灵宝市某橡胶坝控制系统

橡胶坝控制系统的基本结构可分为四部分：

第一部分，由计算机和实时监控软件组成的上位机监控管理系统；第二部分，由PLC（可编程逻辑控制器，Programmable Logic Controller）、软件及其外围部件组成的下位机控制系统；第三部分，则以橡胶坝坝袋本体为主，各种电动蝶阀、风机等为辅组成的外围设备系统；第四部分是以Rs一485总线为基础的上位机和下位机通信系统。

其中，上位机控制系统以一台工业控制计算机为主体，其上的实时监控软件具有实现控制系统的参数设置、工作状况显示、运行控制、数据统计和历史记录查询等功能，实时接收各下位机采集的压力等运行数据、记录各个坝袋的运行情况，全面监控橡胶坝控制系统的整体运行情况。

下位机控制系统则是由PLC及其外围部件组成的单个阀门控制器或风机控制器。通过采集各种所需信息，PLC可根据设定程序控制阀门和风机，进而达到控制橡胶坝运行的目的。

一、自动控制系统的原理

自动控制系统采用PLC实现自动控制，通过坝体内设置的压力变送器，将坝袋内的气压检测值变送为电流信号，送入数字显示仪表，经线性修正、A/D转换为数值信号后，送入现场信号总线。上位控制计算机接收到检测信号后，按照设定的软件流程进行数值处理，从而对坝袋的充、排气进行自动控制，使得坝体运行在安全可靠的最佳状态内。系统对各种运行状态采用声、光指示，对非正常运行状态进行声、光报警。

水坝控制系统的软硬件结合的一致性，上位机自动控制软件部份采用MCGS通用版组态软件开发，硬件采用ADVANTECH的基于WINCE.NET的nTouch系列嵌入式HMI（人机界面），便于未来系统扩充联网，以Web浏览的方式向上级中心站进行数据发布。

二、自动控制系统的功能实现

1、充气阀和风机的控制

(1) 现地控制：现场操作人员能通过一组切换开关实现人工控制方式与自动控制方式的转换。在人工控制方式下，现场操作人员可按原有方式启闭充气阀，其动作相关信息将接受上级部门的实时监控。在自动方式下可以进行远程控制。人工和自动控制方式也可通过远程监控系统进行切换。

(2) 远程控制：根据各级用户通过网络发给现场测控单元(plc)的指令，充气阀可自动开启或关闭，充、排气风机自动启动或者停止，其动作由各级用户根据权限控制。

(3) 充气阀启闭及风机启动告警：在充气阀将要启闭以及启闭过程当中，相应装置发出告警提示，以引起在现场的工作人员注意，继而进行相关操作。

(4) 限位保护：在充气阀启闭装置设置的最上限值和最下限值，当坝袋内气压值不在这两个气压值之间时，则切断电源，避免超出运行范围。

(5) 相序保护：在供电线路里面应串有相序保护器，避免由于三相电源相序混乱所造成的充气阀的不正常运转。

(6) 过载保护：每个充气阀的控制电路里面必须配有热过载继电器，根据不同电机功率要求其有不同的设定值，当电机出现过载或是其他故障时，此继电器将自动切断的供电电源，以免烧毁电机。

2、数据检测

实时监测数据应包括：坝前水位、坝后水位、坝袋内气压值、有关操作按钮或开关状态、闸门启闭机电源电压、电流等。

(1) 水位监测：在橡胶坝坝袋前后都要按水位观测要求安装水位传感器，以便时刻监测坝袋前后的实时水位信息。

(2) 坝袋气压监测：在橡胶坝坝袋内安装压力变位器，可以通过压力表实时观测坝袋内的压力值，以控制坝袋的充、排气流程。

(3) 电流、电压监测：在供电线路里面还要配置多功能电表，用以实时监测三相电源的电流和电压，为启闭机的启闭操作提供准确的参考数据。

(4) 环境监测：在发电机室中装有温湿度等传感器，用以实时监测机房中的工作环境。

(5) 状态监测：包括进出充气阀信号灯状态、动力和控制电源状态、有关操作按钮或开关状态等。

3、充排气控制流程

橡胶坝充、排气的运行控制是通过对负责充(或排)气的风机电机的启停控制以及配合相应管路上的电动蝶阀的启闭来实现的。

(1)系统确定蝶阀控制柜、风机控制柜的手动／自动旋钮处于自动位置，此时，上位机橡胶坝坝袋充排气自动控制程序启动。

(2)上位机坝袋充排气自动控制程序通过压力数显仪表及坝袋内安装的压力变位器检测坝袋内的压力值。

(3)开启选定的充气阀。

(4)开启风机，使气体充入坝袋内。

(5)通过压力变送器检测坝袋内的压力值，当大于预设的上限压力值，关闭风机。