闸门群集中控制软件编制

朱元彩,渠慎超,陈 蔚,赵雪莲

（1.徐州凌特自动化工程有限公司,江苏 徐州 221009; 2.淮北职业技术学院计算机系,安徽 淮北 235000）

1 闸门群集中控制软件现状及研发新一代软件的必要

目前在水库、水电站、船闸、拦河坝等水利工程中，均设有数孔至几十孔的闸门，这些闸门起到调洪、泄洪、蓄水等作用，其测控功能的实现更是影响到相关水利工程功能能否实现，因此作为操作灵魂的闸门群集中控制软件（以下简称软件），就需要既实现科学合理的控制流程，又需要为使用者提供友好快捷的操作界面。

当前大多国内外闸门群集中控制软件仍存在着一些弊端，如：

（1）实现的操作界面单一，虽然操作便利性能保证，但不能友好地模块现场情况，无法与软件界面产生共鸣；

（2）软件提供的管理功能较弱。只能提供较少的报表、没有或仅具备一些简单的数据分析功能；

（3）对权限的管理简单，一般就是分成固定的几级权限，不利权限细化。同时日志管理简单，对事后追忆造成一定的困难；

（4）功能人性化不足，不能为用户提供良好的操作体验。

笔者在总结国内外相关软件技术经验的基础上设计并实现了全新的闸门群集中控制软件，全面解决了旧版软件的弊端。

2 主要功能

为简便起见，本文叙述的控制对像设定为卷杨式启闭机。对液压式启闭机，控制流程一致，但需对液压启闭机的油温、油压等参量进行额外的监测及报警处理。

作为闸门群的集中控制软件，以下功能是必须实现的主要功能：

（1）闸门启闭机控制功能：软件需要在界面上设置启闭机的控制按钮，以实现对闸门的开、关、停操作。这个操作的完成可以通过通讯将计算机得到的操作命令传递给现地控制柜中的PLC或智能仪表，通过PLC或智能仪表的触点输出引发相应继电器动作，实现闸门启闭机的正转、逆转及停转，也就实现了闸门的开、关、停操作。

（2）闸位开度检测、荷重检测及相应数据处理功能：现场设置有与启闭机联动的开度传感器，常规采用旋转编码器安装与启闭机卷筒同轴转动，开度传感器输出到PLC或智能仪表中。荷重的检测是通过荷重传感器来取得。荷重传感器一般输出为mV级模拟信号，加上变送器可以转换为4－20mA电流信号，可直接输入到PLC或智能仪表。闸门开度及荷重数据在PLC或智能仪表中解析出来以后，即可通过通讯传递给闸门群集中控制软件，完成界面模拟与显示以及数据的相应处理与保存工作。

（3）报警及保护功能：软件主流程中必须时时检测系统各部件状态及各类测量数据的有效性。异常情况下，应该根据预定流程，完成对数据正常性的判断，以在异常时触发声光报警及急停等操作。

（4）多种闸门控制模式支持。在通讯与现地控制柜的支持下，软件可能实现多种闸门的控制模式，包括：1）按开度或流量预置控制闸门开启开度。软件通过闸门控制界面中的开度预置输入框来获得开度预置数据，通过通讯传递给现地控制柜中的PLC或智能仪表，这样在闸门动作开始后，现地的PLC或智能仪表即可判定闸门是否运行到预置的开度值并决定是否停闸。流量预置要稍微复杂一些，需要根据闸门的具体设计来建立相应闸门的流量模型，然后根据这个模型得到开度关于流量的反函数，即可按开度预置的控制方式实现控制；2）全闸门监视、单闸门控制、双闸门控制、多孔任意组合控制。测控中，需要用一个界面将全部闸门的升降状态、开度值及荷重值等参量直观地显示出来，这个界面称之为全闸门监视。可以单独操作一孔闸门，并会将当前所选闸门的信息详细显示出来，这个界面为单闸门控制界面。闸门控制中，一般为了平衡闸门底坎压力，会按照对称的原则来进行闸门操作，这时就需要用到双闸门监控界面，这个界面下，可以选取预定分组来进行同时开、关操作。另外，在需要大批量地进行闸门操作时，可以通过一个任意闸测控界面来进行。任意闸测控时，可以先选择操作的范围，然后设置开度预置值或者流量预置值；3）急停支持：急停在硬件上，是通过控制控制回路上的一个电可操断路器来实现的。软件发出急停命令后，通过通讯到达现地柜，PLC或智能仪表即可输出控制触点，操作电可操断路器动作。

（5）自动控制功能。这个功能包括中控室集中控制和远程监控。其中远程监控是通过以太网来完成，可以是局域网，也可是广域网。软件支持花生壳等动态域名解析，也支持静态IP直接测控。当然，对于网络远程监控，实现较强的安全验证机制是保证安全测控的前提条件和必要实施内容。

3 辅助功能

（1）部分重要监控对像支持数字监控与视频监控同画面显示。软件支持通过视频卡将现场视频与测控的数字参数一同显示的效果，这样能保证操作员操作与闸门响应一致。

（2）多媒体人机界面及语音广播提示操作导航功能。软件中采用了大量Flash动画来模拟闸门动作、指示灯变色等，并且采用了现场照片作为底图，加上多媒体语音提示，即增强了界面友好，又提高操作人员的认知感。

（3）安全及权限管理方面，笔者实现的闸门群集中控制软件将软件中所有操作均设立为独立的权限。

（4）数据管理功能主要有日志记录与分析查看、报表生成与打印、自定义报表编辑、历史数据曲线描绘与打印、数据库管理等，均为系统必要的管理功能。

4 结束语

笔者采用VB.Net语言结合WindowsDNA架构实现了新闸门群集中控制软件，软件解决了当前大多数国内外闸门群集中控制软件的弊端，提高了界面友好程度，实时性高、管理功能强大，能为用户带来极好的操作体验。目前，本系统已经用于国内十余个水利工程，包括水库、船闸、水电站等，受到业主的极大欢迎，取得了非常大的社会效益。

[1]李振,朱元彩,张超,陈蔚.数字化测控与视频监视结合实现闸门的安全监控[J].宿州学院学报,2010,25(08).

[2]王言锋,朱元彩,石琳.Flash动画在工控软件中的应用[J].电脑编程技巧与维护,2011(08).