對于啟閉機電控中自動化控制技術的應用

呂傳紅

（遼寧冶金職業技術學院，遼寧 本溪 317000）

1 啟閉機自動化控制技術在現實生活中的應用實例

（1）窄口閘門的應用實例

河南省重點的大型水庫之一就是采用的窄口閘門，它位于靈寶市弘農澗的河上，水庫建成后防洪為主要任務，兼顧著土地灌溉，結合著養魚、供水、發電、旅游等項目綜合的來應用。這個窄口水庫作用很重要，它不但保護著靈寶市沿河的鄉鎮以及城區，還保護著310國道、隴海的鐵路、連霍的高速公路和鄭西的高速鐵路的客運專線安全，地理位置是非常重要的。

（2）超寬型閘門的應用實例

上海市的蘇州河水閘采用的是翻板式的閘門，是由四缸的液壓啟閉機進行操作。這個閘門相對于其他工程的閘門具有顯著不一樣的地方：閘門非常寬；左右兩側采用各自獨立運行的液壓控制程序，對控制系統的同步性要求超高；采取底軸驅動程序；此工程地理位置特殊，擔負上海某些地區防潮、洪任務，可靠性要求極高。這個工程的成功，對啟閉機的同步控制系統具有很好的應用推廣價值[1]。

（3）弧形閘門的應用實例

清江溢流壩的表孔閘門采用的就是大型的弧形閘門，它采用的是雙缸的液壓啟閉機進行操作控制。采用這種操作控制，可以節省大量的金屬及土建結構的工作量，機房可建壩內也不需要進行鋼絲繩排架的建筑。兩臺液壓的啟閉機同步控制，可保證閘門正常運行。

2 同步控制的原理

（1）工藝流程

整個設備包括油缸、閘門、控制系統、液壓泵站四個部分。現實應用過程中，操作人員可經控制系統來控制液壓泵站，進而驅動油缸帶動閘門的運動，最終完成啟、閉門動作[2]。

（2）同步控制的原理

圖1中，正極Φ左＞Φ右，負級Φ左＜Φ右，左位置測量的傳感器對左側和右側的啟閉機的油缸進行行程檢測，并且對比左右檢測信號，若出現了偏差，就要對偏差進行鑒別，判斷出左面和右面的油缸哪個行程滯后或者超前。接著依據偏差大小、相位及啟閉機工作狀態來進行邏輯的判斷，對執行的元件散發控制的信號，把系統的偏差進行消除，維持左側和右側油缸運行的同步。而左側右側油缸實際的行程將經傳感器把位置的檢測信號進行反饋，到達系統控制輸入端。這樣就完成了一個閉環同步的控制系統[3]。

圖1 同步控制原理圖

3 控制系統的設計原則

為保證控制系統滿足閘門控制的要求，完成閘門信號檢測及處理、運行控制以及上位的計算機通信，液壓的啟閉機在同步控制設計的時候，應遵循以下的原則。

（1）成熟性及先進性兼顧原則。采集及控制系統、數據檢測技術發展非常迅速，對那種非常重要并且要求很高的工程，一方面應該采取國內外都很先進的技術，符合施工要求及發展趨勢的數據技術以及數據檢測；另一方面應兼顧其成熟性，確保所采用的技術以及設備都是在先前經過試驗證明過的有成功經驗的技術及設備，保證整個控制及檢測系統一旦建成，立刻就能投入使用，最大限度的降低其風險。

（2）穩定性及可靠性。在進行設計選型以及控制方案的時候，需要從通訊方式、設備的可靠性以及系統的結構等多個方面進行綜合考慮，保證整個系統可以可靠并穩定的運行。提高可靠性的措施如下。

控制系統的主體應該采取可靠性比較高的PLC裝置。PLC裝置的性價比不但要高，結構也需要堅固，既要保證在非常惡劣的環境下也可以正常工作還需要有可帶電拔插的模塊，簡化維護的過程，增強系統可靠性。因為控制的對象比較分散，為保證信號控制及采集的可靠性，PLC裝置相應配置了遠程I/O、本地I/O，采用雙套的CPU，并且配置上雙套的通信模塊，并且分別和遠程I/O、本地I/O以及上位機進行通信；為防信號被干擾，和上位機進行通信的采用了光纜。

中間繼電器、電源的開關、交流接觸器、信號燈、接線端子等電器的元件都采用的是進口的元件，通過這些設備硬件系統，大大提高了系統的可靠性。

（3）可管理性以及實用性。每個工程應該根據其自身情況的不同，選擇不同的設備及技術來滿足自身實際的運行需要，運行及維護的系統應該盡量的進行簡化，建立很好的人機界面，便捷的實現現地自動、手動以及遠方自動的控制操作。使用者不需要有非常高的操作水平就可以靈活的應用這個設備，并且方便管理及維護。

1）現地的手動控制過程：安裝調試或者進行檢修的時候，選擇“手動”這一工作方式，此種情況下，繼電器的回路來完成控制，PLC（自動操作）不參加控制的過程。

2）現地的自動控制過程：把控制柜的工作方式的選擇開關按鈕1轉至自動的位置，轉動開關2至中間位置，按下啟門（閉門）的按鈕，可編程的控制器PLC接到信號后，數字量的輸出模塊，DO輸出的開關量的信號，線圈得電，常開觸點閉合，開始啟動主泵，泵運行8～10秒后，溢流閥得到電后建壓，啟門（閉門）的控制電磁閥得電，啟門（閉門）的回路開始接通，當閘門的開路達到閘門的工作位時候或者全開（關）位的時候，系統開始自動的停機并且輸出狀態的信號。啟門（閉門）的過程中，按下停門的按鈕，可把閘門停在隨意的開度[4]。

