湘江从来就是诗意和哲学的源泉。远有文人墨客,吟诵华美的诗篇:“九月湘江水漫流,沙边唯览月华秋”;近有豪情壮志,心系国家之命运:“独立寒秋,湘江北去,橘子洲头”。面朝着奔流不息的湘水,天地人仿佛融为一体,在壮阔的造物者面前,思绪被牵动,情感一触即发。
人们通过在河流和渠道上架设大坝、水电站、船闸,将自然的力量转化为可以掌控和利用的能量。湍急的水流用于灌溉良田,或者变成开阔的航道;满载着货物的轮船行驶在浩荡的江面,转眼间,已消失在水天连接之处。
每天,约有250艘货船通过长沙湘江水利枢纽工程,沿着航线驶向旅行的终点。湘江长沙综合枢纽船闸是国内首个同时开建的双向双线2000吨级船闸,船闸室长280米、宽34米、门槛水深4.5米,设计年通过能力为双闸双向9800万吨。由4对“人字闸门”组成的双线船闸上下行驻守在航道上,通过升降水位使来往的船只克服航道上的集中水位差。整个船闸系统设计的最大通行能力是长江三峡水利枢纽工程的4倍,顺理成章地成为目前中国最大的内河船闸。
长沙湘江水利枢纽工程处在湘江流域的主干道上,每天经过的船只给通航造成了不小的压力。尽管以“江澄如练,水天一色”的壮丽景色吸引了南来北往的行者,然而常年湿度较高的江面,以及高达40℃的全年温差,给控制船闸运行的设备带来了不小的挑战。
当船只需要过闸时,船闸控制室必须精确定位闸门的位置,保持上下水平面的平稳;船只通行时,不能出现错误动作或者死机的情况。控制室收集所有的信息并且被快速访问。例如,可以监控航道内的情况和水位的高低,此外,还能控制上下游闸门的开启、关闭以及到位的情况,同时也对航道进行引导和预警。
为了保障船闸控制的顺利进行,与之配套的自动化控制系统是整个水利枢纽工程的核心。菲尼克斯电气为船闸系统提供了整体解决方案。分布在河道各处的大量监视和控制信号需要畅通、可靠的传输至综合监控中心,因此,菲尼克斯电气为此提供了以GHS千兆模块化管理型交换机为核心的以太网络。GHS交换机采用金属外壳和冗余电源设计,以模块化方式进行光口和电口扩展。
而对于高通行能力的湘江水利枢纽工程来说,安全和可靠是保证航运的先决条件。菲尼克斯电气提供了异地冗余控制系统解决方案。冗余控制系统的两个RFC460R控制器被分别安装在一对闸门的河道两侧。通过3公里的千兆光纤跨越河道互相连接,进行数据实时同步、互为备用。任何时候,即使一个控制器发生意外而停机,另一个控制器也能无缝接管整个控制流程,确保船闸系统监控不间断,最大限度的降低了系统停机风险。
同时,每个冗余PLC与各自控制柜内的I/O、触摸屏以及光电交换机共同对船闸本地的液压系统、输水系统、就地保护系统等进行数据采集和实时监控,并通过光纤与监控中心的GHS交换机互联,构成PROFINET实时以太网络。
早在秦始皇统治时期,中国就以船闸的建造闻名于世,通过克服自然的障碍,将满仓的货物运往整个版图。而如今,在辽阔的湘江流域,湘水仍带着最初的脉搏,与千古文化的灵魂,奔腾万里,诉说着怀古伤今的壮阔情怀。人类通过创造无数的可能,最大限度地与自然和谐共生。放眼未来,还有无数的险滩和河流等着我们去发现和探索。