闸门启闭机电气控制系统实施PLC改造方案分析

摘要：随着科学技术的快速发展，我国的各项科技产品不断应用到日常的生产生活中，PLC作为可编辑逻辑控制系统得以广泛应用于泵站闸门启闭机控制系统内。文章探究了闸门启闭机的控制要点，介绍了闸门启闭机电气控制系统实施PLC改造步骤，使闸门启闭机电气控制系统达到了操作简单、运行可靠、便于调试设定和运行维护的要求。

关键词：闸门启闭机；电气控制系统；PLC改造方案；水电站；水电系统 文献标识码：A

中图分类号：TV664 文章编号：1009-2374（2015）13-0027-02 DOI：10.13535/j.cnki.11-4406/n.2015.13.014

现阶段，随着国家经济的不断发展，各个行业和领域对电力需求与日俱增，使得我国水电站的开发得以快速发展。闸门启闭机是水电系统最重要的组成部分之一，若一直使用传统的继电器对系统进行控制，不仅达不到解决与监控系统上机位出现的一系列通讯问题，更无法满足水电站对设备自动化的实际需求。文中以闸门启闭机为研究视角，设计出一种满足自动化控制需求的闸门启闭机电气控制系统。该系统以PLC和TD200（中央显示控制面板）为依据，对传统的系统进行改造，达到简化系统设计、操作简单的目的，提升整个系统的运行效率。

1 简述安装闸门启闭机的控制要点

安装闸门启闭机主要实施启闭泄洪闸门操作，确保水库的水位调节至正常状态，有效保护水利工程和水电站的安全工作。安装闸门启闭机必须注意以下方面：如果水库内的水位明显高于正常的警戒水位时，必须提升闸门进行泄洪操作。反之若水库的水位处在警戒水位之下时，要及时关闭闸门停止泄洪。设置手动和自动控制转换设置系统，从而更好地掌控系统的上升及下降操作。设置故障及设备运行监控系统，安装故障和设备运行状态监视系统，当启闭机出现故障时，系统能及时监视哪个部位出现故障并给予解决，且安装监视系统能监视启闭机的全开和全关位置及闸门开度情况。

2 闸门启闭机电气控制系统实施PLC改造步骤

2.1 闸门启闭机控制系统工作原理

闸门启闭机电气控制的核心为PLC，采用PLC能掌控整个系统的工作情况。实际展开控制时，开关量信号进入PLC控制中心，变速器有效识别信号后并把结果传输至处理系统。PLC本身就是可编辑的控制器，它可以把信号给予转化，并依照设计程序提出相对应的来。借助控制室给予辅助操作，实现整个闸门的启闭工作。实际操作时必须注意要对所有回路进行监视，确保出现故障时可以采用屏幕或灯光进行传输，便于工作人员开展维修和检测工作，有效提升整个泵站的运行效率。该控制系统是集合通讯、数据采集、闸门开度显示等为一体的装置，采用PLC及TD200对闸门启闭机进行控制，能有效降低费用，提升整体系统的运行可靠性。整个系统主要由可编程逻辑控制器（PLC）、传感器、监控系统等部分组合而成，如图1：

图1 系统结构简图

2.2 TD200及闸门位置

中文显示控制面板（TD200）连接简单，不需要设置独立的电源，只需把其连接电缆连接至PPI接口即可。TD200不仅能显示所需的信息，同时可以合理设定或修改系统的参数。本系统通过TD200达到检查PLC内部存储信息的目的，以及采用其功能键控制PLC输入输出控制。该系统是一点型的弱电控制强电，为确保闸门启闭机运行的安全和可靠性，PLC要严密监测设备运行信息、故障信号等。例如：闸门启闭机出现超载或闸门处于全开状态就会发出信号，要根据这些信号给予合理的处理，也可以发布紧急停机命令。

2.3 准确采集并处理数据

为有效降低该系统使用的费用，挑选增量式旋转编码器最为合理，这类传感器价格比较便宜又具有安全稳定的性能，只需设定2根信号与PLC进行连接，从而更好检测出闸门开度出现的变化。传感器信号采集模块能有效采集闸门开度信号。荷重变化信号并给予处理，依次转换为闸门开度值和荷重数值，随后存储到PLC单元并给予处理。目前，数据的准确性是工业生产中尤为重视的方面，准确的数据可以降低操作误差。测量和采集闸门开度信息对于整个系统的运行发展有着重要作用。根据闸门启闭机的运行情况展开计算，计算获取闸门正确的开度值。其中测量闸门的形成是从输出的信息展开采集和计算的，实际处理时也能直接检测到闸门的直线形成，并采用PLC模拟量对采集的信号及标度的变换给予合理控制，从而得到正确的闸门开度。通过压力变速器把信号传输至PLC控制中心，采用PLC的运算模块给予合理控制，获取压力值。采用数值处理系统对获取的数据进行测量，从而有效掌控整个系统的运行情况。如果闸门开度出现异常会发出预警，防止电缆松动影响闸门启闭操作。

2.4 合理设置通讯系统

合理设置通讯系统在一定程度上可以降低整个系统出现故障的几率。整个泵站通讯系统采用IP/ICP设置，系统内的PLC模块全部采用以太网的通讯接口。公共使用的PLC系统只设置一个交换机，且交换机内有光口和电口。采用公用的PLC系统对其他的PLC实施数据交换操作。闸门实际运行中，闸门的信息采用PLC控制箱进行传递，由它把信息传输至其他的公用泵站控制柜。PLC控制柜会把信号实施交换，下达至大坝指令中，运用大坝的控制模式把数据下发至命令控制中心，进而实现不同环节之间的相互沟通并完成远程通讯操作。

2.5 输入、输出控制

输入控制信号来自监控系统的上位机指令，采用切换开关，达到实现手动和自动控制的目的。控制闸门启闭机能使闸门进行上升、下降操作，若闸门运行达到极限位置或启闭机发生故障时，系统会输出报警信号。

3 结语

综上所述，对水利泵站闸门启闭机电气控制系统进行PLC改造进一步提升了控制系统的功能，使系统向着操作简单、安全可靠、便于维修及调试的方向发展，能更好地满足闸门自动化控制的需求，使得整个工作组运行更加稳定，也在一定程度上提升了工作的质量和效率。

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作者简介：卢俊（1984-），男，河南人，贵州黔水科研试验测试检测工程有限公司工程师，研究方向：水利水电工程。

（责任编辑：周 琼）endprint