灌区水库闸门自动控制柜

1.1 设计依据



GB3453 《数据通信基本型控制规程》


GB3454 《数据终端 DTE 和数据电路终端设备 DCE 之间的接口定义》GB2318 《操作系统标志》

GB2887 《计算机现场技术要求》GB7450 《电子设备雷击保护规则》GB7260 《不间断电源设备》GBJ138 《水位观测标准》

DL/T578 《水电厂计算机监控系统基本技术条件》IEEE 《电气和电子工程师协会标准》

GB50171 《电气装置安装工程盘、柜及二次回路结线施工及验收规范》



GBJ42-81《工业企业通信设计技术规定》GA/T75-94《portant;">防范工程程序与要求》GB/T16676-1996《portant;">防范工程设计规范》

《公共portant;">防范工程管理暂行规定》

监控设备均按照有关规范、规定、标准、总体设计报告中的有关技术指标进行，当技术指标、规范标准之间有差异时，按技术要求高的标准执行。施工期间如遇有关规程、规范的修订或新的规范 颁布，则以新的规程规范为准。

1.2 设计原则
系统设计时遵循下述原则：

1、控制系统简单可靠，高度冗余，操作灵活，维护方便。

2、充分体现系统的，并且把设备的长期可靠运行，系统配置和设备选型符合计算机及 PLC 发展迅速的特点，充分利用计算机、
3、人机接口功能强大，操作方便、简单、直观。

4、采用模块化结构设计，便于维护和系统升portant;">级。

5、结构设计新颖、美观，充分体现。

6、系统的设计和制造符合规范和相关标准。

7、选用的设备可靠性高、适应恶劣环境且系统portant;">防雷抗干扰能力强。


1.3 环境条件
a.室内环境(监控portant;">中 心、启闭机等)：运行温度为 50C～400C，相对湿度为 30%～90%。 b.室外环境：运行温度为-300C～450C，相对湿度为 30%～90%；

c.电磁环境：监控portant;">中 心、配电室及启闭机房等除钢筋混凝土结构外，无任何特殊的电磁屏蔽。 d.电源环境：三相交流 380V±10%，50Hz±2%，中性点接地电源；

单相交流 220V±10%，50Hz±2%电源。e.接地环境：系统接地可使用水库公用接地网。


闸门自动化控制系统闸室配现地 PLC 控制柜及系统连接网络。

a． 现地控制单元：PLC 柜进行信号采集。PLC 柜上可选择三个控制方式：手动、自动、和远程。

b． 系统网络：各现地监控单元采集其所属各类监控信号，现地控制单元对外接口为网口。

2.2 系统详细功能描述及性能指标：

1)现地控制单元

闸门现地控制单元主要完成数据采集与处理、检测、控制与调节、人机接口与通信等功能。闸门

现地控制单元可手动实现闸门控制，也可实现与闸门监控portant;">中 心进行网络数据通信，接收控制指令并对闸门

发出启闭信号；并通过传感器接收闸门现场信息，向闸门监控portant;">中 心反馈闸门现场运行工况、故障信号等信

息。

●硬件设备：

由 PLC 控制柜、传感器等设备构成。负责采集、传输系统的各种参量，并对机电设备进行控制。PLC

选用施耐德品牌产品。闸门的开度通过专用传感器设备组网与 PLC 的进行通讯，数据在开度仪上显示。采

用这种结构可以减少和提高数据采集的。PLC 模块通过网口与闸管所的上位机进行通讯。PLC

（可编程逻辑控制器）是测控终端站的关键，负责采集数据和实现控制，可根据监控终端的采集数据和控

制设备的数量不同而配置相应的规模，也利于将来系统的扩展。

●软件设备：

由 PLC 编程设计软件、上位机软件构成。负责可编程控制器的管理及系统中各种数据的分析和处理等

工作

具体功能描述如下：

(1)数据采集功能

①可采集闸门开度信号

测量范围：0-20M；分辨力：1CM；

②可采集每孔闸门开关量输入：闸门行程开关限位接点、闸门开度荷重测量仪位置接点、控制开关转换接

点及故障信号引入接点；

③状态量采集

a. 闸门上升或下降接触器状态；

b. 闸位行程开关状态；

c. 启闭机保护装置状态；

d. 操作按钮和开关状态；

e. 电动机过流和缺相故障；

f. 闸门上限、下限限位信号。

G. 闸门荷载状态保护。

(2)闸门控制功能

①手动控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“手动控制”，即可通过机旁控制箱面板上面

的“上升”“下降”“停止”按扭对闸门进行操作，此种模式下只有按扭限位开关参与控制。优先于“自

动控制”和“远程控制”

