淺析PLC 在攔河閘門控制中的應(yīng)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(xùn)基地訓(xùn)練水道出水口上游470m 處。攔河鋼壩軸線全長156.8m，共設(shè)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(diào)節(jié)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(jù)液壓啟閉機在實踐運用中表明：單吊點運用技術(shù)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(dǎo)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(wěn)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(yè)生產(chǎn)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(zhuǎn)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(cè)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(jù)力學(xué)原理，在雙吊點閘門運行中受阻力大的側(cè)較受阻力小的一側(cè)慢。其次就液壓系統(tǒng)本身而言，兩臺液壓機安裝在不同閘室，安裝精度誤差，設(shè)備制造精度誤差，缸體內(nèi)泄，液壓管路長度及內(nèi)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(tǒng)

2.1 系統(tǒng)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(shù)據(jù)采集部分采用歐姆龍公司的數(shù)據(jù)采集模塊，現(xiàn)場監(jiān)視的人機界面采用施耐德公司的圖形操作終端。系統(tǒng)的工作原理：首先，通過數(shù)據(jù)采集兩側(cè)油缸的絕對位移，水位以及設(shè)備的保護等信號，并對模擬信號進行數(shù)字濾波，抗干擾濾波，然后進行模擬量的量化和標(biāo)度變換，與設(shè)定參數(shù)進行比較判斷，根據(jù)比較結(jié)果和保護信號控制閘門同步運行正常與否。當(dāng)閘門開啟或關(guān)閉時，CPU 對兩側(cè)行程進行比較，如發(fā)現(xiàn)閘門雙缸開度有差距，則模擬量的輸出模塊將開度差（數(shù)字量） 轉(zhuǎn)化成模擬量送至調(diào)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(xiàn)換相，同時機器內(nèi)部有同步流量調(diào)速閥實現(xiàn)同步控制，而此控制系統(tǒng)在檢測雙側(cè)開度，如果某側(cè)過快則通過電磁閥減小油路流量來減慢走快的油缸實現(xiàn)同步調(diào)整。通過水位計可設(shè)定開門和關(guān)門的水位點，達到上限時立即開啟閘門，如果水位低于設(shè)定低水位時，延時十分鐘關(guān)閉閘門，以防止閘門的頻繁啟閉對閘門及啟閉設(shè)備造成不該有的損壞。

圖1 系統(tǒng)硬件組成

另外：一方面，主機通過以太網(wǎng)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(tǒng)參數(shù)的設(shè)定，系統(tǒng)運行工況的監(jiān)視等等。另一方面，主機還可通過以太網(wǎng)把系統(tǒng)參數(shù)，系統(tǒng)運行工況傳送到遠(yuǎn)方的計算機以便于進行遠(yuǎn)程的監(jiān)控和遠(yuǎn)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(guān)系，結(jié)合本控制器，影響閘門運行的各種因素如下：

系統(tǒng)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(cè)行程及行程差

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

2.3 人機界面的設(shè)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(shè)計之前應(yīng)該了解系統(tǒng)要監(jiān)視和操作的內(nèi)容。另外，還要設(shè)計運行參數(shù)設(shè)置的畫面和手動操作的畫面，以及系統(tǒng)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(tǒng)運行參數(shù)，可以手動操作，它可以顯示系統(tǒng)運行的各種參數(shù)及系統(tǒng)運行的各種狀態(tài)。另外，閘門的各種保護信號可以通過主機的開關(guān)量輸入端輸入PLC 作為閘門的運行條件。采用本系統(tǒng)可以預(yù)防系統(tǒng)即將出現(xiàn)的故障，并及時采取補救措施，從而挽回不必要的經(jīng)濟損失。

3 結(jié)語

將PLC 在水利工程閘門遠(yuǎn)程控制中進行應(yīng)用，能夠?qū)Ω鞣矫媲闆r進行監(jiān)控，從而實現(xiàn)自動化、智能化管理，增加了閘門運行的穩(wěn)定性、安全性，以保障水利工程能夠真正發(fā)揮其綜合效用。