闸门远程自动控制系统在位山灌区的应用

2012-09-04 14:23张体刚王爱苹
地下水 2012年6期
关键词:控制柜干渠闸门

张体刚,王爱苹

(山东省聊城市位山灌区管理处,山东 聊城 252000)

位山灌区始建于1958年,1962年停灌,1970年复灌。渠首设计引水流量240 m3/s,控制聊城8个县(市、区)85个乡(镇)的36 hm2耕地,形成了以2条输沙渠、2片沉沙区和3条干渠为骨干工程的灌溉网络体系,是黄河下游最大的引黄灌区。2003年位山灌区被水利部确定为全国大型灌区信息化建设试点单位。目前,灌区管理现代化与调度系统建设已全部完成,实现了水(雨)情自动采集测报、灌区无线网络、无线视频调度及部分闸门的远程控制,初步实现了办公自动化,灌区网站、基础数据库、实时数据库等建设也已经完成。

二、三干渠节制闸是干渠的渠首闸。二干渠节制闸建于1960年10月,2孔,每孔宽度为6 m,设计流量为65 m3/s,启闭设备为卷扬式。三干渠节制闸建于1960年10月,经多次改建形成了现在的5孔,每孔宽度为4 m,设计流量为80 m3/s,启闭设备为10 t螺杆式。1970年灌区复灌以来,节制闸启闭设施存在系统功能不全及老化等问题,不能适应灌区“高水位、大流量、速灌速停”灌水模式的实施。为此,灌区对两座节制闸基础设施进行了逐渐完善,安装了闸门远程自动控制系统。

1 闸门远程自动控制系统概述

位山灌区闸门远程自动控制系统实现了闸门远程、自动启闭,同时还保留原有现场手动启闭方式。系统由中心控制部分和各基层管理单位控制部分组成,两者通过无线网络实现互连。各基层管理单位控制部分由现场ScadapackPLC控制柜、所内通讯控制箱组成。现场控制柜负责相应闸门的启闭、闸位的测量显示。所内通讯控制箱负责通讯和在自动状态下控制闸门的启闭。管理处中心控制部分通过工控机远程控制各管理所的闸门,并显示闸位和状态量。闸门远程自动控制示意系统如图1。

2 控制柜电器控制及工作原理

闸门启闭电机为三相异步电动机,并配有电机保护功能,有效实现了电机本身的短路、断相、过载等非正常工况的保护,实现了闸门启闭精确高度的控制和闸门上、下限水位的控制。当电机处于正转状态时,按反转按钮不能使电机反转,必须先按停止按钮,使电机停止后,再按反转按钮才行;反之也是如此,即要使电机从正转转为反转或从反转转为正传,中间必须经过停止状态,这样就不会由于按错按钮,使电机运转方向突然改变而产生工作设备的损害。

ScadapackPLC可编程控制器有两个 RS-232和一个 RS-485串口,其中一个 RS-232串口连接现场控制柜小触屏,另一个 RS-232串口经 A620转换成 RS-485,经由 TCF-142光纤收发器连接管理所触屏箱,RS-485串口经由TCF-142光纤收发器连接管理所,通过无线网络实现处机关的远程控制。闸房控制柜工作原理如图2。

图2 闸房控制柜工作原理

3 软件操作

直接在电脑中操作闸门运行系统,进入干渠闸门自动化控制页面,点击系统登陆条框,弹出一个系统登陆菜单,在管理员口令中进行相应的确认。点击相应的干渠闸门控制条框,进入闸门自动化控制界面。由于进 行了系统的登录,此时的控制界面已被激活,并且在控制界面中会显示闸室的温度。如果没有系统的登录,控制界面是一个死面,是不可用的。在控制界面被激活的情况下,进行闸门调控,必须进行手动与自动的切换(一般默认情况下自动化操作系统处于手动功能的状态),如果在切换自动状态后,没有命令执行,闸门自动化控制系统又将会在30 s后自动切换到手动状态。每孔闸门都有模拟闸门图,上升、下降、停止按钮,并且配有相应的指示;闸位数值框(显示有0.00 m);闸门上、下限位指示灯(下限位设置为0.00 m,上限位依据实际情况而定)。点击上升或下降按钮,就可自动执行相应的命令,有指示灯发亮,模拟闸门按比例的大小有上或下的状态,待达到调试要求时,点击停止按钮就完成了闸门自动启闭的一个过程。闸门启闭高度通过超声波变送器来完成,它的高度确定有两种方法:一是操作员可以在闸位设定框中直接键入闸门启闭高度的数值,然后进行数值的确定,待闸门达到设定数值时就会自动停止;二是操作员可以直接点击闸门界面中的上升(下降)按钮,此时闸位数值框中会以1 cm的数字而变化,待闸门到达调度需要时,点击相应的停止按钮就可以自动完成整个操作。闸门自动化操作系统实现了闸门启闭数值的精确程度,从而使灌区能够更好地输水和控制水量。

4 应用效果

4.1 保证了闸门的安全运行

以往工作人员在操作过程中最担心的事情就是启闭机被顶起,其情景使人惧怕,闸门启闭设备不能正常使用所带来的后果更是使人烦恼,该关的闸门关不上,该提升的闸门提不起来,给灌区的输水工作带来严重问题。自动化的使用配有电机保护功能和闸门上、下限位开关的设置,其安全的可靠性达100%。

4.2 提高了工作效率

就卷扬式闸门而言,一个提升的过程至少需要三个人轮番作业,在需用时间上更是不定。现在只需一个操作人员在室内利用微机几分钟就可以独自完成全部工作,大大减轻了劳动量,解放了生产力,完全适应灌区“高水位、大流量、速灌速停”的输水灌溉措施。

4.3 能准确达到闸门的开启位置

比如:给你一个1.66 m的数字,操作员以往在执行的过程中只能凭目测去判断、估计,得到的数字误差往往较大,这就造成调配流量的指令不能得以具体实现,也给灌区的安全输水工作带来新的问题。现在操作人员可根据确定的闸位高度利用微机操作就能精确的将闸门高度自动提升到1.66 m,微机显示屏和控制柜触摸屏上同步显示闸门高度使人一目了然,闸门提升精度达到99%。

4.4 给合理调配水量带来了效益

系统的实施可将干渠水的有效利用系数提高5至10个百分点,年节水达3 000余万 m3,避免了调配流量的忽大忽小,对有效控水、节约用水、科学管水都有极其重要的作用。

[1]邵杰,刘萍.单片机与调制解调器接口通讯.雷达与对抗.1998.2.

[2]周建国,曹炬,姚金斌.单片机与 PC机实现电动闸门控制系统设计.计算机自动测量与控制.2001.9.

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