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SIMATIC PC在河北省黃壁莊除險加固工程閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)監(jiān)控系統(tǒng)中的應用

ainet.cn   2008年07月04日

1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

    我們?yōu)橛脩敉扑]先進的、可靠的、有成功經(jīng)驗的分布開放式計算機監(jiān)控系統(tǒng)。

    對于分布系統(tǒng)而言,節(jié)點功能、資源相對獨立而又便于為其它節(jié)點共享,同時也便于分期投運,并且為今后擴充提供了較大的方便。網(wǎng)絡上的各部分設備中任一部分不工作或故障,不影響系統(tǒng)其它部分的運行。

閘門監(jiān)控系統(tǒng)由1個閘門監(jiān)控中心和3個閘門集控單元組成,閘門監(jiān)控中心設有一臺主機操作員工作站(配有專用功能鍵盤和語音報警系統(tǒng))、一臺黑白激光打印機及UPS電源系統(tǒng)等。閘門監(jiān)控中心主要完成對被控對象的監(jiān)視控制,此外還具有與大壩監(jiān)測系統(tǒng)及水情自動測報系統(tǒng)等外部系統(tǒng)信息傳輸?shù)墓δ?,可實現(xiàn)與河北省水利廳防汛指揮系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,是整個監(jiān)控系統(tǒng)的控制核心。閘門集控單元共設3套各配置一臺工控機、一臺漢字針式打印機和一套LCU裝置;它直接面向生產(chǎn)過程,負責對現(xiàn)場數(shù)據(jù)的采集和處理,能夠獨立或按閘門監(jiān)控中心的命令完成對所有被控對象的監(jiān)視和控制。閘門監(jiān)控中心和閘門集控單元之間采用光纖設備連接成以太網(wǎng),網(wǎng)絡速率達到100Mbps,因此網(wǎng)絡信息傳輸速率和安全穩(wěn)定性很高。

1.1、監(jiān)控中心主機操作員工作站                               1

本工作站功能包括對整個閘門計算機監(jiān)控系統(tǒng)的管理,計算和處理,數(shù)據(jù)庫管理,綜合計算,事故故障信號的分析處理等。

同時供運行值班人員使用,具有圖形顯示、運行監(jiān)視、發(fā)閘門啟閉及變電間各開關分、合閘等操作控制命令、設定與變更工作方式、記錄、報表、通信控制、系統(tǒng)診斷、修改及設定定值,增加和修改數(shù)據(jù)庫、畫面和報表,并可作一定的軟件維護工作。所有的操作控制都可以通過鼠標器及鍵盤實現(xiàn);通過彩色顯示器可以對全系統(tǒng)及所有被控對象的生產(chǎn)、設備運行作實時監(jiān)視,并取得所需的各種信息。

此外本工作站還能完成被控設備發(fā)生事故時的語音報警功能與水情自動測控系統(tǒng)、大壩安全監(jiān)測系統(tǒng)的通訊功能也本機完成。

1.2、打印機    

閘門監(jiān)控中心配置1A3幅面激光打印機,用于整個監(jiān)控系統(tǒng)的報表打印及畫面拷貝等;各集控單元配置1A3幅面針式打印機,用于各單元的報表打印和畫面拷貝。

1.3、UPS電源

監(jiān)控中心配置一臺3KVAUPS用于在斷電時的系統(tǒng)供電,并為監(jiān)控中心提供穩(wěn)定電源的功能。

1.4、網(wǎng)絡

閘門監(jiān)控中心和各集控單元的工作站交換機采用100MB的以太網(wǎng)交換機,網(wǎng)絡上各節(jié)點通過光纖連接成星形網(wǎng)絡。

1.5、現(xiàn)地集控單元(LCU

現(xiàn)地集控單元共3套,分別用于正常溢洪道閘門、非常溢洪道及新增非常溢洪道閘門和重力壩閘門的監(jiān)視和控制。LCU由工控機和PLC以及其它附屬設備組成。LCU的控制核心設備為PLC。LCU主要完成對各生產(chǎn)對象的數(shù)據(jù)采集處理及顯示與安全監(jiān)視、控制、數(shù)據(jù)通信、系統(tǒng)自診斷等,其設計能保證當它與主控級系統(tǒng)脫離后仍能在當?shù)貙崿F(xiàn)對有關設備的監(jiān)視和控制功能。當其與主控級恢復聯(lián)系后又能自動地服從上位機系統(tǒng)的控制和管理。

 

2 系統(tǒng)特點

2.1、     采用分布式開放系統(tǒng)結(jié)構(gòu),系統(tǒng)各工作站等都使用符合開放系統(tǒng)國際標準的Windows操作系統(tǒng),網(wǎng)絡軟件協(xié)議為TCP/IP、工作站圖形系統(tǒng)符合PM標準。上述工作站都直接接入100MB光纖以太網(wǎng)絡,可獲得高速通訊和共享資源的能力。

2.2、     網(wǎng)絡上的每一節(jié)點都具有自己的功能和管轄范圍,實現(xiàn)功能的分布。這樣既保證了某一節(jié)點故障時只影響本節(jié)點的功能,又利于今后網(wǎng)絡節(jié)點及功能的擴充和系統(tǒng)分批投運。

2.3     系統(tǒng)先進、可靠。系統(tǒng)網(wǎng)絡的設計和開放式系統(tǒng)結(jié)構(gòu),以及主要設備采用進口和工業(yè)級的產(chǎn)品使系統(tǒng)既提高了可靠性、又便于系統(tǒng)變更和擴充,整個系統(tǒng)性能價格比高。