3）遠程控制流程：將控制柜選擇開關轉到遠程控制按鈕處，此種狀況下，全部閉門的指令全是由計算機監控系統親自發出，集閉的其閉門控制系統的操作流程與現地自動的操作流程一樣。

4）同步調節流程：閘門進行糾偏就是將現地控制裝置PLC控制住比例閥，對注入油缸油量進行適度調節，對其啟閉速度進行有效的控制，左側右側的開度儀器通過傳感器測得油缸形成并對其進行反饋處理，將其傳給PLC裝置。PLC處理數據過程中，若左側和右側的油缸活塞桿的行程之間的差距比設定值大很多，就可以判斷出左側和右側的油缸產生了偏差，這就需要糾偏處理，PLC輸出信號開始對控制閥進行控制，進而對左側和右側的油缸流量進行適度調節，確保左側和右側的油缸的活塞桿在運行的過程中速率保持一致，閘門也相應保證在水平啟閉的狀態[5]。

4 控制系統主要的功能

（1）具開門和關門的控制功能。

（2）自動進行復位的功能。閘門處于擋水的位置，如果它下滑到設定值的時候，控制系統將自動的啟動工作的泵組，把閘門復位至滑前位置，如果繼續的下滑到超位的數值，工作泵組還沒有投入到運行的時候，控制系統就啟動，備用的泵組把閘門復位到下滑前位置，并且發出來聲光進行報警；如果繼續的下滑至極限值，啟動工作的泵組的時候，控制系統將會向上位機發出聲光報警的信號[4]。

（3）同步進行糾偏的能力。左側和右側閘門的油缸檢查出來的數字量的信號經PLC進行處理后，輸入相對應的放大器中，如果發生差動的正信號或者負信號，差動的信號就相對應的進行輸出處理，造成閘門一邊電液的比例方向調速閥開始產生動作，調節一邊閘門的速度，進而達到跟蹤并進行糾偏處理的目標。

（4）閘門進行鎖錠的控制功效。保證閘門各個位置標準的狀態，系統自動的設置了具有上鎖及解鎖功能的控制鎖錠梁，對系統進行有效控制處理。

（5）保護系統的功效。如果閘門超過了指定位置、超過了調節的范圍、下滑的超過了一定的數值、壓力變的超過正常值的時候，控制系統會相應的把閘門停掉并同時發出報警信號通知發生了事故[8]。如果液壓系統壓力過于低或者過于高，油箱的油位過于高或者過于低，油箱的溫度過于低或者過于高、堵塞住了濾油器的正常運行、閘門滑到超過正常的位置以及電源主動產生了消失狀況的時候，保護系統的控制系統就會發出相對應的報警信號，讓人們知道發生了事故[7]。

5 啟閉機電控中自動控制系統特點

（1）PLC采取的是雙CPU的模塊設置、雙通信的網絡和雙通信的模塊，這樣就很大程度上提升了系統的可靠性能，通過對關鍵性的設備進行數量方面的備份可進一步確保系統正常的進行。

（2）采取的信號一般都比較分散，針對這些特點，可以選擇性的選取那些具有遠程控制功能的PLC裝置，這樣不僅可以節省大量的電纜，同時還可以大大提高運行的可靠性能。

（3）為了確保左側和右側的閘門運行的同步，液壓系統的左右兩側應該相應的設置比例流量對應的控制閥，通過放大板接到PLC的輸出模塊里面，依據檢測到相應的信號量變化情況，PLC對那些比例流量控制閥的開度進行一定的控制，進而達到左右兩側同步進行的目的。

6 結語

本文結合自動控制系統在現實生活中運用的實例，對同步控制系統的原理及設計原則進行分析，并對自動控制系統的特點及主要功能進行了概況說明，對啟閉機的自動化控制系統進行了詳細的說明，系統采用雙CPU模塊保證了整個控制系統的可靠性，這種系統非常先進、靈活并且可靠，自我適應能力也非常強，減少了操作人員的工作量，確保了啟閉機電控過程的安全性、實用性以及可管理性；此技術成熟且兼顧先進性，大大提高了啟閉機在整個過程的綜合的先進的自動化水平，值得學習及推廣。

［1］施耐德電氣自動化創新中心在上海落成［J］.電機與控制應用，2007（12）：77-84.

［2］林宋，侯彥麗，呂艷娜.e-制造技術及其實施［J］.北方工業大學學報，2003（03）：369-385.

［3］何堅輝.變電站自動化控制探析［J］.中小企業管理與科技：下旬刊，2009（08）：21-23.

［4］朱能飛.TELEPERM XP分散控制系統在大型電廠中的應用 ［J］.電力自動化設備，1998（01）：101-105.

［5］王艷.淺談人工智能在電氣自動化控制中應用［J］.科技致富向導，2010（26）：127-129.

［6］嚴峻，楊文.35kV簡易變電站的無人值守自動化改造［J］.電工技術，2003（06）：48-50.

［7］董群山.淺談自動化控制技術在電力系統的應用［J］.東方企業文化，2011（12）：47-55.