閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)實(shí)施PLC改造方案分析

摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的快速發(fā)展，我國(guó)的各項(xiàng)科技產(chǎn)品不斷應(yīng)用到日常的生產(chǎn)生活中，PLC作為可編輯邏輯控制系統(tǒng)得以廣泛應(yīng)用于泵站閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)內(nèi)。文章探究了閘門啟閉機(jī)的控制要點(diǎn)，介紹了閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)實(shí)施PLC改造步驟，使閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)達(dá)到了操作簡(jiǎn)單、運(yùn)行可靠、便于調(diào)試設(shè)定和運(yùn)行維護(hù)的要求。

關(guān)鍵詞：閘門啟閉機(jī)；電氣控制系統(tǒng)；PLC改造方案；水電站；水電系統(tǒng) 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

中圖分類號(hào)：TV664 文章編號(hào)：1009-2374（2015）13-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.014

現(xiàn)階段，隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域?qū)﹄娏π枨笈c日俱增，使得我國(guó)水電站的開發(fā)得以快速發(fā)展。閘門啟閉機(jī)是水電系統(tǒng)最重要的組成部分之一，若一直使用傳統(tǒng)的繼電器對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行控制，不僅達(dá)不到解決與監(jiān)控系統(tǒng)上機(jī)位出現(xiàn)的一系列通訊問(wèn)題，更無(wú)法滿足水電站對(duì)設(shè)備自動(dòng)化的實(shí)際需求。文中以閘門啟閉機(jī)為研究視角，設(shè)計(jì)出一種滿足自動(dòng)化控制需求的閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)以PLC和TD200（中央顯示控制面板）為依據(jù)，對(duì)傳統(tǒng)的系統(tǒng)進(jìn)行改造，達(dá)到簡(jiǎn)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)、操作簡(jiǎn)單的目的，提升整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行效率。

1 簡(jiǎn)述安裝閘門啟閉機(jī)的控制要點(diǎn)

安裝閘門啟閉機(jī)主要實(shí)施啟閉泄洪閘門操作，確保水庫(kù)的水位調(diào)節(jié)至正常狀態(tài)，有效保護(hù)水利工程和水電站的安全工作。安裝閘門啟閉機(jī)必須注意以下方面：如果水庫(kù)內(nèi)的水位明顯高于正常的警戒水位時(shí)，必須提升閘門進(jìn)行泄洪操作。反之若水庫(kù)的水位處在警戒水位之下時(shí)，要及時(shí)關(guān)閉閘門停止泄洪。設(shè)置手動(dòng)和自動(dòng)控制轉(zhuǎn)換設(shè)置系統(tǒng)，從而更好地掌控系統(tǒng)的上升及下降操作。設(shè)置故障及設(shè)備運(yùn)行監(jiān)控系統(tǒng)，安裝故障和設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視系統(tǒng)，當(dāng)啟閉機(jī)出現(xiàn)故障時(shí)，系統(tǒng)能及時(shí)監(jiān)視哪個(gè)部位出現(xiàn)故障并給予解決，且安裝監(jiān)視系統(tǒng)能監(jiān)視啟閉機(jī)的全開和全關(guān)位置及閘門開度情況。

2 閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)實(shí)施PLC改造步驟

2.1 閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)工作原理

閘門啟閉機(jī)電氣控制的核心為PLC，采用PLC能掌控整個(gè)系統(tǒng)的工作情況。實(shí)際展開控制時(shí)，開關(guān)量信號(hào)進(jìn)入PLC控制中心，變速器有效識(shí)別信號(hào)后并把結(jié)果傳輸至處理系統(tǒng)。PLC本身就是可編輯的控制器，它可以把信號(hào)給予轉(zhuǎn)化，并依照設(shè)計(jì)程序提出相對(duì)應(yīng)的來(lái)。借助控制室給予輔助操作，實(shí)現(xiàn)整個(gè)閘門的啟閉工作。實(shí)際操作時(shí)必須注意要對(duì)所有回路進(jìn)行監(jiān)視，確保出現(xiàn)故障時(shí)可以采用屏幕或燈光進(jìn)行傳輸，便于工作人員開展維修和檢測(cè)工作，有效提升整個(gè)泵站的運(yùn)行效率。該控制系統(tǒng)是集合通訊、數(shù)據(jù)采集、閘門開度顯示等為一體的裝置，采用PLC及TD200對(duì)閘門啟閉機(jī)進(jìn)行控制，能有效降低費(fèi)用，提升整體系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性。整個(gè)系統(tǒng)主要由可編程邏輯控制器（PLC）、傳感器、監(jiān)控系統(tǒng)等部分組合而成，如圖1：

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)圖

2.2 TD200及閘門位置

中文顯示控制面板（TD200）連接簡(jiǎn)單，不需要設(shè)置獨(dú)立的電源，只需把其連接電纜連接至PPI接口即可。TD200不僅能顯示所需的信息，同時(shí)可以合理設(shè)定或修改系統(tǒng)的參數(shù)。本系統(tǒng)通過(guò)TD200達(dá)到檢查PLC內(nèi)部存儲(chǔ)信息的目的，以及采用其功能鍵控制PLC輸入輸出控制。該系統(tǒng)是一點(diǎn)型的弱電控制強(qiáng)電，為確保閘門啟閉機(jī)運(yùn)行的安全和可靠性，PLC要嚴(yán)密監(jiān)測(cè)設(shè)備運(yùn)行信息、故障信號(hào)等。例如：閘門啟閉機(jī)出現(xiàn)超載或閘門處于全開狀態(tài)就會(huì)發(fā)出信號(hào)，要根據(jù)這些信號(hào)給予合理的處理，也可以發(fā)布緊急停機(jī)命令。