②自动控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“自动控制”，该状态下开度仪、PLC 等现场

自动化设备参与逻辑控制。在闸门运行过程中，现场操作员可通过开度仪和相应指示灯实时观测闸门运行

状态。当闸门出现越限（超越上、下限）、荷载超载、电机过流、缺相等故障时，闸门自动停止运行。“自动控制”

优先于“远程控制”；

③远程控制（预留）：PLC 通过以太网接收闸门监控portant;">中 心工控机的指令，自动完成闸门的开启或关闭。

将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“远程控制“，即可通过上位机操作闸门自动开启/关闭到

位置。操作人员将通过计算机的操作界面发布闸门运行指令，并通过网络接口下达到相应闸门监控站的

PLC。PLC 在接到传来的控制命令后，自动启动闸门运行，并控制闸门运动到值。在闸门运行过程中，

上位机可实时采集闸位信息及查询来自 PLC 的闸门运行状态信息，使portant;">中 心站操作员在计算机上实时掌握闸

位信息，以便实现定闸位控制，并可实时掌握闸门在运行过程中的状态。

④控制互锁功能：闸门控制时，二次回路中加入必要的互锁条件，同时在 PLC 程序中也加入必要的互

锁条件，以portant;">防止闸门误动作。

(3)信号显示

在现地控制屏面板设置一些相关信号灯

①闸门状态(开、关、停)指示；

②闸门位置 (上限、下限) 指示；

③控制屏上的开度仪实时显示闸门开度值、荷载值；

④电机过流、缺相指示

⑤控制柜电源指示

⑥操作模式指示

(4)数据远传

闸门现地控制单元通过网络接口由交换机将有关信息上传。

(5)功能设计

在闸门运行过程中，当系统发生故障时，能够立即，并可根据需求和实际情况手动或自动终止当

前闸门运行操作。闸门现场操作人员通过现场操作控制的相关信号灯可实时掌握故障的发生，并且故障信

号通过网口上传。

常见故障内容如下：

电机过流、缺相、荷载超载。

Ø 闸门运行超上下限、荷载超载


闸门荷载超载。当闸门运行过程中异物卡portant;">死闸门，安装在闸门上的荷重传感器立即断开主回路，同时向 PLC

发布信号，使 PLC 发布停止指令，并发布信号；在现场自动控制时，由开度仪发出停止命令和报

警信息，或在发布时，手动停止当前闸门操作。

2.3 通信系统
系统方案信息流向说明如下

Ø 各闸门在现地通过现地控制柜控制闸门启闭。

Ø 闸门开度信息、荷重信息、上下限位信息、电动机过流缺相信息、闸门状态传输到各闸门现地控制单元，通

过 PLC 将信息传输到闸门监控portant;">中 心站。 在超限时，由现地控制单元自动完成闸门锁定功能。

Ø 闸门监控portant;">中 心的上位机能通过网络通信方式接收由现地控制单元传输来的各闸门的工况数据。

Ø 闸门监控portant;">中 心的上位机能通过网络通信方式控制现地控制单元的闸门启闭。

通信接口说明如下：

上位机与 PLC 之间采用网口进行通信；

2.4 避雷措施

a.室外接入 PLC 的控制信号应加装信号避雷器；

b.信号输入输出均采用光电。

c．电缆铺设采用穿钢管portant;">防雷铺设。

2.5 系统的性和可靠性保障措施

a.保障仪表、仪器的稳定性、可靠性和性：仪表、PLC、PC 机、通信器件、小型元器件均

b.整个系统设计的合理性:系统采用成熟的、高可靠性的以太网作为系统的控制网络,以高可靠性的

PLC 控制核心,保障了数据传输、数据处理的可靠性和及时性;

c.软件系统的可靠性:在硬件系统可靠性的基础上,软件系统也要用各种可能的互锁条件进行处理、发

送数据。将可预知的和不可预知的错误均进行相应的处理,提高软件系统的可靠性、抗干扰性和模糊分析

处理能力;

