全部监控设备均按照有关规范、规定、标准、总体设计报告中的有关技术指标进行，当技术指标、规范标准之间有差异时，按技术要求高的标准执行。施工期间如遇国家有关规程、规范的修订或新的规范   颁布，则以新的规程规范为准。

1.1 设计原则

系统设计时遵循下述原则：

1、控制系统简单可靠，高度冗余，操作灵活，维护方便。

2、充分体现系统的先进性，并且把设备的长期可靠运行放到第一位，系统配置和设备选型符合计算机及 PLC 发展迅速的特点，充分利用计算机、网络领域的先进技术，使系统整体性能达到当代先进水平。

3、人机接口功能强大，操作方便、简单、直观。

4、采用模块化结构设计，便于维护和系统升级。

5、结构设计新颖、美观，充分体现先进性。

6、系统的设计和制造完全符合规范和国家相关标准。

7、选用的设备可靠性高、适应恶劣环境且系统防雷抗干扰能力强。

1.2 环境条件

a.室内环境(监控中心、启闭机等)：运行温度为 50C～400C，相对湿度为 30%～90%。 b.室外环境：运行温度为-300C～450C，相对湿度为 30%～90%；

c.电磁环境：监控中心、配电室及启闭机房等除钢筋混凝土结构外，无任何特殊的电磁屏蔽。   d.电源环境：三相交流 380V±10%，50Hz±2%，中性点接地电源；

单相交流 220V±10%，50Hz±2%电源。e.接地环境：系统接地可使用水库公用接地网。

2.2 主要设备配置清单（1-1）

闸门自动化控制系统闸室配现地 PLC 控制柜及系统连接网络。

a． 现地控制单元：PLC 柜进行信号采集。PLC 柜上可选择三个控制方式：手动、自动、和远程。

b． 系统网络：各现地监控单元采集其所属各类监控信号，现地控制单元对外接口为网口。

2.2 系统详细功能描述及性能指标：

1)现地控制单元

闸门现地控制单元主要完成数据采集与处理、事件检测、控制与调节、人机接口与通信等功能。闸门

现地控制单元可手动实现闸门控制，也可实现与闸门监控中心进行网络数据通信，接收控制指令并对闸门

发出启闭信号；并通过传感器接收闸门现场信息，向闸门监控中心反馈闸门现场运行工况、故障信号等信

息。

●硬件设备：

由 PLC 控制柜、传感器等设备构成。负责采集、传输系统的各种参量，并对机电设备进行控制。PLC

选用施耐德品牌产品。闸门的开度通过专用传感器设备组网与 PLC 的进行通讯，数据在开度仪上显示。采

用这种结构可以减少投资和提高数据采集的精确度。PLC 模块通过网口与闸管所的上位机进行通讯。PLC

（可编程逻辑控制器）是测控终端站的关键，负责采集数据和实现控制，可根据监控终端的采集数据和控

制设备的数量不同而配置相应的规模，也利于将来系统的扩展。

●软件设备：

由 PLC 编程设计软件、上位机软件构成。负责可编程控制器的管理及系统中各种数据的分析和处理等

工作

具体功能描述如下：

(1)数据采集功能

①可采集闸门开度信号

测量范围：0-20M；分辨力：1CM；

②可采集每孔闸门开关量输入：闸门行程开关限位接点、闸门开度荷重测量仪位置接点、控制开关转换接

点及故障信号引入接点；

③状态量采集

a. 闸门上升或下降接触器状态；

b. 闸位行程开关状态；

c. 启闭机保护装置状态；

d. 操作按钮和开关状态；

e. 电动机过流和缺相故障；

f. 闸门上限、下限限位信号。

G. 闸门荷载状态保护。

(2)闸门控制功能

①手动控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“手动控制”，即可通过机旁控制箱面板上面

的“上升”“下降”“停止”按扭对闸门进行操作，此种模式下只有按扭限位开关参与控制。优先于“自

动控制”和“远程控制”

②自动控制：将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“自动控制”，该状态下开度仪、PLC 等现场

自动化设备参与逻辑控制。在闸门运行过程中，现场操作员可通过开度仪和相应指示灯实时观测闸门运行

状态。当闸门出现越限（超越上、下限）、荷载超载、电机过流、缺相等故障时，闸门自动停止运行。“自动控制”

