闸门控制需求分析

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一、闸门现地控制单元 
闸门现地控制单元一般安装在闸门启闭机房或者系统配电中心，由可编程控制器、智能闸门测控仪、控制电器、逻辑保护电路、操作按钮（触摸屏）、状态指示灯、电流电压采集显示表等组成，成套于一台机柜内，通过接线端子与闸位传感器、荷重传感器、机械限位、闭锁保护、启闭机电机、三相交流电源进线等连接。具有以下功能： 
1、显示功能:数字显示闸位、荷重、行程设定值、荷重两极报警设定值、电网电压、运行电流等参数；提升，降落等各种运行状态指示。 
2、参数设定:通过按键设定行程值、上下限位值、荷重两级报警设定值等参数。 
3、操作闸门：通过按键可提升、降落闸门到位置。 
4、安全保护：具有数字电子限位、机械限位、负载过荷、工作超时、闸门启闭机过电流、方式闭锁等多重保护功能，确保闸门运行安全可靠。 
5、通讯功能: 
•可远程修改参数，遵循后一次有效原则；  •实时过程参数、运行状态上传；  
•接收并执行远程遥控控制命令，提升、降落闸门到位置。

 6、多种控制方式:  
•手动控制：在智能闸门测控仪、PLC计算机等设备发生故障的情况下，可手动提升、降落闸门。 
•自动控制：预置闸门行程设定值，可提升、降落闸门到位置。  

•远程控制：接收并执行远程遥控命令，提升、降落闸门到位置。 三种控制方式的优先级依次是手动控制、自动控制、远程控制。 技术参数： 
电源电压：三相AC380V ± 10%  

运行环境：－10 ～＋50 ℃， RH≤90%

测量范围：0-40m  

测控精度：≤1cm 
通讯方式：现场总线、光纤 系统功能： 
上位机是系统的指挥、监控中心，它可以与上级管理中心联网。 上海91视频色下载APP阀门有限公司主营阀门有：91视频看看簧色(91视频黄色网91视频看看簧色,可调式91视频看看簧色,波纹管91视频看看簧色,活塞式91视频看看簧色,91视频WWW免费下载91视频看看簧色,先导式91视频看看簧色,空气91视频看看簧色,氮气91视频看看簧色,水用91视频看看簧色,自力式91视频看看簧色,比例91视频看看簧色)、安全阀、保温阀、低温阀、球阀、截止阀、闸阀、止回阀、蝶阀、过滤器、放料阀、隔膜阀、旋塞阀、柱塞阀、平衡阀、调节阀、疏水阀、管夹阀、排污阀、排气阀、排泥阀、气动阀门、电动阀门、高压阀门、中压阀门、低压阀门、水力控制阀、真空阀门、衬胶阀门、衬氟阀门。通过上位机与PLC的通讯功能指挥系统运行和修改参数。 PLC是系统现地控制核心，可以独立控制闸门系统正常运行。 自动监测被控闸门开度及工况，LED显示 计算机监测记录闸门运行参数和运行状态 自动监测闸门上下游水位，并根据上下游水位调整闸门开度 根据操作规程自动控制闸门启闭 具有手动/自动转换功能 有必要联动的设备具有合理的联动功能 具有梯形连锁功能 实时远程遥控单个、多个闸门启闭定时打印、召唤打印各种运行报表自动生成日报表、月报表、年报表 可定开度自动控制、定水位或定流量自动控制 
计算各闸门过流量、合计流量及各泄水建筑累计过水总量 具有故障报警、故障位置分析处理功能 
具有操作过程查询、检索功能技术指标自动生成闸门运行实时数据库、历史数据库、事件数据库 