2.4、     監(jiān)控系統(tǒng)根據(jù)需要即可實現(xiàn)與水庫內(nèi)其它系統(tǒng)的數(shù)據(jù)通信,也可實現(xiàn)與遠方計算機系統(tǒng)的遠程通信。

 

3 硬件配置說明

3.1監(jiān)控中心主機/操作員工作站

    機型:Siemens PC847B工業(yè)微機                                   

    配置:

l        CPU Core2  Duo T5500(1.66GHz,2MB SLC,Dual Core,EM64-T)

l        內(nèi)存:  512MB

l        硬盤:  80GB

l        軟驅(qū):  3.5-inch 1.44MB

l        光驅(qū):  DVD-ROM

l        2串口/1并口;6*USB;2*PS2

l        2*10/100/1000Mbit/s Ethernet (RJ45)

l        CRT  21”高密度彩色監(jiān)視器+高密度顯示卡                    1

l        標準鍵盤及鼠標

l        Windows操作系統(tǒng)

3.2 監(jiān)控中心外圍設備

硬件配置

(1) EPSON N1220激光打印機(A3幅面)                                                       1

(2) UPS系統(tǒng)

OYAMA1小時后備蓄電池組 3KVA UPS                                                 1

(3) 語音報警系統(tǒng)

l      音箱                                                                                                 1

l      聲卡                                                                                                 1

l      語音報警應用軟件                                                                         1

(4) 控制臺

采用鋼質(zhì)材料,尺寸為2400×1200×700mm,并配椅子2張。

3.3 網(wǎng)絡設備

(1) 以太網(wǎng)網(wǎng)絡設備

臺灣Dlink公司 10/100自適應交換機                                             1

10/100MB自適應網(wǎng)絡接口板                                                            4

100M光纖收發(fā)器                                                                                4

網(wǎng)絡光纖電纜(四芯鎧裝)                                                               4000

網(wǎng)絡雙絞線電纜                                                                                   100

網(wǎng)絡光纖接頭及接頭消耗材料                                                           1

光電隔離器                                                                                           8

RS232/485轉(zhuǎn)換器                                                                              4

監(jiān)控中心主機/操作員工作站及外圍設備和部分網(wǎng)絡設備均布置在監(jiān)控中心。

3.4 閘門集控單元(LCU)

監(jiān)控系統(tǒng)在各庫門集控室設3套閘門集中控制單元。分別為正常溢洪道閘門、非常溢洪道及新增非常溢洪道閘門、重力壩閘門集中控制單元。

(1)       集控單元主設備

集中控制單元主要由工控機和PLC組成。

工控機采用Siemens PC 840工業(yè)控制機,配置如下:

l      CPU                       Pentium 1GHz

l      內(nèi)存:                       256MB

l      硬盤:                       20GB

l      CD-ROM

l      2串口/1并口

l      標準鍵盤、鼠標、電源線等

l      16MB高密度圖形卡

l      21”三星彩色顯視器(1280×1024)                                          1

l      MOXA串行接口板(16口或24)。

l      NARI功能鍵盤                                                                        1

每個集控單元(LCU)都配置了一臺臺灣OYAMA 500KVA/300minUPS電源和交直流雙供電裝置用于集控單元設備的供電。每套LCU都配備了威爾利電源防雷器和通訊電纜抑制器以提高LCU的抗干擾能力。

       PLC采用較為流行的美國GE90-30系列中型PLC,它是GE Fannc系列90可編程序控制器家族中的一員,成本低,性能高,是性價比很好的PLC產(chǎn)品。考慮集中監(jiān)控單元中I/O測點較多,特別是模擬量輸入點達100多點,因此PLCCPU選用I/O容量和存儲區(qū)較大的CPU350模件,以提高系統(tǒng)的數(shù)據(jù)處理速度和可靠性。

       工控機與PLC之間采用串行通訊口進行通訊,協(xié)議為CCM協(xié)議。為方便操作,系統(tǒng)為每個集控單元配置一套功能鍵盤,使控制操作通過功能鍵盤即可完成。

每個集控單元各配置了一臺EPSON 1600KⅢ漢字針式打印機,A3幅面用于單元的報表和數(shù)據(jù)打??;同時為了便于運行人員操作,系統(tǒng)為每套現(xiàn)地集控單元配置了一套計算機桌椅。

       (2) 現(xiàn)地集控單元輔助設備

       正常溢洪道閘門集控單元配置了一套HW-1000C無線遠傳型非接觸超聲波水位計其配置如下:

l      測量端機和超聲波傳感器                                 3

l      溫度傳感器和太陽能板                                     3

l      數(shù)據(jù)接收處理機                                                 1

l      安裝支架、電纜附件                                         3

正常溢洪道設1套測量端機和超聲波傳感器,裝于進水塔;重力壩設2套測量端機和超聲波傳感器,分別用于測量上游和下游水位,上游水位傳感器裝于重力壩啟閉機房外部,下游水位傳感器位于石津渠;根據(jù)設備的使用方法,所有傳感器和數(shù)據(jù)接收處理機之間均采用無線傳輸方式。

HW-1000C型水位計各項參數(shù)如下:

l      水位變幅                                                             40m

l      測量誤差                                                             ±4cm

l      最大傳輸距離                                                     50km(無中繼)

l      輸出信號                                                             420mA

l      通訊接口                                                             RS-232/485

l      顯示方式                                                             四位液晶顯示

為了實現(xiàn)對河道中水流量和流速的監(jiān)視,系統(tǒng)在正常溢洪道下游安裝配置1套美國SonTek公司“淘金者-SL”型聲學多普勒流速儀。它經(jīng)通訊電纜將信息傳輸至正常溢洪道監(jiān)控單元的工控機上。

其配置包括:2波束換能器、溫度傳感器、2MB記憶、耐壓外殼等。

 

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