水閘閘門遙控與監測系統方案1、概述某水閘共5孔平板閘門，閘門寬度8米，閘身長40米。目前使用的水閘監控系統已經完全損壞，使用中存在以下問題：（1）不能實現定點控制閘門開度。目前各閘門的定點控制均由值班人員手動完成。由于現場控制站在閘頂樓上，值班人員只能憑現場聆聽閘門與卡位相接的聲音實現定點控制閘門開度，在下雨等噪音嚴重的情況下往往會因無法聽到聲音而難以定位，監控效率低，且存在安全隱患；（2）閘門現場控制站的PLC壞掉，工作不穩定，其他裝置是否損壞不確定；（3）無法實現遠程監控功能，不能滿足監控管理自動化的要求。2、2.1系統工作范圍本系統功能的實現：（1）五孔平板閘門的自動控制：通過工控機現地實現左右四扇閘門的全開、全關控制和中間閘門的全開、半開、全關控制。也可在監控室上位機遠程控制閘門開度；（2）五孔平板閘門的手動控制：在工控機故障或其他特殊情況下，采用手動控制方式實現各種控制；（3）主要參數的采集與顯示：采集各孔閘門位置及狀態信號、上下游水位和閘基揚壓力信號，并在控制面板和上位機上顯示；（4）視頻監控功能：設多臺定點視頻監控攝像頭對閘門進行監視，在監控室可以實時對閘門進行監控。3.2系統監控內容輸入/輸出信號統計序號信號內容信號類型I/O點數1閘門開度數字信號12閘門上升狀態開關量輸入1×53閘門下降狀態開關量輸入1×54閘門停止開關量輸入1×55全開限位開關量輸入1×56危險限位開關量輸入1×57半開限位開關量輸入1×18電機開關開關量輸出1×59電機方向開關量輸出1×510LCD顯示開關量輸出11×5閘門監控系統報警信號統計序號報警內容1閘門上升故障2閘門下降故障3閘門停止故障4閘門上升卡滯5閘門下降卡滯6閘門超速閘門監控系統視頻信號RS－485控制信號定點攝像機5三可變攝像機11路全開限位：當閘門處于全開位置時，該指示燈被點亮，此時閘門停止。危險限位：當閘門處于最高位置時，該指示燈被點亮，此時閘門無法上升。手動：當系統處于“自動”狀態時（自動狀態燈亮），如果需要手動控制閘門，按下此按鈕，此時“自動狀態”燈滅，可以進行手動操作。上升：在“手動”狀態時，按下該按鈕，閘門開始上升，只有按下“停止”按鈕，閘門才停止上升；當閘門上升時，該按鈕的燈被點亮。停止：無論何時只要閘門在運行當中，按下此按鈕，閘門將停止運行。下降：在“手動”狀態時，按下該按鈕，閘門開始下降，只有按下“停止”按鈕，閘門才停止下降；當閘門下降是，該按鈕的燈被點亮。急停：無論何時按下該按鈕，控制柜內的空氣開關將自動脫開，此時閘門控制的一次電源被切斷，閘門無法運行，只有把空氣開關人工推上后，閘門才開始運行。注意推上空氣開關手柄時，要先把手柄拉到最低位置后，才能推上空氣開關。全開：系統工作在“自動”狀態，實現閘門的自動全開。全關：系統工作在“自動”狀態，實現閘門的自動全關。3.3.3系統監控軟件圖4遠程監控軟件界面圖3.3.4系統工作原理1.現場傳感部件工作原理現場閘門開度傳感器采用閘位計。閘位計工作原理如下：由傳動部件，編碼器等組成。編碼盤隨水位輪的轉動作相應比例的旋轉，不同的轉角即組成不同的數碼。采用齒輪傳動，帶動閘位計的傳動輪運動，傳動輪的轉動將使編碼器的數據作相應變化，通過數據接口將閘位計的格雷碼數據經信號電纜傳送給現地工控機入模件，完成閘門開度的數據采集工作。水位計選用超聲波水位計。進行液位的數據采集。液位信號可轉換為電子信號，通過RS232接口傳輸到工控機。2.工控機工作原理工控機選用國內著名工控機產品，由ups電源，光電隔離輸入模件、輸出模件，顯示器、鍵盤鼠標等組成。控制部件經光電隔離輸入模件采集現場傳感部件的信號，現場執行機構的各種狀態信號及現場的操作盤閘門控制信號，控制部件根據上位機傳送過來的控制信號及閘門位置檢測的信號，經輸出模件發出閘門的啟閉信號，經rs485接口將信號送給卷揚機專用變頻器執行。控制回路具有多級聯鎖保護，由梯形邏輯進行控制。