1、 数据采集与处理 
这部分功能包括对实时数据的采集、进行必要的数据预处理并以一定的格式存入实时数据库。通常按照信号性质的不同把它分分为模拟量、开关量及脉冲数字量等，其采集及处理方法也各不相同。 
（1） 模拟量的采集与处理 
这一类实时量包括电气模拟量、非电气模拟量及温度量，对它们的采集范围、处理方式以及各量的变化规律的变化规律各不相同，所要求的采集周期也各不相同。 
电气模拟量系指电压、电流、频率及功率、功率因素等电气信号量。非电气模拟量主要指压力、流量、水位、位移等信号量。温度量也属于非电气模拟量，出于其采集的信号是测温电阻，且其变化速度一般也比较缓慢，因此将其单列出来。其处理包括预防回路断线及断线检测功能、信号抗干扰、数字滤波、误差补偿、数据有效性合理性判断、标度换算、梯度计算、越限判断、越限报警，后经格式化处理后形成实时数据并存入实时数据库。 
（2） 开关量的采集 
开关量采集包括中断型开关量和非中断型开关量两种。中断型开关量信号指计算机监控系统能以中断方式迅速响应事故信号、断路器分合及重要继电保护的动作信号。采集这些信号并做出一系列必要的反应及自动操作。中断型开关量信号输入为无源接点输入，中断方式接收。 
非中断型开关量信号。包括各类故障信号、断路器及隔离开关位置信号、机组设备运行状态信号、手动自动方式选择的位置信号等。计算机监控系统对这些信号的采集方式为定期扫描。对信号的处理包括光电隔离、接点防抖动处理、硬件及软件滤波、基准时间补偿、数据有效性合理判断、启动相关量处理功能（如启动事故顺序记录、发事故报警音响、画面自动推出以及自动停机等）。 
2、运行安全监视 
（1）运行实时监视及参数在线修改 
计算机监控系统可以使运行值班人员通过LED对各主设备及辅助设备的运行状态进行实时监视控制及在线修改参数。 
（2） 参数越复限报警记录 
监控系统将对某些参数以及计算机数据进行范围监视，进行趋势分析，可预先设定其限制范围，当它们越限或越复*要作相应的处理。这些处理包括越限报警、越复*的自动显示、记录和打印；启动相关量分析功能，作故障原因提示。 
（3） 事故顺序记录 
当闸门发生事故时，计算机监控系统将立即以中断方式响应并自动显示、记录和打印事故名称及时间；记录、显示和打印相关设备的动作情况；自动推出相关画面；对事故原因进行分析并提示处理方法；计算机监控系统能将发生的事故及设备的动作情况按其发生的先后顺序记录下来。 
（4） 故障状变显示记录 
计算机监控系统定时扫描查询各故障信号，一旦发生故障，故障报警信号将在CRT上以为醒目的方式即时地显示出来，以供值班人员查看。 
（5） 趋势分析判断 
对闸门启闭机定子温度、轴承温度、电机电流、电压、功率、主变压器供电等进行趋势分析；对闸门上、下游水位，水闸开启高度，过闸流量，闸门实时荷重，即时流量等参数的变化趋势曲线进行分析，趋势变化速率超过上、下限值时向各工作站值守人员发出报警信号。 
3、 运行指导 
（1） 开、停机过程监视 
当开、停机指令下达后，计算机监控系统能以流程图的形式实时显示全部开、机的过程中每一步骤及执行情况，提示在开、停机过程受阻时部位及其原因，进行开环运行指导甚至闭环自动控制操作。 
（2） 一次设备操作指导当闸门一次设备要进行启闸操作时，计算机监控系统将能根据当前的运行状态及隔离开关闭锁条件，判断该设备在当前是否允许操作并给出相应的标志。 
（3）用电系统操作指导 
计算机监控系统能判断某个用电断路器或刀闸在当前是否允许操作并给出相应的标志。 
4、 控制与调节 
（1） 操作员通过操作员工作站的显示器、键盘等，对监控对象进行下列控制与调节，但不限于此。 
a. 闸门启闭；

b. 闸门开度； 
c. 闸门无功功率增减；

d. 闸门联合运行的投/切； 
e.380V、220V及以上的断路器及0.4KV用电的进线开关的合/分及闭锁；

f. 各辅助设备的操作；

g. 各种整定值和限值的设定；

h. 计算机系统设备投/切； 
i. 报警复归：当运行人员已了解事故或事件的情况后，可对报警信号手动复归； 
j. 能提供设备安全标记系统，可由操作员手动或应用程序自动实现禁止对被选中设备的控制。 
计算机监控系统能根据设定的流量及当前的运行状态及各闸门各自的特定情况确定当前各闸门的*启闭顺序，根据闸门运行要求按顺序实现自动开、停机操作，同时还可自动调整每台参加联合运行闸门开度，并保证在运行方式发生变化时对电力系统所产生的扰动小。 
5、 调度管理 （

1） 监视 
在中控室液晶显示器上，显示闸门的运行情况。 主要监视内容有：

a. 闸门运行工况

b. 闸门辅助设备运行情况

c. 变压器运行工况

d. 380V隔离开关的位置

e. 线路运行工况

f. 公用设备运行工况

g.用电运行方式  

h. 越限、越复限、故障、事故的显示，报警并自动显示有参数并推出相关画面  

i. 过程监视：监视机组运行工况的转换过程  

j. 监控系统异常监视：监控系统的硬件或软件发生事故则立 即发出报警信号，并在LED及打印机上显示记录，指示故障部位。  

（2） 记录、报告所有监控对象的操作、报警事件及实时参数报表等可记录下来，并能以中文格式在LED上显示，在打印机上打印。打印记录分为定时打印记录、事故故障打印记录、操作打印记录及召唤打印记录等工作方式。能在打印机和绘图仪上打印各种现场水情报表、历史数据库中的历史水情报表和曲线、历史图片、报警曲线等信息。  