优先于“远程控制”；

③远程控制（预留）：PLC 通过以太网接收闸门监控中心工控机的指令，自动完成闸门的开启或关闭。

将现地控制柜上的操作模式转换开关打到“远程控制“，即可通过上位机操作闸门自动开启/关闭到指定

位置。操作人员将通过计算机的操作界面发布闸门运行指令，并通过网络接口下达到相应闸门监控站的

PLC。PLC 在接到传来的控制命令后，自动启动闸门运行，并控制闸门运动到指定值。在闸门运行过程中，

上位机可实时采集闸位信息及查询来自 PLC 的闸门运行状态信息，使中心站操作员在计算机上实时掌握闸

位信息，以便实现定闸位控制，并可实时掌握闸门在运行过程中的状态。

④控制互锁功能：闸门控制时，二次回路中加入必要的互锁条件，同时在 PLC 程序中也加入必要的互

锁条件，以防止闸门误动作。

(3)信号显示

在现地控制屏面板设置一些相关信号灯

①闸门状态(开、关、停)指示；

②闸门位置 (上限、下限) 指示；

③控制屏上的开度仪实时显示闸门开度值、荷载值；

④电机过流、缺相指示

⑤控制柜电源指示

⑥操作模式指示

(4)数据远传

闸门现地控制单元通过网络接口由交换机将有关信息上传。

(5)报警功能设计

在闸门运行过程中，当系统发生故障时，能够立即报警，并可根据需求和实际情况手动或自动终止当

前闸门运行操作。闸门现场操作人员通过现场操作控制的相关信号灯可实时掌握故障的发生，并且故障信

号通过网口上传。

常见故障内容如下：

电机过流、缺相、荷载超载。

Ø 闸门运行超上下限、荷载超载

Ø 闸门上限。当闸门到达最高点位置时，安装在闸门上的上位限制传感器应立即断开主回路，同时向 PLC

发布信号，使 PLC 发布停止指令，并发布报警信号；在现场自动控制时，由开度仪发出停止命令和报

警信息，或在发布报警时，手动停止当前闸门操作。

Ø 闸门下限。当闸门到达最低点位置时，安装在闸门上的下位限制传感器应立即断开主回路，同时向 PLC

发布信号，使 PLC 发布停止指令，并发布报警信号；在现场自动控制时，由开度仪发出停止命令和报

警信息，或在发布报警时，手动停止当前闸门操作。

   闸门荷载超载。当闸门运行过程中异物卡死闸门，安装在闸门上的荷重传感器立即断开主回路，同时向 PLC

发布信号，使 PLC 发布停止指令，并发布报警信号；在现场自动控制时，由开度仪发出停止命令和报

警信息，或在发布报警时，手动停止当前闸门操作。

2.3 通信系统

系统方案信息流向说明如下

Ø 各闸门在现地通过现地控制柜控制闸门启闭。

Ø 闸门开度信息、荷重信息、上下限位信息、电动机过流缺相信息、闸门状态传输到各闸门现地控制单元，通

过 PLC 将信息传输到闸门监控中心站。 在超限时，由现地控制单元自动完成闸门锁定功能。

Ø 闸门监控中心的上位机能通过网络通信方式接收由现地控制单元传输来的各闸门的工况数据。

Ø 闸门监控中心的上位机能通过网络通信方式控制现地控制单元的闸门启闭。

通信接口说明如下：

上位机与 PLC 之间采用网口进行通信；

2.4 避雷措施

a.室外接入 PLC 的控制信号应加装信号避雷器；

b.信号输入输出均采用光电隔离。

c．电缆铺设采用穿钢管防雷铺设。

2.5 系统的安全性和可靠性保障措施

a.保障仪表、仪器的稳定性、可靠性和安全性：仪表、PLC、PC 机、通信器件、小型元器件均采用国

际或国内知名品牌;

b.整个系统设计的合理性:系统采用成熟的、高可靠性的以太网作为系统的控制网络,以高可靠性的

PLC 控制核心,保障了数据传输、数据处理的可靠性和及时性;

c.软件系统的可靠性:在硬件系统可靠性的基础上,软件系统也要用各种可能的互锁条件进行处理、发

送数据。将可预知的和不可预知的错误均进行相应的处理,提高软件系统的可靠性、抗干扰性和模糊分析

处理能力;

d.保障电源的稳定性和安全性:二次回路采用直流供电，在闸门启动过程中可能会造成供电回路的电

流、电压的波动过大，由此将会导致控制回路中的仪器仪表的故障率增大，使得整个控制系统的可靠性大

大降低。为了避免这种情况的出现，为此我们特别设计的控制柜采用直流屏供电，使得整个控制回路的电

源和一次回路的主电源完全隔离，大大增加了本系统的稳定性和可靠性。

e.保障电机的可靠性和安全性:用热继电器器实时监测电机的电流,以预防电机过载、过压、欠压、缺

相、堵转运行,从而预防闸门发生故障,当发生故障时软件和硬件均进行相应的处理; 配置使用智能电机保

护器，智能电机保护器在闸门运行过程中可以自动判断电机的荷载，，避免电机的过载、过流、欠压运行，

从而最大限度的保证闸门及电机运行的安全性和可靠性。