无人值守的自动控制式新型水闸技术分析

岳全泉

（广州市番禺区协同水利水电建设工程有限公司，广东广州 511400）

0 引言

对于水闸结构本身来说，在自控系统的实际运行过程，一方面要能够精准获取各类信号，从而让水闸结构可以通过对于相关信息的取得获得基础性的运行指令，另一方面要能够做出专业的响应动作信号，让水闸结构可正常运行。

1 自动控制式新型水闸的构成

水闸结构的主体部分为闸室区域，其中闸室内部设置的结构包括底板、工作桥以及启闭机，从而形成了活动机构，在该系统的工作过程，可以通过对所有硬软件设施的使用，让水闸中的主体结构可以活动[1]。

本工程以计算机控制为主、常规控制为辅。要求自动化监测与控制系统设计原则是：经济实用、安全可靠、技术先进、易于维护。因此对相关要点展开分析：

（1）设计目标：无人或者少人值守，日常运行控制完全借助自动化系统实现，通过获取各项信息与参数，发出控制指令。

（2）分层结构：采用两层配置结构，包括现地控制层与集中控制层，同时构造遥信、遥测、遥控以及遥调的整体控制系统。

（3）系统资源配置：自动控制系统退出时，要直接调派该系统的专业管理人员，让其观察工程现场，只有在满足系统开机条件时，方可按照操作方法开机。

（4）安全保障方法：在系统中要配置冗余设备，在某设备故障时，备用设备立即投入运行，且该系统要具备自动纠错能力，可使用控制汇率或者硬软件系统，分析该方法的工作信息，之后给出该系统的控制结果。

（5）设备选用：在控制系统配置过程，考虑到设备的先进性、完备性、开发性和可扩充性，核心硬件可采用国外优质设备，对于线束、端口等设备，可选用国内优质产品。

（6）系统原则：经济实用、性价比高。

（7）运行性能：可维护、统一标准、统一管理规范、人机交互界面合理。

（8）环境抵抗能力：防雷电和抗干扰。

2 无人值守的自动控制式新型水闸设计方案

2.1 自动控制系统任务

基于无人值守思路下的自动控制系统建设过程，首先是能够在闸门出现卡滞时，让启闭机的螺杆结构可以向下运动一段较小距离，同时欠流继电器动作，确保水闸结构中的启闭机处于安全运行状态。

其次通过对载荷重量传感器发出的信息进行分析，实现对当前载荷总量的精准测定，控制启闭机设备的载荷重量信息，让系统获得自主化的升级与改进效果。

最后是水闸动作响应，根据当前已经获得的相关数据，将获取的测量信息由自动控制系统所识别，发出系统控制指令，让水闸结构做出正确响应动作。

2.2 自动控制方案选择

在系统建设过程，首先要配置传感器，可以主动分析水闸结构当前运行状态，与设定参数进行对比。其次要建立多个功能模块，可分为数据存储模块、数据产生模块和数据利用模块，借助PLC控制系统，和水闸硬件关联，之后给出控制指令。最后是被控对象其他设备配置，要能让启停机可以接收基于PLC控制系统发出的指令。

2.3 自动控制系统构造

自动控制系统要根据PLC控制系统的相关要求，实现对整个控制体系的配置，具体的设备控制流程图如图1所示。

图1 水闸自动控制系统运行流程

行程开关可以测量电路参数，将信息直接提交给继电器，该指令可被PLC控制器接收，之后该系统使用已设定的参数实时显示信息，同时可借助参数分析水闸接口所需要做出的响应，将相关控制信息直接传递给静态型继电器，继电器可作用于涡轮蜗杆结构，使得启闭装置做出响应[2]。

2.4 自动控制系统配置

自动控制系统的配置过程，要根据该系统的本身精准性要求，实现对传感器、核心控制部件以及被控对象的加入。传感器要根据运行原理、运行功能等，在相关区域合理配置，让传感器收集数据。加入核心控制模块过程，要根据功能在其中加入相关软件，实现对模块高效应用。对于被控对象，通过静态型继电器，可以完全根据控制指令做出响应动作。

3 无人值守的自动控制式新型水闸实施方法

3.1 系统传感器配置

系统传感器要实现对电力系统的监管、相关数据的分析和记录等，检查当前供电系统中的电力参数，由控制中枢分析是否存在问题。从当前传感器表现上来看，要根据该传感器运行要求和原理，实现对所有参数的选择，同时直接提交给当前已经建立的PLC控制系统中枢，在后续的运行过程，通过对该参数的使用，详尽分析运行状态。

3.2 控制中枢配置

在控制中枢的配置过程，首先要根据该系统的运行状态，实现对所有参数的控制。其次要根据控制中枢的功能体系，实现内部运行逻辑的交互。最后是对于控制体系的合理变革。在具体配置过程，需要建立专业的控制计算机，同时采用冗余配置思想，一台计算机发生故障时，备用计算机立即投入工作。主机中枢功能包括对整个工程计算机控制系统和数据库管理，在线或离线计算功能，各种图表、曲线的生成，事故、故障信号分析处理。运行值守人员通过监视器的图形化画面，进行整个工程运行监视、控制和数据库报表管理。

计算机控制系统采用分层分布式的开放型结构，控制系统分两层，即集中控制层和现地控制层。

对于集中控制层，该系统配置在副厂房的中央控制室，网络技术为100Mbps的快速以太技术，通信协议为TCP/IP技术，从而形成开放结构的网络系统。在设备选择中，包括2台计算工作站、1台网络信息交换机、1台激光打印机、1套GPS系统以及语音告警系统。

对于现地控制层，在其中配置LCU控制柜，1#机组的控制柜控制两台工作机组，2#公用控制柜控制水位显示设施、告警设施以及网络设施。

对于图像系统，可细分为4个子项目，包括前端设施、信息传递设施、系统控制设施、信息的展现与记录设施。其中前端设施包括彩色搞分辨率摄像机、云台以及室外空间防护设备，以获取并采集图像数据，本工程中的摄像机为高性能彩色摄录机；对于信息传递设备，需要分析信息的传递距离和图像质量，之后配置专业的线缆与接口设施，从而让视频信息被传递到控制中心中，且这类数据与信息可经过压缩处理，以专业方法与路径传递到信息处理点。对于系统控制设备，应用高性能的硬盘录像机，其中主机负责设备和图像设备、云台、系统可区分和分组同步、图像检索以及处理等多项功能；对于信息的显示与记录设备，要根据图像的展示需求，在其中合理配置图像展现设备，包括监视器、投影机与显示器等设施。

3.3 控制指令使用

控制指令的最终作用对象是当前该系统中存在的启闭装置，在该设置的使用过程，要在其之前配置信号的接收装置，该装置的作用是可以获取控制系统发出的控制指令，并被稳定型继电器所识别，之后根据其中存在的电流参数和电压参数，让启闭机作出响应，继电器的高压端可以直接让该设备的活动机构运行，实现对蜗杆螺杆的状态控制，该系统的运行原理图如图2所示。

4 结论

图2 启闭机系统构成

综上所述，无人值守的自动控制式水闸系统运行过程中，所需要选择的控制思路为PLC控制系统，在其中要加入行程开关、开度仪等，通过相关信息的获得，让取得的测量结果直接调配到已经构造的控制中枢内。该体系的后续工作阶段，可以对这类信息直接展示，让建立的控制工作模块可以处于有序运行状态。