记录、报告的主要内容有：

a. 操作事件记录

b. 报警事件记录 c. 定值变更记录

d. 报告

e. 各种统计表

f. 趋势记录

 g. 事故追忆和相关量记录

（3） 信息资料数据库系统  对从实地采集来的数据进行管理、分析、统计、生成报表并打印输出。具体，91视频看看簧色要分析水闸日引、排水流量；具备上、下游水势突变信息的捕获；依据上下游水位分析闸门开启需求；分析阶段引流、排泄流量。输出内容包括：  

a、各闸门上、下游日水位过程线。水位报表。 
b、各闸门引、排历时及对应流量报表。

 c、输出实时流量变化曲线，工作效率变化曲线。

 d、输出水位、电机转速、输入功率、能源单耗等数据报表。  当闸门某一参数越*，监控系统同时显示打印其相关参数的对应数值。

（4）、数据库维护  能实时地维护实时数据库和历史数据库，包括对数据库记录的增加、删除、修改、查询和数据库数据的备份。  

（5）、系统维护与设置  用户能根据自己的需要和兴趣爱好来设置系统的工作环境，通过设置现场站点的基本参数、数据采集处理、通讯及控制的功能参数来设置系统的运行环境。系统还具有即时帮助和操作指导文件等帮助功能。包括系统自诊断、操作指南、帮助说明等。    

二、系统主要性能指标  

1．环境参数  中控室:环境温度：15℃-35 ℃   相对湿度：40%-88%  现  场:环境温度：-10℃-+45℃  相对湿度：5%-95%（无凝露）

2．实时性  数字量采集周期<1S  模拟量采集周期   电量≤1S   非电量≤10S 实时数据库更新时间＜1.5S 控制命令响应时间：  控制命令回答响应时间＜1S   主控级对现场系统数据采集和控制的响应时间≤2S 调用新画面的响应时间：  从运行人员发出一个新的图像调用指令开始到图像*显示在LED上 为止的LED响应时间＜1S;  报警或事件发生到LED屏幕显示和发出响声的时间＜1.5S。  3、可靠性 
本系统设备的MTBF参数如下：  主控计算机（含硬盘）>12000h 现地控制单元PLC>20000h  4、可维修性  可维修性参数MTTR＜0.5h  设备具有自诊治断和寻找故障程序，能定位到模块，在现场更换故障部件后即恢复正常；  具有便于试验和隔离故障的断开点； PLC的I/O模块可带电插拔。 5、可用率  系统可用率在整个系统交接前的试运行期间30天内不低于99.9%，在设备验收后的两年保证期内达到98.8%。

有状态显示 有故障自诊断能力 可带电插拔 开关量输出模块： 
为继电器输出 隔离电阻>10MΩ 负载电流>2A 有故障自诊断能力 可带电插拔 模拟量输入模块: 
转换分辨率：16位 
转换精度：不大于正负0.1%FS 差模抑制比≥95dB 共模抑制比≥ 105dB 隔离电压>1780Vrms 有状态显示和故障诊断 可带电插拔 继电保护装置 
IS：装置的设定电流（电动机实际运行额定电流反应到CT二次侧的值）；整定范围为：2-，级差0．01A； 
IX：短路保证的整定值，启动时间内：（2-12），级差0．1A；运行时间内：（2-8）， 级差0．1A； 
I1：电动机实际运行电流的正序分量；过负荷保护整定的过电流（2-5），级差0．01A； 
I2：负序电流保护的定值，整定范围为：（0．2-1．7），级差0。01A； ION：装置零序电流的标称额定值（0．02A）； 
IO： 接地保护定值，整定范围：（1-16），级差0．01A； UD：低电压保护定值，整定范围：（30-100）V，级差0．1V； бAlarm：热报警整定值，整定范围：（50-100）%； 

T1：发热时间常数，整定范围：1-9999S，级差1S； T2：散热时间常数，整定范围：1-9999S，级差1S； 
TG：过负荷的动作时间，是在整定的过电流下的保护出口跳闸的动作时间，整定范围：（1-99）S，级差0．1S； 
T1：短路保护延时，整定范围：（0-10）S，级差0．01S； T2：负序电流保护时，整定范围：（0-10）S，级差0．1S； T0：接地保护延时，整定范围：（0-10）S，级差0．1S； TSTART：启动过程时间，整定范围：（1-99）S，级差0.1S； TDZ：堵转保护延时，整定范围：（0-99）S，级差0.1S； TBS：闭锁保持时间，整定范围：（1-9999）S，级差1S； Kf：保护返回系数，整定范围：0．90-0．99。 测量精度：电流、电压测量误差<1%； 时间测量误差不大于20ms。 固有动作时间：瞬时动作<35ms。 输入接点：DC220V，5mA 。 
输出接点：容量：DC250，（纯阻性负荷）； 工作寿命：动作105次。 
工频耐压及抗干扰性能：工作耐压符合DL178-88规定，抗干扰性能符合GB6261-85《静态继电器及保护装置的电气干扰试验》及IEC255电气继电器等标准。 
五、系统性能指标 
根据总体设计原则，结合计算机网络技术、数据通信技术和计算机控制技术的发展方向，本着、实用的设计思想，监控系统系统设计应满足下述性能指标。

