水电站闸门启闭机控制中DCS技术应用.doc

水电站闸门启闭机控制中DCS技术应用 　　摘 要：水电站闸门启闭机DCS控制技术融合了计算机技术、自动控制技术、网络通讯技术，能够提供给操作人员一个友好的人机界面来实现对水电站闸门启闭机迅速、准确的控制，有效的保证了水电站闸门的安全性与可靠性。本文主要针对水电站闸门启闭机DCS系统的结构组成以及系统优异性进行了分析研究，包括系统的分层式结构设计、系统的网络结构，数据传输与操作等方式。最后对DCS系统的开放性、可靠性以及今后的功能扩展应有技术层进行了展望。希望本文所涉及的DCS相关理论与技术能够为水电站闸门启闭机的实际控制中起到一个指导作用。 　　关键词：DCS技术；水电站闸门；流量控制 　　为确保水电站发电与防汛的要求，切实的解决好水电站发电与防汛二者间的矛盾，通过实行先进的现代化技术与水电站闸门启闭机的自动控制，根据分散控制，集中管理的构思方式[1]，采用DCS系统作为水电站闸门启闭机的自动控制装置，在确保水电站的安全防汛前提下，通过对水电站闸门的控制来实现电站流量的控制，为水电站的安全运行以及取得更大的经济效益提供了技术基础。 　　1.闸门DCS系统的结构设计 　　闸门启闭机的DCS系统结合了先进的计算机技术、网络通讯技术、自动控制技术来实现对监控闸门的启闭、水电站水位控制、图像信息的数据采集与传输，最终实现对闸门启闭机的远程控制；而操作人员利用图像信息数据采集与传输设备能够对水电站周边环境进行了解，并对可能发生的事件进行预防。 　　闸门启闭机的DCS系统主要分为中央控制系统以及闸门现场监控两个部分，中央控制系统中包括系统的操作员站、系统的组态工程师站、计算机网络通讯平台以及各个应用软件等构成。闸门现场监控系统包括图像以及数据信息的采集、数据的传输通道、基于PLC的可编程控制器等部分构成[2]。对于大型的水电站，由于其枢纽闸门布阵较为分散，因此，为了方便操作人员进行远程控制，以及有效的对水电站周围环境进行监控，一般在现地控制上装设切换开关来实现现地控制与远程控制键的闭锁。而相对于一些中小型水电站闸门的DCS系统中，一般由主控级以及现地控制单元来构成分层分布式控制。当系统某处出现故障时，并不会对其他设备的运行造成影响，确保了系统安全、简单运行。 　　1.1 DCS系统的集散型分布式架构 　　水电站闸门启闭机的分布式远程群闸控制，要求对闸门启闭能够进行实时控制，并将监控得到的闸门实时状态信息传输到操作主界面。因此，要确保数据传输的高速、准确传输图像信息的可靠性，必须构建起可靠的传输架构。相对于远程分散化的监控系统，一般采用总站与分站的架构形式，对于一些特大型的水电站闸门启闭机的DCS系统，可能还要运用多级分站处理。光纤由于其数据传输行强、可靠性高、维修管理费用低等特点，在这个方面获得了很大优势，在对DCS系统进行架构时一般可采用如下系统构架： 　　1.1.1光纤网络的信息传输：在各中心站以及闸门启闭机间构建起完善的局域网来实现数据的传输与通讯。光纤由于其优异可靠的性能成为数据传输中优质的选材。 　　1.1.2点对多的拓扑结构：各分站间以及中心站间实行点对多的拓扑结构，主机能够对任意分站或终端上的数据信息进行监控，从而保证网络架构的信息共享，构成统一的集散结构。 　　1.1.3高效集成的终端技术：选用高速率、高强度的芯片来实现对终端或分站端的信息采集与执行机构的控制，确保功能与信号传输的速度。 　　1.2 信息分层的架构 　　1.2.1.DCS系统的层次开放性 　　DCS系统在逻辑结构上可分为三层，其中第一层为生产查询层、第二层为监视管理层、第三层为现场的控制层。各层之间采用以太网或通讯网络之间来实现信息的传输与共享[3]。而位于DCS系统主站的计算机与各分站间的信息传输通过通信控制器以及相应的通信设备来进行数据的实时。 　　1.2.2.系统的开放性和可扩展性 　　水电站闸门启闭机的DCS系统中的分站部门由具备逻辑控制功能的PLC以及相应的控制仪表构成。主要针对现场的工艺、电气等数据进行采集以及对设备进行控制，同时将收集到的数据向上传输到主站中，报告各分站的实时状况。在DCS系统的建设过程中，为了考虑到系统后续的功能扩展，对系统进行开放式结构设计，并对系统的资源留有余量，以便今后实现附加功能的无缝对接。 　　2.闸门启闭机DCS控制系统的性能特点 　　2.1 闸门 DCS 的可靠性 　　水电站闸门不仅关乎到电站的发电效益，同时在地区的防洪抗灾中起着至关重要的作用，因此，水电站闸门一旦发生问题，对于周边人员与财产造成不可估量的损伤。闸门启闭机的DCS系统采用可靠性极高的分层网络体系[4]，同时选用合理的通信设备、传感设备、控制设备来保证控制系统的可靠性以及安全性。闸门 DCS系统较高的抗干扰能力和自动化控制能力确保了水电站能够长