【正文】 1 寧夏鹽環(huán)定揚水管理處 干渠 閘門 測控一體化實施方案 二○一 四年 五 月 2 目錄 第一章 項目概況 ............................................................................................................................................................ 3 .................................................................................................................................................................. 3 .................................................................................................................................................................. 3 第二章 設(shè)計依據(jù)與原則 .................................................................................................................................................. 4 設(shè)計依據(jù) .................................................................................................................................................................. 4 設(shè)計原則 .................................................................................................................................................................. 4 第三章 方案設(shè)計 ............................................................................................................................................................... 6 .................................................................................................................................................................. 6 .................................................................................................................................................................. 6 .................................................................................................................................................................. 7 .................................................................................................................................................................. 9 ................................................................................................................................................................ 11 ................................................................................................................................................................ 12 ................................................................................................................................................................ 12 第四章 工程預(yù)算 .............................................................................................................................................................18 ................................................................................................................................................................ 18 ................................................................................................................................................................ 39 ........................................................................................................................ 40 ................................................................................................................................. 44 3 第一章 項目概況 項 目 背景 陜甘寧鹽環(huán)定揚 黃 續(xù)建工程 共用工程于 1988 年 7月開工建設(shè)， 1996 年 9 月通過竣工驗收并投入使用。共用工程渠道 。本方案擬對工程干渠沿 線 35個 直開口進行工程改造。項目實施之后，實現(xiàn)鹽環(huán)定揚水管理處 調(diào)度中心 對各斗口 的水閘進行 遠程自動控制和實時監(jiān)測 。 根據(jù)實際需要，第一期擬實施項目 5 座直開口，計劃于5月中旬建設(shè)，其余 30 座直開口于第二期擬建設(shè)。 需求分析 目前 鹽環(huán)定 支 渠上的 閘 門 都是手動操作， 給調(diào)度中心和 各 泵站的運行管理帶來了極大的不便 ： 一方面需要投入人力去操作，另一方面不能準(zhǔn)確的監(jiān)測到閘門的開啟閉合狀態(tài)。 