1、实时性 
主控级及现地控制单元的响应能力满足数据采集、人机通信、控制功能和系统通信的时间要求： 
(1) 数字量采集周期 <1s 
(2) 模拟量采集周期：电量<3s，非电量<20s 

(3) 事件顺序记录分辨率：≤5ms

(4) 实时数据库更新周期 <2s

(5) 控制命令响应时间： 控制命令回答响应时间 <1s 
接受执行命令到执行控制的响应时间 <3s 报警或事件产生到画面显示和发出响应时间≤2s

(6) 人机通信响应时间： 
调用新画面的响应时间：从运行人员发出一个新的画面调用命令开始到99%画面显示在显示器上为止的响应时间不超过2s。在已显示画面上动态数据更新周期不超过2s。 
(7) 视频图像响应时间： 
调用视频图像的响应时间：从运行人员发出一个新的图像调用命令开始到99%图像画面显示在显示器上为止的响应时间不超过5s。

2、可靠性 
系统及其设备应能适应现状工程的工作环境中，具有足够高的抗干扰性能，能可靠地稳定运行。其中系统设备的MTBF参数如下(为设备投运后时间)： 
主控级计算机(含硬盘)  ＞20000h  

现地控制单元LCU  ＞40000h  
传感器                  ＞30000h

平均修复时间            < 2h

3、可维护性 
闸门自动控制系统的硬件和软件的设计本着便于维护、测试和检修的原则进行： 
 (1) 设备具有自诊断和寻找故障程序，能指出具体故障部位，在现场更换故障部件后即恢复正常； 
 (2) 有便于试验和隔离故障的断开点；  

(3) 配备合适的安装插卸工具；

 (4) 预防性维护能使磨损性故障尽量减少；

 (5) 互换件和不可互换件能保证识别； 

 (6) 充分提高硬件的代换能力；

 (7) 软件能方便地进行修改和增加； 
 (8) 平均故障修复时间（MTTR）在2小时以内。（系统维护在模 
块级或板卡级进行，通过配备必要的备品备件，以及相关的技术培训，现场运行人员就能胜任相应的维护工作）

4、可用率 
采用高可靠性组件构成的计算机系统，实时操作系统具有实际运行经验，软件实用，能达到较高的系统可用率。

5、CPU负载率 
主控级计算机的处理能力留有充分的裕度，能力储备在50％以上，现地控制单元CPU的能力储备在40%以上。

6、系统安全 
1）系统具有下列保证操作安全的措施 
（a）对系统各项功能和每一次操作提供检查和校核，发现有误时能报警和撤消。 
（b）当操作有误时，能自动或手动地被禁止并报警。

（c）对任何自动或手动操作可作存储记录或作提示指导。

（d）在人机通信中设操作员控制权口令。 
（e）按控制层次实现操作闭锁，其优先权顺序为：现地控制单元级高，中控室第二，操作员工作站第三，其它如管理处管理系统及其它上级管理系统与本系统之间除能进行数据和信息的调用外，还能通过授权实现相应的远控操作（注：优先权级别可根据需要进行修改）。 
2）系统具有下列保证通信安全的措施 
（a）系统设计保证信息传送中的错误不会导致系统关键性故障。

（b）主控级与现地控制单元的通信包括控制信息时，能对有否响应做出明确肯定的指示。当通信失败时，考虑2-5次重复通信并报警。 
（c）信道设备上提供适当的检查手段，以证实信道正常。

3）系统具有下列保证硬件、软件安全的措施

（a）有电源故障保护和自动重新启动。 

（b）有自检能力，检出故障时能自动报警。 
（c）任何硬件和软件的故障都不会危及系统的完善和人身的安全。系统中任何单个组件的故障不会造成生产设备的误动。

7、网络带宽 
考虑到图像传输的要求，局域网内部带宽为100Mbps，与上级主管部门连接的通信主干网带宽应在2Mbps以上。   
已经购买了部分欧姆龙的PLC-CPU和I/O模块，因此，PLC优先考虑使用欧姆龙，也可选用GE、施耐德等其他品牌。 
 根据需求，请给出所有设备清单（品牌、型号、数量、单价、产地），具体实施计划，工作内容，合作费用，签订协议后，立即进入实施状态。待设备采购完毕后，上门调试。与本文相关的论文有：油气改革拉升阀门行业