各單元可獨立實現自動操作與運行。3．限位控制器的工作原理限位控制器選用法國施耐德XCKJ10541C型。在閘門框上安裝限位開關，當閘門運行到定點位置上方12cm時，裝于閘門上的模塊撞擊限位開關，限位開關的觸點動作，實現電路的切換，閘門轉為下降（或繼續下降）10cm，閘門進入卡位，實現定點控制。同時，在現場控制站裝設指示燈，限位開關觸點動作的同時，指示燈進行指示，保證在半自動方式下，值班人員可以安全可靠的完成定點控制。4.中心站工作原理中心站有一臺上位機，上位機可通過tcpip協議遠與工控機進行遠程數據交換。上位機采集現場各種信號，發出閘門啟閉信號，傳送到現場的控制部件，由控制部件指揮執行機構作相應動作，達到閘門控制之目的。5.視頻監控系統的工作原理 視頻監控系統作為閘門監控系統輔助系統，具有非常重要的意義。它能將被監控現場的實時圖像和數據等信息準確、清晰、快速地傳送到控制室，控制室通過視頻監控系統，能夠實時、直接地了解和掌握各個被監控現場的當前實際情況，監控中心值班人員能夠直接根據被監控現場發生的情況做出相應的反應和處理，更加實時有效地管理閘站。現場圖像通過視頻信號線接入視頻服務主機，壓縮后上網，提供遠程查詢服務。 全方位攝像機通過全方位云臺350度水平旋轉、正負45度垂直旋轉和十倍鏡頭聚焦、變焦及調整光圈大小等，在無遮擋的情況下可以實現對監視區域300M范圍內的概況進行全網總體觀察和局部重點觀察。 本方案正是經過詳細的考慮設計而成的，主要特點：該系統有前端彩色攝像機、三可變鏡頭、全方位云臺、云臺控制器、視頻矩陣、視頻服務器、視頻監控站等設備組成、主要部件采用進口原裝名牌產品及國內名品，保證了系統的可靠性、先進性及可維護性。輔助設備如定點防護罩、安裝支架等國產設備，電纜采用國產優質產品，盡量降低了工程成本，同時又使監控中心整體效果美觀大方，具有較高的實用性。各個室外的全方位攝像點采用嵌入式鋁合金室外防護罩，既美觀又安全，且不引人注意，具有防雨等功能。系統操作簡單，實用。系統搭配合理，使各部分均能發揮最大效益，具有較高的性價比。3.3.5系統功能（Ⅰ）閘門監控系統功能1.上位機功能①．采集下位機（工控機）系統設備運行實時數據。②．遠程控制閘門的開度，具有群控制及單機控制功能，并動態顯示閘門操作過程。③．計算各閘門流量、合計流量。④．具有閘門啟、閉運行自動記錄功能。⑤．編制打印運行日志、月志、年統計表。⑥．保留系統原手動操作功能。⑦．建立實時數據庫及歷史數據庫。⑧．具有查詢，報警功能。⑨．具有良好的中文人機界面。顯示功能：上、下游水位過程線，閘門開度柱狀圖，流量過程線等。2.現地監控站（工控機）功能①．接受上位機運行指令，采集現場閘門的位置和狀態信號、上下游水位信號及現場各類設備運行實時參數與狀態信號。②．根據上位機下發指令進行各扇閘門的群控和單控，具有按給定開度或給定流量實現閘門開度的定點控制功能。③．脫網單機運行，可以在現地控制柜上進行單門自動控制操作。④．可以顯示閘位信號與運行狀態信號。⑤．具有運行狀態判別，故障多重保護功能：在停機指令發出后，可監控上升，下降接觸器的實際狀態。當接觸器發生故障不能斷開時，PLC將在規定的時間內發出主回路分斷指令，將電機回路切斷，保證設備運行的安全性。⑥．具有現場手動控制功能：提供手動操作按鈕、指示燈、閘位顯示以及電機過流保護。（Ⅱ）視頻監視系統功能1、視頻信號的全方位顯示。將六路視頻信號傳送到硬盤錄像機，圖像可以根據系統預定的時間在設置好的顯示終端設備上顯示并能進行自動切換，顯示不同監控點的圖像；同時監視主機可對監控點的三可變鏡頭的變焦、聚焦、光圈，全方位云臺的上、下、左、右進行控制和操作，及時掌握各監控點區域范圍內的運行情況。2、視頻信號的錄制。通過數字硬盤錄像機，可以自由的設定開始錄制的起始時刻、時間長度等選項。有選擇性的對視頻信號進行錄制，合理使用存儲空間。3、視頻信號的遠傳。