水庫閘門控制系統開發淺談

謝祥洲

（重慶賽菱斯機電設備有限公司，重慶 404100）

1 浮箱控制方案

1.1 控制目的

根據水庫水位的高低，實時的自動控制鋼絲繩伸出或收縮。

1.2 總體框圖

1.3 工作原理

（1）根據水庫的水位高低，控制鋼絲繩的伸出或收縮。

（2）水位傳感器實時對水庫水位進行檢測，檢測出的數據送往PLC中。后經PLC的邏輯運算出鋼絲繩要伸出或收縮（電機的正轉或反轉）的距離，PLC再把這段距離演變成運動控制指令傳送到變頻器中。變頻器根據接收到的指令，實現轉向控制、旋轉速度控制、旋轉距離控制。

（3）通過文本液晶顯示器還可以實時觀察到水庫的水位。它是通過水庫水位傳感器，把水位信號直接傳送到PLC中，再經PLC傳送到文本液晶顯示器。以供操作人員觀察水庫水位的變化。

1.4 系統的優點

（1）通過文本顯示器可以很方便的觀察水庫水位的變化。

（2）利用安裝在鋼絲繩滾筒上的距離傳感器，對鋼絲繩的位置進行檢測。經檢測出水位有細微的變化時，本系統能夠迅速作出反應。

（3）由于本控制系統采用變頻調速，使電機的啟動和停止更加平滑。特別是當水位有細微變化時，要求電機也要有細微的調整時，效果更加明顯。

（4）由于電機的啟動和停止得到了更加平滑的控制，大大的減輕了電機對機械的沖擊。使設備的故障率得到了有效的控制。

（5）本控制系統有兩種控制模式（手動模式、自動模式），這兩種控制模式都是分別獨立的控制電路，手動模式完全保留原來的控制方式。

2 泄洪門控制方案

2.1 控制目的

根據操作者輸入的數據，自動開啟到指定位置，并且能夠快速的停止閘門運動。

2.2 總體框圖

2.3 工作原理

（1）操作人員通過觸摸屏的位移數據窗口設置閘門的開度值。

（2）根據閘門的控制需要，編寫合適的控制程序。根據操作人員設置的閘門開度數據值，和當前閘門開度檢測傳感器經PLC邏輯計算后，計算出閘門的運動方向（向上或向下）。同時系統計算出的目標值等于設定值時閘門停止運動。

（3）工步一：通過數據設置窗口設置所需數值，通過現場通信將所設數值傳送給PLC做下一步的計算處理。

工步二：一旦PLC通過位置傳感器得到的檢測值等于設定的目標值時，閘門的運動立即停止。

（4）在整個過程中我們都可以通過觸摸屏很直觀的看到當前閘門的開度值以及閘門的模擬開度畫面。

2.4 本控制系統的優點

（1）本系統采用PLC+觸摸屏控制，運用現場通信技術構成一個控制網絡，大幅度的提升了自動化控制程度。

（2）通過觸摸屏可以便利的設置閘門欲開啟的開度值，并且通過觸摸屏,可以顯示出閘門的實時數據和閘門的實時工況。

（3）利用安裝在閘門機構上的開度傳感器對閘門移動的距離進行實時檢測。當設定值等于檢測值時，系統能夠快速的對閘門運動進行停止，達到快速控制的目的。

（4）本控制系統還設有閘門的上開度極限、下關閉極限。極限開關作閘門的限位控制用，它大大的加強了對閘門的安全保護。

3 取水口閘門控制方案

3.1 控制目的

根據工作人員在文本上輸入的數值，系統控制閘門進行精確的移動。

3.2 總體框圖

3.3 工作原理

（1）通過文本顯示器的位移數據窗口可以人工設置閘門開度。

（2）根據閘門控制需要,編制合適的PLC程序，依據人工設置的數據值和當前閘門開度測試傳感器經2AD模塊轉換的值計算出閘門運動方向（上升或下降），同時計算出目標趨近值和目標到達值（人工設置值）。

（3）工步一：啟動變頻器多段速1（高速）使變頻器控制電機帶動的閘門快速移動。

工步二：一旦PLC通過AD模塊得到的當前值等于目標趨近值，PLC立即停止多段速1(高速)，而對變頻器發出多段速2(低速)指令, 控制變頻器以低速驅動電機帶閘門向目標移動。

工步三：當PLC通過AD模塊得到的當前值等于目標到達值，PLC立即停止對變頻器輸出多段速2(低速)指令，變頻器執行停止操作，通過把多余能量釋放到制動電阻，實現平穩、快速剎車。

（4）在整個過程中我們都可以通過文本的液晶顯示很直觀的看到當前閘門的開度數據。

4 設計的優點

（1）控制分為手動和自動兩個獨立的控制線路，手動控制保持現有的控制線路，自動控制部分為PLC控制系統。方便在緊急情況下進行控制。

（2）通過文本顯示器可以便利的設置閘門欲開啟的開度，并且通過文本液晶屏可以顯示出閘門的實時數據。

（3）利用安裝在閘門機構上的開度傳感器對閘門移動距離進行實時檢測,通過PLC和AD轉換模塊的硬件中斷功能快速對變頻器輸出多段速切換和停止信號,最終結合變頻器的快速制動功能,實現對開度的精確控制。

[1]小浪底水庫閘門控制系統研究與開發[J].水力發電,2002(5).

[2]大黑汀水庫閘門自動控制系統設計與實現[J].河北工業大學,2011.