闸门自动化控制系统解决方案

闸门自动化控制系统解决方案

篇一：闸门自动化监控系统概述

闸门自动化监控系统

应用领域：水利水库灌区河道干渠明渠供水渠的

闸门现地控制和闸门远程控制。传统电动闸门的升降，往

往在简易电力箱内采用开关按钮直控接触器的方式，无法对

闸门的开启高度进行测量，也不能判断闸门板当前的运行状

态，更不具有计算机化控制，或者远程控制接口，此类闸门

的控制手段无法做到精确的闸门板定位，由于闸门底部淤泥

等情况复杂，易造成螺杆顶弯变形，甚至破坏启闭机，不能

继续工作，影响水利系统的业务运行。

山东亿捷网络科技有限公司的闸门自动化控制系统，以

“无人值守”为设计原则，采用SCADA系统结构，通过传感

技术、自动化控利技术、计算机软硬件技术、网络通信技术

等，为用户提供了一套既可现地对闸门进行控制，也可远程

通过计算机进行闸门启闭的自动化控制系统，该闸控系统可

接入渠道水位信号、流量信号，或现场视频信号等，能够将

水位、流量、视频画面等与闸控系统集中显示在一个软件画

面中，使得远方操作更加可视，达到无人值守、统一调度的

目标。

闸门自动化监控系统由以下两部分组成：

1、现地控制屏。

2、远程监控软件。

1、现地控制屏。

现地控制屏，主要由逻辑控制部分（PLC）、执行部分

（电机保护器、相序保护器、过载保护器、交流接触器、闸

位计、电压变送器、电流变送器等）、通信部分（以太网接

口、无线GPRS接口、RS485接口等）共三部分，组成了一套

工业级高可靠的闸门自动化控制系统。

现地控制系统支持螺杆式、卷扬式、斜拉式等闸门类型,

无论单孔还是多孔闸门均可接入到系统中来。同时，考虑闸

室一般地处偏远，系统除支持有线网络外，可选择微波或

GPRS或超短波等无线方式进行远程控制。同时现地控制系统

配置了一面触摸屏，图形化的人机界面，模拟现场闸门的状

态，使得操作更简单，更准确。

闸控现地触摸屏画面

在大多的闸控系统中，由于闸门底部淤泥或杂物等原

因，闸门板的下降控制过程相对比较复杂，北京信方鸿科技

有限公司所推出的闸门控制系统具有智能判断能力，采用高

精度旋转编码器,对闸门的上升、下降速度进行精确测量,

当闸门在低速或高速状态下，立即切断电机电源，并发出告

警，保证运行安全。

2、远程监控软件。

在远端计算机上部署自动化监控软件一套，该软件采用

图形化设计，友好的人机界面，丰富的监控信息，便于调度

人员远程操作，远程监控软件功能有：

1）、图形化模拟现场情景，实时显示闸门开启高度和

闸门状态；

2）、通过计算机鼠标操作即能开启或者下降闸门；

3）、实时显示现场电压、电流信息，详细掌握设备运

行情况。

4）、完善的事件记录。记录闸门每次动作的时间及开

启高度。

5）、丰富的告警信息、。闸门上限告警、下限告警，电

压过高，或过低告警，电流过高告警等。

6）、软件可集成水位信息，实时显示当前水位高度。

7）、软件可集成显示现场视频监控画面，远程操作不

仅信息化，也

能可视化，信息化、可视化集成在一个界面中，远程操

作更加可靠，更加便捷，满足无人值守的业务要求。

计算机闸门监控画面

山东亿捷闸门自动化监控系统特点

系统特点：

1、所有部件均采用工业级产品。可靠性高，稳定性高。

2、全方面的保护措施，包括：电机保护、相序保护、

过载保护、闸

门低限位保护、电流超范围保护、电压超范围保护等。

3、丰富的通信接口形式，包括：以太网通信、无线GPRS

通信、RS485

通信、RS232通信、微波通信、超短波通信、光纤通信

等。

4、软件功能模拟现实场景的图形化人机界面，画面友

好，信息丰富。

5、可扩展性高。可接入渠系水位测量信号，或流量信

号等。

6、软件可同步实时显示现场视频监控画面，真正做到

统一调度、无

人值守。

技术特点

・技术先进，稳定可靠，闸门定位精度高，避免了人为

误操作等可能造成的设备损坏，增强了系统运行的安全性，

可以保证系统稳定可靠地运行。

・实现远程监控。PLC控制器在水闸启闭系统中，通过

网络传输，可以实现远程中央计算机的监控。

篇二：快速闸门自动化控制

南水北调东线刘山站快速闸门控制系统安全性探讨及

应对措施

点击：79日期：20XX-12-110:56:42

刘遵启

（徐州市水利局，江苏徐州221018）