系統可將遠端監控點傳輸到監控中心的視頻信號通過圖像服務器進行壓縮處理，可通過電話線、LAN/WAN、ISDN、DNN等方式傳輸到所需要的遠方任何一個地點。4、系統的安全與保密性。在本視頻監控系統中提供三級安全和保密控制：一是一般查詢功能；二是操作功能，能對系統進行操作，既可以進行查詢，也可以進行控制；三是系統管理員，除了具有操作員的一切功能外，還能對系統進行修改和擴充。為了保證系統安全性，各種登陸都需要口令。5、系統的自我監測與維護。系統的軟硬件具備自動的通訊監測和自我維護功能，對系統自身故障能及時給與告警和記錄，同時誤操作和部分故障不會導致系統崩潰。6、系統軟件提供在線的幫助功能，同時提供交互的學習功能。3.3.6系統部分設備配置及技術指標1.限位開關(法國施耐德公司)負載類型:中-重型負載環境溫度:工作-25℃-+70℃抗振動:55HZ,1.5mm,符合IEC68-2-6抗沖擊:30gn,18ms,在任意位置,符合IEC68-2-27防護等級:IP65(戶外,防灰塵、雨水等)機械壽命：1000萬次工作頻率：每分鐘120次2.超聲波水位計：燁立機電YEH-Z型超聲波物(液)位計內置溫度補償，功率自適應，采用多項自研的專利技術，擁有全新的信號處理技術，極大的提高了儀表的測量精度，對干擾回波有明顯得抑制功能。安裝、維護、標定簡單。產品廣泛適用于化工、水處理、水利、食品、糧食等行業的物位測量，具有安全、清潔、精度高、壽命長、穩定可靠、安裝維護方便、讀數簡捷等特點。2、產品安裝介紹●換能器發射面到最低液位的距離，應小于選購儀表的量程；●換能器發射面到最高液位的距離，應大于選購儀表的盲區；●換能器的發射面應該與液體表面保持平行，見圖3－1；●換能器的安裝應盡量避開其正下方有遮擋物或泡沫的位置，見圖3－2、圖3－3；●換能器的安裝應盡量避開其正下方是進、出料口等液面有劇烈波動的位置，見圖3－3；圖3－1圖3－2圖3－3圖3換能器安裝注意事宜安裝時，先用支架做一個或直接在鐵板上打一個略大于探頭的孔，將儀表放入，再用法蘭從探頭下方旋入擰緊。注意：換能器發射面跟液面一定要水平；H為換能器發射面的安裝高度，應小于選購儀表的量程；h為換能器發射面到池頂或最高液位的高度，應大于儀表的盲區；L為超聲波換能器至池壁、河岸、堤防的距離。L一般需要大于1.0米以上。若壁不光滑、有明顯的凸出、池壁可能會長出小樹小草，則需要適當增加L的距離。若L無法滿足條件，或液面波動劇烈、液面存在大量泡沫、水渠寬度過小時，我們強烈建議您使用“靜水井”的方法安裝儀表。如右圖所示：儀表外形尺寸：注：法蘭尺寸會根據換能器的不同而有所改變，如有不同將不預先告知。3、產品特點穩定可靠我們在電路設計時從電源部分起就選用高質量的模塊、關鍵元器件的采購選擇高穩定可靠的器件，可以直接替代國外進口儀表。專利技術專利的聲波智能技術軟件可進行智能化回波分析，無需任何調試及其它的特殊步驟，此技術具有動態思維、動態分析的功能。精度高我公司擁有的聲波智能專利技術，使YEH系列超聲波液位儀的精度大大提高，液位精度達到0.3％，能夠抗各種干擾波。故障率低、易安裝、易維護本儀器是一種非接觸式儀表，不跟液體直接接觸，因此故障率較低。儀表提供多種安裝方式，用戶完全可以通過本手冊進行儀表標定。多種防護儀表的防護等級達到IP65；所有的輸入、輸出線均具有防雷、防短路的保護功能。4、產品規格型號：YEH-Z選型代碼：測量范圍：0～10m盲區：0.35m～0.6m測距精度：0.3%測距分辨率：1mm壓力：4個大氣壓以下儀表顯示：自帶LCD顯示液位或空間距離模擬輸出：4～20mA數字輸出：RS485、Modbus協議或定制協議開關量：2路繼電器（選配）供電電壓：DC24V80mA或AC220V環境溫度：－20℃～＋60℃防護等級：IP65儀表外形尺寸：臺達B系列變頻器卷揚機專用變頻器3.1機電系統配置