閘門 遠程自動化監(jiān)控系統(tǒng)可以很好的解決上述問題，本系統(tǒng)以“無人值守”為設(shè)計原則，采用 SCADA 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，通過傳感技術(shù)，自動化控制技術(shù)，網(wǎng)絡(luò)通信技術(shù) 進行自動控制和監(jiān)測。 由于鹽環(huán)定 各 泵站到調(diào)度中心已采用光纖通訊 ， 所以本項目的閘門控制系統(tǒng)可利用原有的光纖 與就近的各個泵站建立通訊 ，再由泵站將閘門的相關(guān)數(shù)據(jù)傳輸至調(diào)度中心。 4 第二章 設(shè)計依據(jù)與原則 設(shè)計依據(jù) 考慮到一些關(guān)鍵性問題和固有特點，我們提供用戶的方案應(yīng)該盡量采用國際上先進而成熟的無線網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和標(biāo)準(zhǔn)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議（ TCP/IP、 CSMA/DS、 SNMP）等 ，堅持開放性，采用國際標(biāo)準(zhǔn)（如 ISO、 CCITT、 IEEE）、國家標(biāo)準(zhǔn)、工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)等。 遵循標(biāo)準(zhǔn) 在網(wǎng)絡(luò)通訊中，我們?yōu)榱吮ＷC網(wǎng)絡(luò)整體的運行可靠和保持可兼容性、可擴展性，我們嚴(yán)格遵循： IEEE 10BASET； IEEE Ether (100BASET)； ANSI FDDI/ TPDDI 100 Mbps； IEEE 。 安裝與設(shè)計規(guī)范 通信工程系統(tǒng)防雷技術(shù)規(guī)定 中國網(wǎng)絡(luò)通訊工程化協(xié)會規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)“網(wǎng)絡(luò)通訊系統(tǒng)工程施工及驗收規(guī)范” 計算機 網(wǎng)絡(luò)建設(shè)標(biāo)準(zhǔn) 設(shè)計原則 為了確保用戶的投資利益與應(yīng)用需求，我們在系統(tǒng)設(shè)計時充分考慮到系統(tǒng)的先進性、實用性、可擴充性和可維護性 ,保證系統(tǒng)運行的可靠與安全保密，建立經(jīng)濟合理、資源優(yōu)化的系統(tǒng) 。 先進性原則 硬件與協(xié)議透明：在有線網(wǎng) 方面 ，符合 標(biāo)準(zhǔn)?？梢皂樌暮推渌W(wǎng)絡(luò)連接。 實用性原則 設(shè)備接口與網(wǎng)絡(luò)操作系統(tǒng)的透明性，無論對系統(tǒng)現(xiàn)行安裝與今后的需求擴展都 5 提供方便性與可操作性。 可擴充性原則 組網(wǎng)后如果需要增加新點，不需要對正在使用的設(shè)備做任何改動，只需要做新增加的設(shè)備的安裝即 可。 可靠性原則 抗干擾 性 強 、 故障率低 、 接收靈敏度高 、室外安裝防風(fēng)雨老化性要強、要有很強的抗高低溫能力。 經(jīng)濟性原則 所使用 產(chǎn)品具有一次性投資永遠受益的特點 , 建立 網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)時要最大限度地提高資金的利用率，使其具有方便、經(jīng)濟的擴充和裁減的功能。 6 第 三 章 方案設(shè)計 總體設(shè)計 本系統(tǒng)采用光纖數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)，通過光纖傳輸設(shè)備構(gòu)成一個通訊網(wǎng)絡(luò)，對閘門的數(shù)據(jù)信息進行采集、 處理 、傳輸 和控制。 對原有量水堰進行標(biāo)準(zhǔn)化翻建 ， 并 在 量水堰旁修建一個測水井，測水井與量水堰相通，測井內(nèi) 安裝 一個 投入式 液位計， 用于檢測量水堰 的水位。 啟閉機 配套 整體式 電動執(zhí)行機構(gòu) ， 電動執(zhí)行機構(gòu)可在本地手動控制閘門的啟閉，手動分為兩種：一種是在沒有電的情況下用專用工具手動啟閉閘門；另一種是在有電的情況下在啟閉機的控制面板上進行手動操作。 同時 電動執(zhí)行機構(gòu)可以 準(zhǔn)確的 測量 出閘門的啟閉高度。 與傳統(tǒng)的電機配套皮帶或者電機配套減速機相比，電動執(zhí)行機構(gòu) 能夠精確的使閥門 /閘門 走到任何位置， 除了 簡單的開關(guān)功能， 還 包含了位置感應(yīng)裝置，力矩感應(yīng)裝置，電極保護裝置，邏輯控制裝置，數(shù)字通訊模塊及 PID 控制模塊等，而這些裝置全部安裝在一個緊湊的外殼內(nèi)。 電動 執(zhí)行機構(gòu) 可 增強工作 安全性能和環(huán)境保護性能。 現(xiàn)場配套一套 PLC 控制箱， PLC 控制箱可 采集啟閉機運行、停止、故障、遠控等開關(guān)量信號以及閘門的開度值和 量水堰 液位等模擬量信號 ， 同時 PLC 控制箱 可根據(jù)上位（后臺工控機）發(fā)出控制信號， 實現(xiàn) 閘門的開度 調(diào)節(jié)。 傳輸設(shè)備選用 視頻光端機 ，可將 PLC 信號 接入，并傳輸至 泵站，進入整體監(jiān)控系統(tǒng)中 ，同時預(yù)留視頻接口，具有可擴展性 。 系統(tǒng)組成 針對閘門自動控制系統(tǒng)的控制需求， 我們采用 基于遠 方調(diào)度中心 集中 控制、 泵站站級自動控制和現(xiàn)地手動 控制 相結(jié)合的 三層控制 體系結(jié)構(gòu) 。閘門現(xiàn)地控制層分別由 電動執(zhí)行機構(gòu)和 液位計組成， 進行各種數(shù)據(jù)采集 與 現(xiàn)場控制 ， 并且將處理結(jié)果 通過光纖網(wǎng)絡(luò) 傳輸 至 站級 控制 系統(tǒng) 。 PLC 控制器是站級 控制系統(tǒng)的核心， PLC 可在控制 程序 中實現(xiàn) 很強的邏輯控制功能，同時運行速度快，抗干擾能力強。是 自動控制 (聯(lián)動 ， 連鎖控制 及邏輯控制 )首選 。同時 PLC 通過以太網(wǎng)絡(luò)與站級 控制計算機連接， 而站級 可以根據(jù)中央控制 級 的指令及時調(diào)整控制策略。 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖如下： 7 每個 PLC 控制站 監(jiān)視內(nèi)容包括 ： ● 閘門 /閥門 運行 狀態(tài) ； 如手動 /自動、運行 /停止、遠方 /現(xiàn)地 等 狀態(tài) 。 ● 閘門 /閥門 開度 信息 ； 如 上升、下降 、位置 等 。 ● 設(shè)備狀 態(tài) ； 如啟閉狀態(tài)、行程 限位 開關(guān)狀 態(tài)。 ● 液位 ； 量水堰 液位 。 ● 報警信息 ； 如報警類型、報警時間 等。 控制說明 根據(jù)工藝過程的要求和設(shè)備特點，需要控制的電氣設(shè)備分為本地、站級、調(diào)度級三 種控制方式： 第一，現(xiàn)地控制： 現(xiàn)地手動操作為最高優(yōu)先級， 電動執(zhí)行機構(gòu)上有 現(xiàn)地 /遠程切換 按鈕， 當(dāng)處于 現(xiàn)地 控制 模式 時，操作人員可以根據(jù)工藝情況直接對 閘門 進行啟 閉 的操作。該控制方式 作為一種后備方式 存在，但 有最高的優(yōu)先權(quán)。 當(dāng) 電動執(zhí)行機構(gòu)的 控