摘要：液压快速闸门断流的方式在南水北调工程中得到

普遍应用，其控制系统都使用PLC可变程序控制器，为控制

的可靠性奠定了基础。但由于快速门断流方式的特殊性，对

它的控制系统提出更高的要求，不但要考虑正常情况，也要

考虑到非正常情况出现的可能性，要有应急措施。为此笔者

从实际出发认为快速门应增加辅助继电器控制系统，以提高

整个控制系统的可靠性。此方案不但能解决在现场PLC故障

情况下主机和快速门的联动，而且可以在控制室应急处理快

速门不能及时下落的问题。

1引言

刘山站是南水北调东线工程的第七级翻水站，位于京杭

运河徐州市境内的不老河段，是国家南水北调东线工程的重

要枢纽。主机选用2900ZLQ32-6立式轴流泵5台，叶轮直径

米，单机流量m3/s,配套TL2800-40/3250型同步电机5台

套。刘山站主机组采取快速闸门断流的方式，每台机组设工

作门和事故门各一扇，均采用QPKY-2X160KN液压式启闭机,

实现机组出水流道的快速开启和关闭。因此出水流道能否可

靠开启与关闭对机组的安全运行至关重要，否则会给机组的

运行带来危害。

2、问题的提出

该站在机房的出水侧专门为快速闸门配套的液压站将

压力油泵产生的系统压力通过输、回油管路、单向阀、插装

式控制阀组、单向节流阀、启闭机油缸等阀件构成油系统。

在电磁换向阀、电磁球阀的控制卜实现闸门的开起或关闭，

闸门的开启速度通过调节单向节流阀实现。电磁换向阀、电

磁球阀的控制指令来自液压站控制柜的现场PLC,而PLC程

序的启动是通过主机开关的辅助触点来传递信号，使现场

PLC能根据主机开关辅助触点的状态、快速门的开度情况执

行已设定好的程序，进而完成快速闸门的自动开启与关闭。

液压站及快速门的工作状态和运行参数通过光缆将数据打

包后传送给上位机。也就是说快

速闸门控制系统的现场PLC与上位机之间只有一根光缆

和每台机传递主机开关状态、事故门全开的信号线。现场PLC

相对独立，在正常情况下根据主机开关状态信号自动完成快

速闸门的开启和关闭没有问题，可以满足使用要求。但是现

场情况是复杂的，情况是多变的，当出现下列异常情况时会

给机组的正常运行带来严重的后果和不便。

⑴当现场PLC发生故障或通信光缆阻断时所有机组无法

开机，导致上级开机调度命令不能及时执行。

⑵在关机时如因跳闸、停机信号不能正确传递，现场PLC

输出部分故障，二次回路故障等都会使快速闸门不能随主机

的停机及时关闭，需要运行人员从控制室跑到现场做紧急处

理。这种故障无论发生在正常人为停机还是保护停机都会给

机组的运行安全带来严重的威胁，造成设备的损毁;特别是

发生在保护停机时会因现场处理的滞后性导致更严重的后

果。以上两点是刘山站控制系统存在的美中不足。虽然控

制系统的设备都选用了比较先进的国外知名产品，性能比较

稳定可靠，但当产品组成系统后会因使用环境、使用条件及

个别产品质量的偶然性使整个控制系统出现故障的可能性

增大，导致系统的不可靠、不稳定。此类问题已在系统调试

阶段出现PLC主机损坏的现象；在工程管理期间也出现过程

序丢失、通讯光缆阻断、控制系统不稳定的情况。

依据《小型水力发电站自动化设计规定》(SL229-20XX)：

“水电站的快速闸门应在中控室或主机室设置紧急关闭闸

门的控制按钮”，因此无论从设计规范规定还是现场情况分

析，刘山站快速门的断流控制存在安全隐患，应对其进行改

造，使快速闸门的控制系统更加完善可靠。

3解决的方法

快速闸门的控制是基于PLC可靠的前提下设定的控制方

案，勿庸置疑在正常情况下完全能满足泵站的运行。问题在

于当控制系统的某个环节出现故障，而在短时间内又无法修

复时会使快速闸门与控制系统的联系中断，导致快速门不能

正常的开启与关闭，直接影响控制系统的安全与可靠，甚至

使所有机组无法运行。我们认为快速门的PLC控制系统仍作

为主要的控制方式，在此系统的

基础上增加简单的继电器逻辑控制备用系统，使得在

PLC控制系统万一故障的情况下利用继电器逻辑控制系统就

能满足机组的开停机操作，提高控制系统的可靠性，确俣机

组的安全运行。

继电器逻辑控制系统的设立原则：一是不破坏原有PLC

控制系统的完整性；二是两个控制系统的转换简单，相互间

不产生影响。经现场调研增加的继电器逻辑控制系统如图所

示，说明如下：

⑴控制回路采取24V直流供电，电源取自液压站控制柜;

