淺析PLC 在攔河閘門控制中的應用

曾金軍

（四川省米易縣晃橋水庫管理所，四川 攀枝花 617200)

“安寧河米易縣城北閘壩工程”位于米易縣安寧河城南電站上游2.45km，國家體育總局皮劃艇急流回旋競訓基地訓練水道出水口上游470m 處。攔河鋼壩軸線全長156.8m，共設置4 口閘孔，其中3 孔為底橫軸支鉸座雙吊點翻板閘門，閘門寬均40.0m，高3.7m；1 孔調節兩吊點臥倒門，閘門寬10.0m，高6.0m。采用的液壓啟閉機為：QPPY-2×3000KN-5.1m。

根據液壓啟閉機在實踐運用中表明：單吊點運用技術比較成熟，而雙吊點閘門同步控制仍然是水利工程閘門運用研究的一個重要課題。在實踐運行中大部分雙吊點閘門同步控制是成功的，但是仍有一部份雙吊點閘門，特別是大中型寬跨度液壓啟閉機雙缸同步問題沒有得到根本解決，從而導致閘門傾斜卡死，甚至吊點拉脫，造成閘門失事。安寧河米易縣城北閘壩工程閘門采用PLC 作為控制“大腦”，保證了閘壩長期穩定運行。

1 雙吊點寬跨度攔河閘門同步誤差的形成

水利工程中液壓啟閉機的運行與在其他工業生產中的運行有其特殊性。首先安寧河米易縣城北閘壩閘閘門是圍繞底橫軸支鉸座作旋轉運動，在啟閉門的過程中，運行阻力受動水壓力變化，閘前水深壓力，側止水與閘墩間摩擦力，底橫軸與支鉸座的摩擦力，水流中垃圾漂浮物撞擊等影響，造成閘門受力不平衡，根據力學原理，在雙吊點閘門運行中受阻力大的側較受阻力小的一側慢。其次就液壓系統本身而言，兩臺液壓機安裝在不同閘室，安裝精度誤差，設備制造精度誤差，缸體內泄，液壓管路長度及內摩擦力，控制信號延時等都會影響閘門的同步誤差。

2 閘門控制系統

2.1 系統的控制原理

米易縣城北閘壩控制器主機采用施耐德公司的PLC，型號為：TWIDO，數據采集部分采用歐姆龍公司的數據采集模塊，現場監視的人機界面采用施耐德公司的圖形操作終端。系統的工作原理：首先，通過數據采集兩側油缸的絕對位移，水位以及設備的保護等信號，并對模擬信號進行數字濾波，抗干擾濾波，然后進行模擬量的量化和標度變換，與設定參數進行比較判斷，根據比較結果和保護信號控制閘門同步運行正常與否。當閘門開啟或關閉時，CPU 對兩側行程進行比較，如發現閘門雙缸開度有差距，則模擬量的輸出模塊將開度差（數字量） 轉化成模擬量送至調速裝置，此中液壓啟閉機為單向齒輪泵供油，電磁換向閥實現換相，同時機器內部有同步流量調速閥實現同步控制，而此控制系統在檢測雙側開度，如果某側過快則通過電磁閥減小油路流量來減慢走快的油缸實現同步調整。通過水位計可設定開門和關門的水位點，達到上限時立即開啟閘門，如果水位低于設定低水位時，延時十分鐘關閉閘門，以防止閘門的頻繁啟閉對閘門及啟閉設備造成不該有的損壞。

圖1 系統硬件組成

另外：一方面，主機通過以太網接口與觸模屏連接，觸模屏作為一種人機接口，可以通過它進行系統參數的設定，系統運行工況的監視等等。另一方面，主機還可通過以太網把系統參數，系統運行工況傳送到遠方的計算機以便于進行遠程的監控和遠程維護。

2.2 控制軟件的編制思路

在控制軟件編制之前，首先要搞清楚影響閘門運行的各種因素，以及各種因素本身的特性和它們之間的相互關系，結合本控制器，影響閘門運行的各種因素如下：

系統的供電電壓

三相電源的相序

啟閉機的馬達保護

啟閉機的油慮控制器

啟閉機的兩側行程及行程差

正常情況下，在設備安裝完畢后首先應校正三相電源的相序，保證三相電源的相序是正確的；系統的供電電壓應處于正常范圍內（線電壓為交流380V±15%）。

2.3 人機界面的設計

人機界面采用施耐德公司的圖形操作終端。在進行人機界面的畫面設計之前應該了解系統要監視和操作的內容。另外，還要設計運行參數設置的畫面和手動操作的畫面，以及系統故障后的報警畫面和報警解除畫面，報警記錄和運行記錄的清除畫面。觸摸屏是人機接口圖形操作終端，通過它可以輸入系統運行參數，可以手動操作，它可以顯示系統運行的各種參數及系統運行的各種狀態。另外，閘門的各種保護信號可以通過主機的開關量輸入端輸入PLC 作為閘門的運行條件。采用本系統可以預防系統即將出現的故障，并及時采取補救措施，從而挽回不必要的經濟損失。

3 結語

將PLC 在水利工程閘門遠程控制中進行應用，能夠對各方面情況進行監控，從而實現自動化、智能化管理，增加了閘門運行的穩定性、安全性，以保障水利工程能夠真正發揮其綜合效用。