自動控制系統(tǒng)在橡膠壩中的應用

   撫順高陽橡膠壩位于遼寧省渾河撫順城區(qū)下游段沈陽與撫順交界處200m。橡膠壩是用高分子合成材料，按要求的尺寸、錨固于河床底板上形成封閉狀、用水(氣)充脹后形成的擋水壩。不需擋水時，放空壩袋內(nèi)的水(氣)，就可恢復原有河渠的過水斷面。橡膠壩可用于防洪、灌溉、發(fā)電、供水、航運、擋潮及城市園林美化，也可用于活動圍堰、渠系臨時擋水工程等。    撫順高陽橡膠壩擔負著當?shù)財r河蓄水、泄洪等重要任務。計算機自動化監(jiān)控系統(tǒng)是工程正常運行管理和安全渡汛的一個重要保障措施。本自動化監(jiān)控系統(tǒng)充分利用計算機技術(shù)、現(xiàn)場總線技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)、自動控制技術(shù)等高端技術(shù)進行橡膠壩的自動化監(jiān)控，提升了橡膠壩狀態(tài)監(jiān)視，運行控制，日常管理的現(xiàn)代化水平，同時也為今后實現(xiàn)跨地區(qū)分布式網(wǎng)絡化多媒體遠程監(jiān)控打下了基礎。撫順橡膠壩自動化控制系統(tǒng)的開發(fā)能夠提高橡膠壩的現(xiàn)代化管理水平,具有很強的經(jīng)濟和社會意義。

 

 

自動控制系統(tǒng)控制采用壓力組態(tài)自動控制，由各壩段設置的壓力變送器，將壩袋內(nèi)的氣壓檢測值檢測變送為電流信號，送入數(shù)字顯示儀表，經(jīng)線性修正、A/D轉(zhuǎn)換為數(shù)值信號后，送入現(xiàn)場信號總線。上位控制計算機接收到檢測信號后，按照設定的軟件流程進行數(shù)值處理，對壩袋的充、排氣進行自動控制，使得壩體運行在安全可靠和最佳狀態(tài)。系統(tǒng)對各種運行狀態(tài)采用聲、光指示，對非正常運行狀態(tài)進行聲、光報警。系統(tǒng)控制原理框圖如圖一所示。

考慮高陽橡膠壩控制系統(tǒng)的軟硬件結(jié)合的一致性，自動控制軟件部份采用昆侖通態(tài)集團的MCGS嵌入版組態(tài)軟件開發(fā)，硬件采用該集團的基于WINCE.NET的nTouch系列嵌入式HMI（人機界面），便于未來系統(tǒng)擴充聯(lián)網(wǎng)，以Web瀏覽的方式向上級中心站進行數(shù)據(jù)發(fā)布。

 

4.1充氣閥和風機的控制

(1) 現(xiàn)地控制：現(xiàn)場操作人員能通過一組切換開關(guān)實現(xiàn)人工控制方式與自動控制方式的轉(zhuǎn)換。在人工控制方式下，現(xiàn)場操作人員可按原有方式啟閉充氣閥，其動作相關(guān)信息將接受上級部門的實時監(jiān)控。在自動方式下可以進行遠程控制。人工和自動控制方式也可通過遠程監(jiān)控系統(tǒng)切換。
    (2) 遠程控制：根據(jù)各級用戶通過網(wǎng)絡發(fā)給現(xiàn)場測控單元(plc)的指令，充氣閥可自動開啟或關(guān)閉，充、排氣風機自動啟動或者停止，其動作由各級用戶根據(jù)權(quán)限控制。
    (3) 充氣閥啟閉及風機啟動告警：在充氣閥將要啟閉以及啟閉過程當中，相應裝置發(fā)出告警提示，以提醒在現(xiàn)場的工作人員注意。
    (4) 限位保護：在充氣閥啟閉裝置設置的最上限值和最下限值，當壩袋內(nèi)氣壓值不在這兩個氣壓值之間，切斷電源，以避免超出運行范圍。
    (5) 相序保護：在供電線路里面應串有相序保護器，避免由于三相電源相序混亂所造成的充氣閥的不正常運轉(zhuǎn)。
    (6) 過載保護：每個充氣閥的控制電路里面必須配有熱過載繼電器，根據(jù)不同電機功率要求其有不同的設定值，當電機發(fā)生過載或是其他故障時，此繼電器將能自動切斷的供電電源，以免燒毀電機。

4.2數(shù)據(jù)檢測

實時監(jiān)測數(shù)據(jù)應包括：壩前水位、壩后水位、壩袋內(nèi)氣壓值、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)、閘門啟閉機電源電壓、電流等。
    (1) 水位監(jiān)測：在橡膠壩壩袋前后都要按水位觀測要求安裝水位傳感器，以便實時監(jiān)測壩袋前后的實時水位信息。
    (2) 壩袋氣壓監(jiān)測：在橡膠壩壩袋內(nèi)安裝壓力變位器，可以通過壓力表實時觀測壩袋內(nèi)的壓力值，以控制壩袋的充、排氣流程。
    (3) 電流、電壓監(jiān)測：在供電線路里面還要配置多功能電表，用以實時監(jiān)測三相電源的電流和電壓，為啟閉機的啟閉操作提供參考數(shù)據(jù)。
    (4) 環(huán)境監(jiān)測：在發(fā)電機室中裝有溫濕度等傳感器，用以實時監(jiān)測機房中的工作環(huán)境
    (5) 狀態(tài)監(jiān)測：包括進出充氣閥信號燈狀態(tài)、動力和控制電源狀態(tài)、有關(guān)操作按鈕或開關(guān)狀態(tài)等。
4.3充排氣控制流程

    (3)開啟選定的充氣閥

    (4)開啟風機，使氣體充入壩袋內(nèi)

    (5)通過壓力變送器檢測壩袋內(nèi)的壓力值，當大于預設的上限壓力值，關(guān)閉風機。

5.1系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

5.2視頻監(jiān)控系統(tǒng)功能的實現(xiàn)

（1）視頻切換

     通過畫面分割器進行四畫面或單畫面進行分組編程。

（2）控制功能

     通過云臺控制器對鏡頭及云臺進行控制。

（3）附屬控制

     室外云臺配備雨刷、風扇及加熱除霜設備。由云臺控制器在操作臺上進行手動控制。

（4）圖像遠傳接口。