⑵控制系统只需在液压站控制柜上增加15只小型继电

器和部分二次线即可；快速门紧急关闭按钮和控制开关K安

装在控制室LCU控制柜适当位置，方便在紧急情况下不出控

制室就可解决快速门的关闭。

⑶在PLC控制系统正常的情况下将断开开关K,继电器

逻辑控制系统对PLC控制系统没有任何影响，可以正常工作。

⑷当PLC控制系统不能投入工作时切除PLC控制系统，

合上控制开关K,投入继电器逻辑控制系统就可以进行机组

的开机和停机操作。

A、例如1号机开机操作：开启液压泵，手动将事故门

升至全开位置；主机开关、励磁柜开关“现地”位；主机开

关手车“工作位”。合主机开关，1QF闭合，1XK限位开关

闭合态，继电器1KM得电，并接在原有1KA4上的1KM常开

接点闭合，电磁换向阀YV13线圈得电，同时1KM的常开触

点接通电磁换向阀YVO建压线圈，工作门开始升起；当工作

门开启到位时1XK断开,继电器1KM失电，进而电磁换向阀

YV13、YVO线圈失电，工作门停止上升，开机过程完成。

B、1号机停机操作：当机组需人为停机或保护自动停机

时，主机开关跳闸，1QF常闭触点接通，继电器1GM得电，

并接在原有1KA5常开触点上的1GM常开触点闭合，电磁球

阀YV14线圈得电，工作门自动下落。检查工作门关闭后将

手车拉至试验位置电磁球阀YV14线圈失电，停机结束。

⑸在停机或故障跳闸时无论在PLC控制状态，还是在继

电器逻辑控制状态，当值班人员发现快速门因故不能关闭时

可在控制室的LCU站合上控制开关K,按下相应机组的紧急

关门按钮即可让工作门、事故门同时下落，不需要值班人

员到达现场进行应急处理，达到及时排除故障的目的；

否则会因快速门不能及时关闭给机组的安全带来严重威胁。

根据快速门的闭门速度计算，按下按钮26秒到30秒之间即

可确保快速门的可靠关闭。

4要注意的问题

作为快速门控制系统的应急备用，为了使二次回路尽量

简单明了，减少改动量，以下两点需要在使用时稍作注意。

⑴在PLC程序控制时事故门的全开信号有PLC判断输

出的硬接点去接通电机合闸回路，在此不设自动转换，只要

在主机开关柜端子排上预先短接16号17号端子即可，事故

门是否开启通过人为判断。

⑵使用应急备用方案时要在一切准备完毕后再将手车

推入工作位，然后合闸；在停机完成后要及时将手车拉至试

验位，这样可以减少工作门电磁球阀的带电时间。

5结束语

刘山站是南水北调东线工程的重要梯级工程，对控制系

统的可靠性、安全性有着极高的要求。在东线工程建设形成

送水能力后哪一级泵站都要确保其可靠、及时运行，否则会

