靈寶市某橡膠壩控制系統(tǒng)

橡膠壩控制系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)可分為四部分：

第一部分，由計算機和實時監(jiān)控軟件組成的上位機監(jiān)控管理系統(tǒng)；第二部分，由PLC（可編程邏輯控制器，Programmable Logic Controller）、軟件及其外圍部件組成的下位機控制系統(tǒng)；第三部分，則以橡膠壩壩袋本體為主，各種電動蝶閥、風機等為輔組成的外圍設(shè)備系統(tǒng)；第四部分是以Rs一485總線為基礎(chǔ)的上位機和下位機通信系統(tǒng)。

其中，上位機控制系統(tǒng)以一臺工業(yè)控制計算機為主體，其上的實時監(jiān)控軟件具有實現(xiàn)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、工作狀況顯示、運行控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計和歷史記錄查詢等功能，實時接收各下位機采集的壓力等運行數(shù)據(jù)、記錄各個壩袋的運行情況，全面監(jiān)控橡膠壩控制系統(tǒng)的整體運行情況。

下位機控制系統(tǒng)則是由PLC及其外圍部件組成的單個閥門控制器或風機控制器。通過采集各種所需信息，PLC可根據(jù)設(shè)定程序控制閥門和風機，進而達到控制橡膠壩運行的目的。

一、自動控制系統(tǒng)的原理

自動控制系統(tǒng)采用PLC實現(xiàn)自動控制，通過壩體內(nèi)設(shè)置的壓力變送器，將壩袋內(nèi)的氣壓檢測值變送為電流信號，送入數(shù)字顯示儀表，經(jīng)線性修正、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號后，送入現(xiàn)場信號總線。上位控制計算機接收到檢測信號后，按照設(shè)定的軟件流程進行數(shù)值處理，從而對壩袋的充、排氣進行自動控制，使得壩體運行在安全可靠的最佳狀態(tài)內(nèi)。系統(tǒng)對各種運行狀態(tài)采用聲、光指示，對非正常運行狀態(tài)進行聲、光報警。

水壩控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合的一致性，上位機自動控制軟件部份采用MCGS通用版組態(tài)軟件開發(fā)，硬件采用ADVANTECH的基于WINCE.NET的nTouch系列嵌入式HMI（人機界面），便于未來系統(tǒng)擴充聯(lián)網(wǎng)，以Web瀏覽的方式向上級中心站進行數(shù)據(jù)發(fā)布。

二、自動控制系統(tǒng)的功能實現(xiàn)

1、充氣閥和風機的控制

(1) 現(xiàn)地控制：現(xiàn)場操作人員能通過一組切換開關(guān)實現(xiàn)人工控制方式與自動控制方式的轉(zhuǎn)換。在人工控制方式下，現(xiàn)場操作人員可按原有方式啟閉充氣閥，其動作相關(guān)信息將接受上級部門的實時監(jiān)控。在自動方式下可以進行遠程控制。人工和自動控制方式也可通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)進行切換。

(2) 遠程控制：根據(jù)各級用戶通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)給現(xiàn)場測控單元(plc)的指令，充氣閥可自動開啟或關(guān)閉，充、排氣風機自動啟動或者停止，其動作由各級用戶根據(jù)權(quán)限控制。

(3) 充氣閥啟閉及風機啟動告警：在充氣閥將要啟閉以及啟閉過程當中，相應(yīng)裝置發(fā)出告警提示，以引起在現(xiàn)場的工作人員注意，繼而進行相關(guān)操作。

(4) 限位保護：在充氣閥啟閉裝置設(shè)置的最上限值和最下限值，當壩袋內(nèi)氣壓值不在這兩個氣壓值之間時，則切斷電源，避免超出運行范圍。

(5) 相序保護：在供電線路里面應(yīng)串有相序保護器，避免由于三相電源相序混亂所造成的充氣閥的不正常運轉(zhuǎn)。

(6) 過載保護：每個充氣閥的控制電路里面必須配有熱過載繼電器，根據(jù)不同電機功率要求其有不同的設(shè)定值，當電機出現(xiàn)過載或是其他故障時，此繼電器將自動切斷的供電電源，以免燒毀電機。

2、數(shù)據(jù)檢測

實時監(jiān)測數(shù)據(jù)應(yīng)包括：壩前水位、壩后水位、壩袋內(nèi)氣壓值、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)、閘門啟閉機電源電壓、電流等。

(1) 水位監(jiān)測：在橡膠壩壩袋前后都要按水位觀測要求安裝水位傳感器，以便時刻監(jiān)測壩袋前后的實時水位信息。

(2) 壩袋氣壓監(jiān)測：在橡膠壩壩袋內(nèi)安裝壓力變位器，可以通過壓力表實時觀測壩袋內(nèi)的壓力值，以控制壩袋的充、排氣流程。

(3) 電流、電壓監(jiān)測：在供電線路里面還要配置多功能電表，用以實時監(jiān)測三相電源的電流和電壓，為啟閉機的啟閉操作提供準確的參考數(shù)據(jù)。

(4) 環(huán)境監(jiān)測：在發(fā)電機室中裝有溫濕度等傳感器，用以實時監(jiān)測機房中的工作環(huán)境。

(5) 狀態(tài)監(jiān)測：包括進出充氣閥信號燈狀態(tài)、動力和控制電源狀態(tài)、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)等。

3、充排氣控制流程

橡膠壩充、排氣的運行控制是通過對負責充(或排)氣的風機電機的啟?？刂埔约芭浜舷鄳?yīng)管路上的電動蝶閥的啟閉來實現(xiàn)的。

(1)系統(tǒng)確定蝶閥控制柜、風機控制柜的手動／自動旋鈕處于自動位置，此時，上位機橡膠壩壩袋充排氣自動控制程序啟動。

(2)上位機壩袋充排氣自動控制程序通過壓力數(shù)顯儀表及壩袋內(nèi)安裝的壓力變位器檢測壩袋內(nèi)的壓力值。

(3)開啟選定的充氣閥。

(4)開啟風機，使氣體充入壩袋內(nèi)。

(5)通過壓力變送器檢測壩袋內(nèi)的壓力值，當大于預設(shè)的上限壓力值，關(guān)閉風機。