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(jì)算機(jī)和實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件組成的上位機(jī)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(jī)控制系統(tǒng)；第三部分，則以橡膠壩壩袋本體為主，各種電動(dòng)蝶閥、風(fēng)機(jī)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(xiàn)為基礎(chǔ)的上位機(jī)和下位機(jī)通信系統(tǒng)。

其中，上位機(jī)控制系統(tǒng)以一臺(tái)工業(yè)控制計(jì)算機(jī)為主體，其上的實(shí)時(shí)監(jiān)控軟件具有實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)的參數(shù)設(shè)置、工作狀況顯示、運(yùn)行控制、數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)和歷史記錄查詢(xún)等功能，實(shí)時(shí)接收各下位機(jī)采集的壓力等運(yùn)行數(shù)據(jù)、記錄各個(gè)壩袋的運(yùn)行情況，全面監(jiān)控橡膠壩控制系統(tǒng)的整體運(yùn)行情況。

下位機(jī)控制系統(tǒng)則是由PLC及其外圍部件組成的單個(gè)閥門(mén)控制器或風(fēng)機(jī)控制器。通過(guò)采集各種所需信息，PLC可根據(jù)設(shè)定程序控制閥門(mén)和風(fēng)機(jī)，進(jìn)而達(dá)到控制橡膠壩運(yùn)行的目的。

一、自動(dòng)控制系統(tǒng)的原理

自動(dòng)控制系統(tǒng)采用PLC實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制，通過(guò)壩體內(nèi)設(shè)置的壓力變送器，將壩袋內(nèi)的氣壓檢測(cè)值變送為電流信號(hào)，送入數(shù)字顯示儀表，經(jīng)線(xiàn)性修正、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號(hào)后，送入現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)總線(xiàn)。上位控制計(jì)算機(jī)接收到檢測(cè)信號(hào)后，按照設(shè)定的軟件流程進(jìn)行數(shù)值處理，從而對(duì)壩袋的充、排氣進(jìn)行自動(dòng)控制，使得壩體運(yùn)行在安全可靠的最佳狀態(tài)內(nèi)。系統(tǒng)對(duì)各種運(yùn)行狀態(tài)采用聲、光指示，對(duì)非正常運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行聲、光報(bào)警。

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

二、自動(dòng)控制系統(tǒng)的功能實(shí)現(xiàn)

1、充氣閥和風(fēng)機(jī)的控制

(1) 現(xiàn)地控制：現(xiàn)場(chǎng)操作人員能通過(guò)一組切換開(kāi)關(guān)實(shí)現(xiàn)人工控制方式與自動(dòng)控制方式的轉(zhuǎn)換。在人工控制方式下，現(xiàn)場(chǎng)操作人員可按原有方式啟閉充氣閥，其動(dòng)作相關(guān)信息將接受上級(jí)部門(mén)的實(shí)時(shí)監(jiān)控。在自動(dòng)方式下可以進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。人工和自動(dòng)控制方式也可通過(guò)遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行切換。

(2) 遠(yuǎn)程控制：根據(jù)各級(jí)用戶(hù)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)發(fā)給現(xiàn)場(chǎng)測(cè)控單元(plc)的指令，充氣閥可自動(dòng)開(kāi)啟或關(guān)閉，充、排氣風(fēng)機(jī)自動(dòng)啟動(dòng)或者停止，其動(dòng)作由各級(jí)用戶(hù)根據(jù)權(quán)限控制。

(3) 充氣閥啟閉及風(fēng)機(jī)啟動(dòng)告警：在充氣閥將要啟閉以及啟閉過(guò)程當(dāng)中，相應(yīng)裝置發(fā)出告警提示，以引起在現(xiàn)場(chǎng)的工作人員注意，繼而進(jìn)行相關(guān)操作。

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

(5) 相序保護(hù)：在供電線(xiàn)路里面應(yīng)串有相序保護(hù)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(yùn)轉(zhuǎn)。

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

2、數(shù)據(jù)檢測(cè)

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)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(kāi)關(guān)狀態(tài)、閘門(mén)啟閉機(jī)電源電壓、電流等。

(1) 水位監(jiān)測(cè)：在橡膠壩壩袋前后都要按水位觀(guān)測(cè)要求安裝水位傳感器，以便時(shí)刻監(jiān)測(cè)壩袋前后的實(shí)時(shí)水位信息。

(2) 壩袋氣壓監(jiān)測(cè)：在橡膠壩壩袋內(nèi)安裝壓力變位器，可以通過(guò)壓力表實(shí)時(shí)觀(guān)測(cè)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(cè)：在供電線(xiàn)路里面還要配置多功能電表，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)三相電源的電流和電壓，為啟閉機(jī)的啟閉操作提供準(zhǔn)確的參考數(shù)據(jù)。

(4) 環(huán)境監(jiān)測(cè)：在發(fā)電機(jī)室中裝有溫濕度等傳感器，用以實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)房中的工作環(huán)境。

(5) 狀態(tài)監(jiān)測(cè)：包括進(jìn)出充氣閥信號(hào)燈狀態(tài)、動(dòng)力和控制電源狀態(tài)、有關(guān)操作按鈕或開(kāi)關(guān)狀態(tài)等。

3、充排氣控制流程

橡膠壩充、排氣的運(yùn)行控制是通過(guò)對(duì)負(fù)責(zé)充(或排)氣的風(fēng)機(jī)電機(jī)的啟停控制以及配合相應(yīng)管路上的電動(dòng)蝶閥的啟閉來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

(1)系統(tǒng)確定蝶閥控制柜、風(fēng)機(jī)控制柜的手動(dòng)／自動(dòng)旋鈕處于自動(dòng)位置，此時(shí)，上位機(jī)橡膠壩壩袋充排氣自動(dòng)控制程序啟動(dòng)。

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

(3)開(kāi)啟選定的充氣閥。

(4)開(kāi)啟風(fēng)機(jī)，使氣體充入壩袋內(nèi)。

(5)通過(guò)壓力變送器檢測(cè)壩袋內(nèi)的壓力值，當(dāng)大于預(yù)設(shè)的上限壓力值，關(guān)閉風(fēng)機(jī)。