给向北方送水的任务带来影响。因此对沿线梯级工程控制系

统的可靠性提出较高的要求。笔者认为刘山站快速闸门控制

系统存在安全隐患，有必要对控制系统进行适当的改造，以

使机组在不利的条件下实现正常开机，发挥工程的社会效

—

o

快速闸门一般设置在水轮机进水压力钢管进口处，能在

2min内在动水条件下关闭闸门截断水流，是防止水轮发电

机组发生飞逸事故，避免事故扩大的重要技术保障。丰满三

期扩建工程是利用大坝左岸泄洪洞,安装2台单机容量为140

MW水轮发电机组，分别供水。在水轮机蜗壳进水口前各设置

了1扇参数为mXm平面定轮快速闸门，起升机械采用液压

启闭机。

篇三：闸门自动化控制

西门子S7-200PLC在船闸闸门自动监控系统中的

应用

1.引言

随着科技发展和社会进步,在我国的水利事业中计算机

监控技术已被广泛应用于泵站监控、船闸监控、闸门监控、

变电站监控等方面。在船闸自动化监控方面，可编程控制器

（PLC）技术较为成熟地应用使得船闸监控系统也逐渐趋于

完善。PLC具有可靠性高，开发周期短，使用操作方便、便

于现场编程调试等特点。船闸自动监控系统在运行时能根据

控制要求手动或自动启闭闸门、监测闸室上下游水位及闸室

内水位、监测各闸门闸位、定开高启闭闸门、监测系统设备

状态。

本文根据中山东河水利船闸自动监控系统的设计、调

试、运行实践，提出船闸自动监控系统的设计原则和方法。

经工程的运行检验证明是可行的。

2.船闸闸门自动控制系统构成

系统的组成

中山东河水利船闸监控系统监控中心建在水利枢纽监

控中心室内。系统由一台远程控制计算机、一台上位机、一

台网络报警打印机、两套由PLC可编程控制器组成的现地监

控单元、现地操作单元、数据采集系统及执行机构、上下游

水位传感器及闸位传感器等设备组成。见系统构成图见图1:

图1:东河船闸控制系统方案

系统的监控范围

♦船闸上、卜闸首闸门自动监控；♦上、卜游及闸

室内水位自动监测；♦闸门位置及状态的实时自动监测；

♦启闭机房设备状态的实时自动监测；♦通航灯的自动

控制；

3.船闸闸门自动控制系统的设计

系统的设计原则与要求

（1）实用性与先进性。在方案设计中特别强调系统的

实用性与先进性相结合。在确保实用效益的基础上，采用成

熟的自动控制技术、计算机技术、安全防范技术。

（2）可靠性与安全性。根据《水闸技术管理规程》

SL75-94.《水闸工程管理设计规范》SL170-96等规范要求,

选用合理设备，设计高

可靠性的软、硬件控制系统，使船闸的控制更安全可靠。

（3）经济性和可扩展性。在满足系统设计要求的前提

下，选用性价比高的传感器设备、监控