摘要：介紹了結(jié)合工程實(shí)際需要而研制的一種基于現(xiàn)場(chǎng)總線的分布式閘門監(jiān)控系統(tǒng)，內(nèi)容包括：監(jiān)控系統(tǒng)的組成、各部分功能設(shè)計(jì)、可編程控制器（PLC）程序設(shè)計(jì)及閘門監(jiān)控中心軟件設(shè)計(jì)等。

    關(guān)鍵詞：水利自動(dòng)化系統(tǒng) 計(jì)算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng) 現(xiàn)場(chǎng)總線 PLC

近年來(lái)，隨著計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的飛速發(fā)展，現(xiàn)代過(guò)程控制系統(tǒng)已從集散控制系統(tǒng)（DCS）向現(xiàn)場(chǎng)控制系統(tǒng)（FCS）發(fā)展。現(xiàn)場(chǎng)總線技術(shù)使單個(gè)分散的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備通過(guò)總線連接成可以相互溝通信息、共同完成任務(wù)的網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和控制系統(tǒng)，形成控制功能徹底下放到現(xiàn)場(chǎng)的全分布網(wǎng)絡(luò)集成式新型控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了開放式的通信解決方案，使控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更趨于智能化、分布化，也使網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為扁平化、集成化，順應(yīng)了技術(shù)發(fā)展的主流方向。

水利樞紐閘門監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)際上是一個(gè)集散控制系統(tǒng)。由于樞紐現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境十分惡劣。如采用傳統(tǒng)的4～20mA模擬信號(hào)與現(xiàn)地設(shè)備通信，雷電、噪聲等干擾信號(hào)將不可避免地影響到模擬信號(hào)傳輸?shù)馁|(zhì)量；而現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)的現(xiàn)地設(shè)備采用的傳感器和二次儀表，具有A/D轉(zhuǎn)換、輸入輸出等功能，可將現(xiàn)地采集的信息直接以數(shù)字量形式輸出，而數(shù)字信號(hào)具有很強(qiáng)的抗干擾能力，因此大大提高了系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性。并且可以簡(jiǎn)化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、節(jié)約硬件設(shè)備、節(jié)約連接電纜，也減少了工程造價(jià)與維護(hù)費(fèi)用。

本文介紹的閘門監(jiān)控系統(tǒng)采用了現(xiàn)場(chǎng)總線與DCS網(wǎng)絡(luò)集成的方法對(duì)多個(gè)閘門進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控、集中監(jiān)控與現(xiàn)地監(jiān)控。

1 閘門監(jiān)控系統(tǒng)的組成及功能

閘門監(jiān)迭系統(tǒng)采用分層分布開放式結(jié)構(gòu)，即由閘門監(jiān)控中心（遠(yuǎn)方）、集中監(jiān)控單元和現(xiàn)地監(jiān)控單元（現(xiàn)地控制屏）組成。系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。

1.1 閘門監(jiān)控中心

閘門監(jiān)控中心由主計(jì)算機(jī)、人機(jī)接口設(shè)備和外圍設(shè)備組成。采用臺(tái)灣研化PII233/32M/4G工控機(jī)作為主計(jì)算機(jī)，配有專用功能鍵盤和語(yǔ)音裝置，實(shí)現(xiàn)對(duì)閘門的全面監(jiān)控。閘門監(jiān)控中心主要完成數(shù)據(jù)處理、安全監(jiān)視、遠(yuǎn)方控制以及自動(dòng)化管理等功能，具體為：

(1)定斯查詢和收集集中監(jiān)控單元上送的運(yùn)行過(guò)程實(shí)時(shí)信息，生成現(xiàn)場(chǎng)實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)庫(kù)和歷史記錄圖表。

（2）實(shí)時(shí)更新CRT顯示的工況畫面的參數(shù)；實(shí)時(shí)顯示和閘門相關(guān)的事件；有故障時(shí)，系統(tǒng)通過(guò)電鈴、語(yǔ)音、畫面顯示報(bào)警，給出事故處理指示。

（3）操作員可通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)對(duì)閘門進(jìn)行遠(yuǎn)方控制，即：閘門起閉控制；閘門預(yù)置開度設(shè)定。

（4）系統(tǒng)生成的運(yùn)行日志、放水流量曲線、操作記錄、運(yùn)行狀態(tài)等各種報(bào)表均可通過(guò)CRT顯示或打印出來(lái)。

1.2 集中監(jiān)控單元

集中監(jiān)控單元采用集散控制方式，通過(guò)與閘門監(jiān)控中心進(jìn)行網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)通信接受控制指令，對(duì)現(xiàn)地控制單元發(fā)出起閉信號(hào)；并通過(guò)安裝在現(xiàn)地的閘門開度儀接受閘門再地信息，向閘門監(jiān)控中心反饋現(xiàn)地運(yùn)行工況、故障信號(hào)等信息。

集中監(jiān)控單元采用德國(guó)SIEMENS公司的S7系列可編程控制器（PLC）。該可編程控制器具有體積小、高速、模塊化、可靠性高、抗干擾能力強(qiáng)等特點(diǎn)，開關(guān)量24路輸入，16路輸出，串口的物理層是RS485接口標(biāo)準(zhǔn)。因系統(tǒng)控制每個(gè)閘門需要8入3出開關(guān)量，因此我們采用一個(gè)PLC外接5個(gè)輸入模塊和1個(gè)輸出模塊來(lái)控制7個(gè)閘門。PLC開關(guān)量輸入為：閘門的升、降、全開、全關(guān)狀態(tài)；電源狀態(tài)；過(guò)熱；過(guò)載等。開關(guān)量輸出為閘門的升、降、停等。整