PLC現場控制單元技術于水利樞紐系統的應用分析

陸敏　楊勝梅

摘要：本文以某水利樞紐工程為例，闡述了水利樞紐系統中PLC現場控制單元技術的應用，能夠提升水利樞紐系統的工作效率，保障各項工作質量的，旨在為規范水利工程的運行管理提供參考意見。

關鍵詞：PLC；現場控制；單元技術；水利樞紐系統，應用

一、工程案例

以某樞紐工程為例，自建成以來累積排水量為194.2億m³，在特大洪澇工作中，本樞紐工程中各個站點閘門共同泄洪量為47.2億m³，將樞紐工程的作用充分凸顯了出來。

由于樞紐工程是在早年規劃，加之工程經費不足，使得各項設備與技術難以滿足當前的運行需求。旨在將PLC現場控制單元技術融入本水利樞紐工程系統中，以全面提升水利樞紐系統的安全性、可靠性，先進性。

二、在水利樞紐系統內PLC現場控制單元技術的應用

PLC控制單元可劃分為功能、任務、安全回路、硬件、程序等，其中主要控制流程為功能、任務、安全回路，這也是PLC現場控制單元技術運行的基本需求，PLC現場控制單元技術的水利工程樞紐系統內的應用主要如下：

（一）閘門運動分析

PLC現場控制單元內的起重設備包含了多種機構，各個機構在控制室的輔助下，能夠進行遠程控制，不同機構之間也存在著一定的聯系。在閘門位置設置了與各個機構聯合的進線電源、保護系統等。就泵站機組而言，電氣控制系統不僅能夠維護運轉，還可以進行制動、冷風機速度、溫度、電機速度的控制與檢測，設備運行負荷檢測等。

閘門的上下運行需要電動機的正反轉實現，電動機類型為TL900-40/2006，具體如下圖1所示，若是熔斷器的運行正常，1HK始終保持閉合，閘門處于停止狀態，且繼電器常閉觸點3K也保持閉合，在這類情況下，按下1K（閘門升降控制開關），會與1KM導通，接著閘門將會做上升運動。繼電器1KM為常開，會形成硬件互鎖，按下2K控制開關則無效，繼電器的2KM則會導通，進而閘門會進行下降作業。

（二）系統接線分析

現場控制系統，在本案例原泵站的基礎上，增加一些繼電保護裝置，與PLC裝置，本案例應用的繼電器是集保護、測量為一體的PLC現場控制單元技術，閘門電機的作用是開展控制作業，PLC替代人工編程操作，如下圖2所示。

在上圖中，輸入模塊包括：X0端子對應按鈕SB1，其功能為閘門上升控制按鈕。x1端子對應按鈕SB2，其功能為閘門下降控制按鈕。X2端子對應按鈕SB3，其功能為閘門停止控制按鈕。X3端子對應按鈕1（2）KM，其功能為閘門上升、下降命令執行反饋。X4端子對應按鈕SXWD，其功能為行程開關閘門上升到特定位置。X5端子對應按鈕XXWD，其功能為行程開關閘門下降到特定位置。X6端子對應按鈕QT，其功能為自動、手動進行開關切換。x7端子對應按鈕1KH，其功能為開展過流保護作業。

輸出模塊：Y1對應負載對應正轉電機，其功能為閘門上升按鈕。Y0對應負載對應反轉電機，其功能為閘門下降按鈕。Y2對應負載為電機停止運行，其功能為閘門停止按鈕。

本例子中的PLC現場控制單元在其編輯中采取的是梯形圖的邏輯方式，還可以采用KOYO進行控制系統開發，由于系統機構比較清晰，因此開發工作比較便捷。最為重要的是該設備可以開展定時掃描，除了適應特殊需求之外，還能夠兼顧外部的中斷點，可以實現各種類設備的編程，還可以實現（無協議）協議通訊。

（三）單元閘門控制

泵站機組在其自動化控制中，采取的是順序控制法，是依照生產流程設置的控制程序，設備的運行是在特定指令下開展，自動按照輸入的順序進行控制。機組的控制順序，是在PLC現場控制單元的基礎上實現，在樞紐工程案例中，采取的是流程控制方式，并將流程中斷引入到了PLC現場控制單元編程界面中，避免在系統的運行中，出現長時間等待的現象，以此確保系統運行的可靠性與合理性。如下圖3所示，在PLC現場控制單元閘門控制，首先需要審查閘門內電機狀態，若是處于過流保護正常，且電機處于停止狀態，在按下停止、啟動按鈕時，電機會等待系統的指令，在正式開始運作時閘門開啟到設置位置。在其運行中若有特殊情況出現，需要立即停止運行，并進行復位，閘門需要先運行到制定位置，接著在復位，直到與初始狀態保持一致。

在PLC開始運行時，繼電器M8002（特殊輔助器）的運行，S0為初始狀態位置，若是x7常閉觸點與Y2常開接觸點，兩者之間的轉換條件成立，在程序開始時，會進行狀態選擇。閘門控制系統在選擇狀態條件時，通常為二選一的方式，當X0與x1其中任何一個成立，程序均會朝著下一個狀態進行，也只有在這里狀態下，才能夠繼續進行作業。若是X0先閉合，狀態停止在$20，rr0會開始作業，并將作業延時到180s，常閉開關rr0則處于常閉狀態，上升到X3閉合按鈕位置，狀態會從$20朝著$21發展，在Y0執行命令之后，閘門會繼續上升。若是將Y1按鈕進行復位，就能夠實現系統內各個軟件的互鎖，在閘門上升到一定位置之后，形成開關X4將會閉合，狀態會從$21-$22發展，Y2執行命令，在閘門停止作業之后會存在一定的慣性作業。

三、結束語

綜上所述，將PLC現場控制單元技術應用在水利樞紐系統中，能夠實現在監測，最大程度降低運行事故的發生。同時能夠合理分配各項資源，全面提升水利樞紐系統的運行效率，逐步改善工作環境，進而更好的推動我國水利工程的發展。

（作者單位：水利部南京水利水文自動化研究所）