2.3 準(zhǔn)確采集并處理數(shù)據(jù)

為有效降低該系統(tǒng)使用的費(fèi)用，挑選增量式旋轉(zhuǎn)編碼器最為合理，這類傳感器價(jià)格比較便宜又具有安全穩(wěn)定的性能，只需設(shè)定2根信號(hào)與PLC進(jìn)行連接，從而更好檢測(cè)出閘門開度出現(xiàn)的變化。傳感器信號(hào)采集模塊能有效采集閘門開度信號(hào)。荷重變化信號(hào)并給予處理，依次轉(zhuǎn)換為閘門開度值和荷重?cái)?shù)值，隨后存儲(chǔ)到PLC單元并給予處理。目前，數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性是工業(yè)生產(chǎn)中尤為重視的方面，準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)可以降低操作誤差。測(cè)量和采集閘門開度信息對(duì)于整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行發(fā)展有著重要作用。根據(jù)閘門啟閉機(jī)的運(yùn)行情況展開計(jì)算，計(jì)算獲取閘門正確的開度值。其中測(cè)量閘門的形成是從輸出的信息展開采集和計(jì)算的，實(shí)際處理時(shí)也能直接檢測(cè)到閘門的直線形成，并采用PLC模擬量對(duì)采集的信號(hào)及標(biāo)度的變換給予合理控制，從而得到正確的閘門開度。通過(guò)壓力變速器把信號(hào)傳輸至PLC控制中心，采用PLC的運(yùn)算模塊給予合理控制，獲取壓力值。采用數(shù)值處理系統(tǒng)對(duì)獲取的數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，從而有效掌控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行情況。如果閘門開度出現(xiàn)異常會(huì)發(fā)出預(yù)警，防止電纜松動(dòng)影響閘門啟閉操作。

2.4 合理設(shè)置通訊系統(tǒng)

合理設(shè)置通訊系統(tǒng)在一定程度上可以降低整個(gè)系統(tǒng)出現(xiàn)故障的幾率。整個(gè)泵站通訊系統(tǒng)采用IP/ICP設(shè)置，系統(tǒng)內(nèi)的PLC模塊全部采用以太網(wǎng)的通訊接口。公共使用的PLC系統(tǒng)只設(shè)置一個(gè)交換機(jī)，且交換機(jī)內(nèi)有光口和電口。采用公用的PLC系統(tǒng)對(duì)其他的PLC實(shí)施數(shù)據(jù)交換操作。閘門實(shí)際運(yùn)行中，閘門的信息采用PLC控制箱進(jìn)行傳遞，由它把信息傳輸至其他的公用泵站控制柜。PLC控制柜會(huì)把信號(hào)實(shí)施交換，下達(dá)至大壩指令中，運(yùn)用大壩的控制模式把數(shù)據(jù)下發(fā)至命令控制中心，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)不同環(huán)節(jié)之間的相互溝通并完成遠(yuǎn)程通訊操作。

2.5 輸入、輸出控制

輸入控制信號(hào)來(lái)自監(jiān)控系統(tǒng)的上位機(jī)指令，采用切換開關(guān)，達(dá)到實(shí)現(xiàn)手動(dòng)和自動(dòng)控制的目的?？刂崎l門啟閉機(jī)能使閘門進(jìn)行上升、下降操作，若閘門運(yùn)行達(dá)到極限位置或啟閉機(jī)發(fā)生故障時(shí)，系統(tǒng)會(huì)輸出報(bào)警信號(hào)。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，對(duì)水利泵站閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)進(jìn)行PLC改造進(jìn)一步提升了控制系統(tǒng)的功能，使系統(tǒng)向著操作簡(jiǎn)單、安全可靠、便于維修及調(diào)試的方向發(fā)展，能更好地滿足閘門自動(dòng)化控制的需求，使得整個(gè)工作組運(yùn)行更加穩(wěn)定，也在一定程度上提升了工作的質(zhì)量和效率。

參考文獻(xiàn)

[1] 賈振波，黎保國(guó).液壓閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)電路分析[J].電子制作，2012，（12）.

[2] 初海洋.白沙灘泵站閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)PLC改造[J].中國(guó)機(jī)械，2014，（13）.

[3] 何佳慶.諫壁抽水站閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)電氣控制改造[J].排灌機(jī)械，2006，24（2）.

[4] 莊少萍.液壓?jiǎn)㈤]電氣控制系統(tǒng)的分析探討[J].城市建設(shè)理論研究（電子版），2011，（21）.

[5] 權(quán)英，胡強(qiáng).龔嘴水電站閘門啟閉機(jī)電氣控制系統(tǒng)PLC改造[J].水電與新能源，2013，（5）.

[6] 鄭海英，晏政.樂昌峽水利樞紐液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電氣控制系統(tǒng)[J].廣東水利水電，2012，（1）.

[7] 李珺.液壓?jiǎn)㈤]機(jī)電液比例控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)研究[D].昆明理工大學(xué)，2008.

[8] 駱堅(jiān)強(qiáng)，張亞輝.窄口水庫(kù)閘門啟閉機(jī)電氣控制設(shè)計(jì)[J].河南水利與南水北調(diào)，2010，（6）.

[9] 姜麗芳.基于PLC的水電站閘門監(jiān)控系統(tǒng)的研究[D].東北農(nóng)業(yè)大學(xué)，2008.

作者簡(jiǎn)介：盧?。?984-），男，河南人，貴州黔水科研試驗(yàn)測(cè)試檢測(cè)工程有限公司工程師，研究方向：水利水電工程。

（責(zé)任編輯：周 瓊）endprint