d.保障电源的稳定性和性:二次回路采用直流供电，在闸门启动过程中可能会造成供电回路的电

流、电压的波动过大，由此将会导致控制回路中的仪器仪表的故障率增大，使得整个控制系统的可靠性大

大降低。为了避免这种情况的出现，为此我们特别设计的控制柜采用直流屏供电，使得整个控制回路的电

源和一次回路的主电源，大大增加了本系统的稳定性和可靠性。

e.保障电机的可靠性和性:用热继电器器实时监测电机的电流,以预portant;">防电机过载、过压、欠压、缺

相、堵转运行,从而预portant;">防闸门发生故障,当发生故障时软件和硬件均进行相应的处理; 配置使用智能电机保

护器，智能电机保护器在闸门运行过程中可以自动判断电机的荷载，，避免电机的过载、过流、欠压运行，

从而限度的保证闸门及电机运行的性和可靠性。

f.整个系统的有效可靠接地,采取切实有效的portant;">防雷措施，保证了系统在恶劣环境下的正常工作。

3、售 后服 务承诺与培训方案

1) 产品交货时提供如下zui终文件

（1）系统框图和说明。

（2）所提供设备的技术特性详细的资料和框图。

（3）所提供设备的原理图。

（4）逐条说明数据采集系统功能。

（5）通信网络技术参数和详细说明（包括数据总线结构，通信介质，通信规则等）。

（6）闸门监控系统外接电源的型式，电压和允许偏差范围，以及接地电阻和接地方法的要求。

（7）各接口板的技术性能和详细资料。

（8）数据网络的技术性能和详细资料。

（9）设备接线图。

（10）外部电缆连接详图。

（11）材料清单。

（12）软件文件：

（a）闸门监控系统编程语言的编译程序的工作手册和目录清单；

（b）闸门监控系统的基本软件清单和工作手册；

（c）闸门监控系统的应用软件清单和工作手册；

（d）系统软件和硬件诊断和维护程序清单及详细说明；

（e）软件清除故障程序的目录清单和详细说明；

（f）闸门监控系统软件程序清单及详细说明。

（13）若承包方的方案与招标文件不同，应解释其原因并详细说明。

（14）使闸门监控系统成为完整系统所需要的其他设备的资料和数据。

（15）培训方案和内容的详细说明和培训教材。

（16）安装说明书

（17）运行维护说明书

（18）现场试运行步骤和验收试验说明书

（19）系统使用操作说明书。

2) 我方将提供及时、迅速、优质的服 务，迅速快捷地提供货物的备品备件，并保证采购人能够及 时买到

货物所需的备品备件和易损件；

3) 技术支持和人员培训

①培训时间：1 天

②培训对象：系统维护人员及系统使用操作人员

③培训内容：系统的总体构成和基本原理，遥测信息采集、通讯、处理的维护与管理，常见故障分析

与解决，应用软件的安装、配置及数据的备份与恢复；

4) 我方派有能力、有经验并对本系统熟悉的人员到现场指导安装和试运行，并负责调试和验收。

5) 我方派员对设备和安装质量、设备试验和试运行负责。在安装过程中如发现安装质量不符合要求，立

即书面通知买方。否则，由安装质量问题引起的质量问题由我方负责。

6) 提供的所有货物，保修期按现行规定，保修期内除人为因素损坏外，portant;">免费维修；

7) 当系统或设备出现故障时，在接到业主通知 4 小时之内作出答复，并 48 小时内赶到现场，进行对系统及

软件的检查、维护处理工作；

8) 为系统提供设备终身维护和升portant;">级。

9) 标志、包装、运输和储存

①标志

我方提供的产品均有如下标志:

Ⅰ产品名称及商标

Ⅱ制造商名称

Ⅲ制造日期和出厂编号

Ⅳ标志

②包装

Ⅰ产品有内包装及外包装，包装箱有portant;">防潮、portant;">防雷、portant;">防震等措施。

Ⅱ包装箱符合有关规程规定。随同该系统出厂的附件及文件、资料装入portant;">防潮文件袋内，再放入包

装箱中。

附件及文件包括：

（1） 装箱清单

（2） 装箱文件、资料清单及资料

（3） 全套图纸

（4） 产品合格证

（5） 产品使用说明书；调试维护说明书

（6） 按规定提供的备品备件、安装附件等

（7） 外购件的原理说明书

Ⅲ对portant;">防震、portant;">防挤压有特殊要求的设备、仪器及仪表作单独的、特殊的包装。

Ⅳ包装能够满足有关规程规定的运输要求。

③运输

我方提供的产品运输符合有关规程规定。

④储存

Ⅰ我方提供的设备适合在环境温度-25℃~+70℃，湿度不大于 80%，无腐蚀性和性气体的室内储存。

Ⅱ我方指明设备存储期限及超过规定期限后应采取的措施。