（1）臺達B系列變頻器型號：VFD045B43A；制動單元：VFDB4045；制動電阻:10000W/13.33歐姆。

（2）電機參數：型號：YZB250M1-6M；功率：37KW；額定轉速：982r/min；電壓：380V電流：72.6A；5-50HZ恒轉矩；50-100恒功率。

（3）圓柱齒輪減速器：型號：ZQ650-31.5-4，傳動比：31.5，中心距：650mm。

3.2電原理設計

基于臺達B系列變頻器的卷揚機調速系統電原理設計參見圖2。系統控制使用變頻器端子控制方式，包括正反轉控制、多功能選擇控制（MI端子）、多功能指示選擇接點（信號輸出），能耗制動由B系列變頻器配套制動單元實現。圖2電原理設計

多功能繼電器輸出RA,RC外接機械抱閘線包，從而達到控制機械抱閘的開啟。一般變頻器都設置為運轉中指示，但變頻器在啟動和停止時的外部負載不一致，造成溜鉤發生。所以臺達針對此應用開發了機械抱閘控制，把啟動和停止的動作頻率分開，大大簡化了調試時間，很好的達到理想效果。

如果應用在快速卷揚機，因電機的減速比小，所以在松閘瞬間，變頻器要輸出180%額定扭力來確保重物不溜鉤；因此根據需要適當調整01-05，01-06的值，使變頻器能夠承受電流沖擊。

卷揚機的行程速度越快，電機的減速比越小，變頻器受到的瞬間電流會更大。電機的過載能力達到6倍額定電流，但變頻器這能達到2倍的額定電流，所以必須增大變頻器的功率，避免變頻器過載損壞，參見表1。數字閘位計ZWJ-6智能遙控閘位計

ZWJ-6智能遙控閘位計是在消化吸收了德國、瑞士等國際最先進的技術、工藝的基礎上，采用嵌入式微電腦處理器、精密的光電感應技術和緊湊精確的變速機構等研制而成的,是集多圈光電絕對編碼器（或多圈接觸式絕對編碼器）的檢測和智能儀表的顯示功能于一體的智能遙控閘位計。

該閘位計通過遙控器即可進行預置(包括聲光報警狀態、上下限數據等)、編碼器零點設定、內部參數設定（包括編碼器的增量方向的選擇、ZWJ-6地址、RS485通訊信號波特率的選擇、4-20mA標準模擬量、修正系數的設定等）等功能的改變。輸出的RS485串行通訊信號采用國際通用的MODBUD協議或正天協議（視用戶需求而定），以便滿足系統組網的要求。

該閘位計安裝方便、適應性強、穩定可靠，集檢測與A/D轉換為一體、具有斷電記憶跟蹤功能，還可以開關量（可編程）的形式輸出到限（上限、下限）保護信號，對閘門啟閉機的安全運行起到了強大的保護作用。

5、研華工控機(IPC-610MB)型號工控機(IPC-610MB)主要參數支持母板的4U上架式機箱,配置為:AIMB-742VE主板/P42.4G/256M/40G/光驅/軟驅/鍵盤/鼠標智慧工控WITECH平板電腦4系統性能指標4.1系統實時性 根據標書要求，本系統實時性可達到如下指標：4.1.1單元控制級的響應能力A數據采集時間。a數字量輸入點（DI、BCDI）采樣周期<2s。b電量，采樣周期<2s。c非電量，采樣周期<2s。B控制響應時間。a控制命令回答響應時間<2s。b接受控制命令到執行控制的響應時間<2s。4.1.2主控級的響應能力A數據采集響應時間。 非電量，電量等模擬量和全部數字量可每兩秒一次采集存儲到實時數據庫或等效實時存儲區仲。B人機通信響應時間。 a在正常CPU負載率和通信負荷率情況下，調用畫面時間<2s。 b在已顯示畫面上動態數據刷新時間為2—5s可調。 c單元控制器接收命令并回答響應的時間<2s。 d報警或事故發生到LCD屏幕顯示的時間<2s。C主控制級控制響應時間 自動控制指令執行的響應時間<2s。D主控級對調度系統數據采集和控制的時間響應時間，滿足調度系統運動規約的要求。4.2系統可靠性泵站計算機監控系統能適應泵站的工作環境，具有高抗干擾能力，能長期可靠地運行。工控機：MTBF≥3000小時傳感器：MTBF≥3000小時4.5系統安全4.5.1本系統具有下列措施來保證系統操作的安全性：A對系統每一功能和操作提供檢查和校核，發現有誤或受阻時能自動報警，撤消。B當操作有誤時，能自動或手動地被禁止并報警。C對任何自動或手動操作可作提示指導和存貯記錄。D在人機