閘門啟閉機電氣控制系統實施PLC改造方案分析

摘要：隨著科學技術的快速發展，我國的各項科技產品不斷應用到日常的生產生活中，PLC作為可編輯邏輯控制系統得以廣泛應用于泵站閘門啟閉機控制系統內。文章探究了閘門啟閉機的控制要點，介紹了閘門啟閉機電氣控制系統實施PLC改造步驟，使閘門啟閉機電氣控制系統達到了操作簡單、運行可靠、便于調試設定和運行維護的要求。

關鍵詞：閘門啟閉機；電氣控制系統；PLC改造方案；水電站；水電系統 文獻標識碼：A

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

現階段，隨著國家經濟的不斷發展，各個行業和領域對電力需求與日俱增，使得我國水電站的開發得以快速發展。閘門啟閉機是水電系統最重要的組成部分之一，若一直使用傳統的繼電器對系統進行控制，不僅達不到解決與監控系統上機位出現的一系列通訊問題，更無法滿足水電站對設備自動化的實際需求。文中以閘門啟閉機為研究視角，設計出一種滿足自動化控制需求的閘門啟閉機電氣控制系統。該系統以PLC和TD200（中央顯示控制面板）為依據，對傳統的系統進行改造，達到簡化系統設計、操作簡單的目的，提升整個系統的運行效率。

1 簡述安裝閘門啟閉機的控制要點

安裝閘門啟閉機主要實施啟閉泄洪閘門操作，確保水庫的水位調節至正常狀態，有效保護水利工程和水電站的安全工作。安裝閘門啟閉機必須注意以下方面：如果水庫內的水位明顯高于正常的警戒水位時，必須提升閘門進行泄洪操作。反之若水庫的水位處在警戒水位之下時，要及時關閉閘門停止泄洪。設置手動和自動控制轉換設置系統，從而更好地掌控系統的上升及下降操作。設置故障及設備運行監控系統，安裝故障和設備運行狀態監視系統，當啟閉機出現故障時，系統能及時監視哪個部位出現故障并給予解決，且安裝監視系統能監視啟閉機的全開和全關位置及閘門開度情況。

2 閘門啟閉機電氣控制系統實施PLC改造步驟

2.1 閘門啟閉機控制系統工作原理

閘門啟閉機電氣控制的核心為PLC，采用PLC能掌控整個系統的工作情況。實際展開控制時，開關量信號進入PLC控制中心，變速器有效識別信號后并把結果傳輸至處理系統。PLC本身就是可編輯的控制器，它可以把信號給予轉化，并依照設計程序提出相對應的來。借助控制室給予輔助操作，實現整個閘門的啟閉工作。實際操作時必須注意要對所有回路進行監視，確保出現故障時可以采用屏幕或燈光進行傳輸，便于工作人員開展維修和檢測工作，有效提升整個泵站的運行效率。該控制系統是集合通訊、數據采集、閘門開度顯示等為一體的裝置，采用PLC及TD200對閘門啟閉機進行控制，能有效降低費用，提升整體系統的運行可靠性。整個系統主要由可編程邏輯控制器（PLC）、傳感器、監控系統等部分組合而成，如圖1：

圖1 系統結構簡圖

2.2 TD200及閘門位置

中文顯示控制面板（TD200）連接簡單，不需要設置獨立的電源，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，同時可以合理設定或修改系統的參數。本系統通過TD200達到檢查PLC內部存儲信息的目的，以及采用其功能鍵控制PLC輸入輸出控制。該系統是一點型的弱電控制強電，為確保閘門啟閉機運行的安全和可靠性，PLC要嚴密監測設備運行信息、故障信號等。例如：閘門啟閉機出現超載或閘門處于全開狀態就會發出信號，要根據這些信號給予合理的處理，也可以發布緊急停機命令。

2.3 準確采集并處理數據

為有效降低該系統使用的費用，挑選增量式旋轉編碼器最為合理，這類傳感器價格比較便宜又具有安全穩定的性能，只需設定2根信號與PLC進行連接，從而更好檢測出閘門開度出現的變化。傳感器信號采集模塊能有效采集閘門開度信號。荷重變化信號并給予處理，依次轉換為閘門開度值和荷重數值，隨后存儲到PLC單元并給予處理。目前，數據的準確性是工業生產中尤為重視的方面，準確的數據可以降低操作誤差。測量和采集閘門開度信息對于整個系統的運行發展有著重要作用。根據閘門啟閉機的運行情況展開計算，計算獲取閘門正確的開度值。其中測量閘門的形成是從輸出的信息展開采集和計算的，實際處理時也能直接檢測到閘門的直線形成，并采用PLC模擬量對采集的信號及標度的變換給予合理控制，從而得到正確的閘門開度。通過壓力變速器把信號傳輸至PLC控制中心，采用PLC的運算模塊給予合理控制，獲取壓力值。采用數值處理系統對獲取的數據進行測量，從而有效掌控整個系統的運行情況。如果閘門開度出現異常會發出預警，防止電纜松動影響閘門啟閉操作。

2.4 合理設置通訊系統

合理設置通訊系統在一定程度上可以降低整個系統出現故障的幾率。整個泵站通訊系統采用IP/ICP設置，系統內的PLC模塊全部采用以太網的通訊接口。公共使用的PLC系統只設置一個交換機，且交換機內有光口和電口。采用公用的PLC系統對其他的PLC實施數據交換操作。閘門實際運行中，閘門的信息采用PLC控制箱進行傳遞，由它把信息傳輸至其他的公用泵站控制柜。PLC控制柜會把信號實施交換，下達至大壩指令中，運用大壩的控制模式把數據下發至命令控制中心，進而實現不同環節之間的相互溝通并完成遠程通訊操作。

2.5 輸入、輸出控制

輸入控制信號來自監控系統的上位機指令，采用切換開關，達到實現手動和自動控制的目的?？刂崎l門啟閉機能使閘門進行上升、下降操作，若閘門運行達到極限位置或啟閉機發生故障時，系統會輸出報警信號。

3 結語

綜上所述，對水利泵站閘門啟閉機電氣控制系統進行PLC改造進一步提升了控制系統的功能，使系統向著操作簡單、安全可靠、便于維修及調試的方向發展，能更好地滿足閘門自動化控制的需求，使得整個工作組運行更加穩定，也在一定程度上提升了工作的質量和效率。

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作者簡介：盧俊（1984-），男，河南人，貴州黔水科研試驗測試檢測工程有限公司工程師，研究方向：水利水電工程。

（責任編輯：周 瓊）endprint