矩阵和控制键盘故障，市场模拟产品已淘汰，无法购置替代设备。监控图像不能保存和调取，水闸安防存在漏洞，视频监视系亟待升级。(8)不能满足防汛要求。现有自控系统不能满足防汛指挥调度信息系统联网要求。节制闸和船闸控制系统各自成一体，互不联系，没有统一控制设备，不利于运行管理。为了工程能够满足防汛调度需求，保证工程安全度汛和平稳运行，需要对自动化控制系统进行升级改造。

　　2对策

　　2.1采取对策的设计原则

　　针对自动化控制设备既有故障与问题，以恢复系统正常功能，提升系统性能，满足防汛抗旱工作需要，确保工程安全运行，同时又适当节约资金为原则选择解决方案。根据以上原则，拟定以下解决方案：①充分利用现有设备，在现有设备基础上升级改造，恢复系统正常功能，提升系统性能，满足防汛抗旱工作需求。②国家明确规定属于淘汰产品的，全部更新;③未明确规定为淘汰产品的，但因使用年限较长、运行中存在各种缺陷影响安全运行的自动化设备全部更新。④对于可以通过更换元器件恢复使用功能，且能安全运行的设备给予维修。

　　2.2采取对策的设计要求

　　自动化控制系统设计要求如下应：①术先进、简单可靠，高度冗余，操作灵活，维护方便;系统应实时性好，抗干扰能力强;人机接口功能强，操作方便。在保证整个系统可靠性、实用性和实时性的前提下，体现先进性。②系统各部分设计有多种不同的组合，系统具备充分的适宜性。整个系统能够得到全方位的技术支持，保证系统长期的运行和持续的技术发展。软件设计具有开放式的结构，不仅平台开放，而且数据也采用开放的数据库模式，以保证系统的兼容性。③系统中各部分软件、硬件均具有标准化的网络接口和通讯协议，保证网络运行的可靠性和通讯的连续性、完整性。④系统具有严格的安全性和保密性，从网络安全到数据安全等各方面全面考虑，并经过长时间实际应用的检验。系统能够为工程的运行、维护、管理服务等提供各方面的支持，并通过合理地系统应用使工程优化运行，提高综合效益。⑤系统信息传输采用有线方式，保证系统数据传输的实时性、可靠性及安全性。

　　3采取对策的最终选择

　　根据工程的实际需求，经过多方案比较选择如下：(1)控制中心系统设备升级。更换2台控制主机兼作操作员工作站，2台机互为冗余备用，作为本枢纽控制中心。主机配置符合计算机发展迅速的特点，利用计算机领域的先进技术，使系统达到当代的先进水平(2)现地控制单元LCU维护升级。更换新型PLC控制器，PLC控制器集成MicroSD卡插槽，使用市面上通用的MicroSD卡即可实现程序的更新和PLC固件升级，方便客户工程师对最终用户的服务支持，也省去了因PLC固件升级返厂服务的不便。增加人机显示界面，解决闸门荷重显示不全问题，方便显示和设置闸门运行参数。(3)压阻式渗压传感器、浮子式水位计等自动化元件维修和更换。对显示不准确的传感器进行校正，更换损坏的元件。渗压计采集模块返厂维修，保证水闸安全监测准确记录。(4)更换对故障的闸门开度仪、闸门荷重测控仪，进行更换，校正闸门开度、荷重传感器。(5)维修水闸光纤通信线路，更换损坏的光纤收发器。增加专用路由设备和交换机，与省水文、气象信息系统联网，传输水闸控制数据和图像。(6)视频监视系统升级为数字高清产品。采用网络高清摄像机和数字硬盘录像机，满足防汛调度部门要求。网络摄像机将图像转换为基于TCP/IP网络标准的数据包，与音频，控制信号一起通过交换机连接视频服务器，传送到IP网络中。(7)将节制闸和船闸监控系统联网。将其整合为1个控制调度系统。

　　4结束语

　　水闸自动化控制系统是水利工程现代化管理的一种先进手段，其以电子产品为主。高温、灰尘和湿度过大是导致其损坏的主要原因。因此在使用过程中，要注意其工作环境的通风、散热、除尘，还要经常检查电流、电压是否正常，并做好防雷保护，以达到延长产品使用寿命，精准控制工程，节约工程管理经费，保证工程安全运行的目的。

　　[参考文献]

　　[1]王振.试述水闸自动化控制系统的应用[J].城市建设理论研究，2013，(19);36.

　　[2]冯国庆.电气自动化技术在电气工程中的应用分析[J].科技风，2017，(26);68.

　　[3]刘乾龙.电气工程及其自动化存在的问题及解决措施[J].中国战略新兴产业，2017，(24)：61.

　　作者：王自明 王晓洁 单位：阜阳市茨淮新河插花枢纽管理所 阜阳市颍泉水利建筑有限公司

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