PLC在船闸控制系统中的应用

PLC在船闸控制系统中的应用

摘要：随着内河水运业的日益发展，内河通航区域越来越大，船闸也越来越多，PLC在船闸控制系统中的应用也越来越广泛，主要原因在于它能够为自动化控制应用提供安全可靠和比较完善的解决自动控制及其逻辑顺序控制的特殊性。80年代末90年代初，PLC开始应用于船闸自动控制系统，微山船闸在95年大修改造时，自动控制系统使用了PLC，现就PLC在微山船闸自动控制系统中的使用情况简要叙述一下，以供大家参考。

关键词：PLC；自动控制；船闸；应用。

1概述

微山船闸始建于1958年，位于苏鲁交界的二级坝上，1962年投入运行，在运行初期，闸、阀门的启闭为手动（手摇）卷扬机式，停车完全依靠操作人员的视觉和感觉来控制，失误率高，卷扬机钢丝绳拉断的事故也时有发生；闸室内、外水平信号的判断全部依靠操作人员的观察取得，夜间失误率更高，各个阀门之间没有连锁装置。在1974年进行了电器化改造，闸、阀门启闭机系统改造为电机拖动，停车系统也改造为行程开关控制，水平信号的检测仍是来自操作人员的视觉观察，闸、阀门的启闭机系统互为独立，没有连锁装置，直到1995年大修改造，闸、阀门启闭机系统升级为目前使用的液压四连杆启闭机，控制系统升级为PLC自动控制。

2 PLC在船闸自动控制系统中的应用

2.1 PLC的工作原理

可编程序控制器，英文称Programmable Controller，简称PC。但由于PC 容易和个人计算机（Personal Computer）混淆，故人们仍习惯地用PLC作为可编程序控制器的缩写。它是一个以微处理器为核心的数字运算操作的电子系统装置，专为在工业现场应用而设计，它采用可编程序的存储器，用以在其内部存储执行逻辑运算、顺序控制、定时/计数和算术运算等操作指令，并通过数字式或模拟式的输入、输出接口，控制各种类型的机械或生产过程。

2.2PLC在应用中显示出的优点

PLC是微机技术与传统的继电接触控制技术相结合的产物，它克服了继电接触控制系统中的机械触点的接线复杂、可靠性低、功耗高、通用性和灵活性差的缺点，充分利用了微处理器的优点，又照顾到现场电气操作维修人员的技能与习惯，特别是PLC的程序编制，不需要专门的计算机编程语言知识，而是采用了一套以继电器梯形图为基础的简单指令形式，使用户程序编制形象、直观、方便易学；调试与查错也都很方便。用户在购到所需的PLC后，只需按说明书的提示，做少量的接线和简易的用户程序编制工作，就可灵活方便地将PLC应用于生产实践。微山船闸自95年使用PLC自动控制系统以来，未出现过什么大问题，相对来说是比较可靠的控制设备。

2.3 PLC在使用中存在的问题

2.3.1抗干扰能力差

尽管PLC自身已具备较强的抗干扰能力，但在PLC控制系统的工程设计、应用和维护过程中，系统抗干扰能力仍然是系统可靠运行的关键。因自动化系统中所使用的各种类型PLC大多处在强电电路和强电设备所形成的恶劣电磁环境中，要提高PLC控制系统可靠性，一方面要求PLC生产厂家提高设备的抗干扰

能力；另一方面，要求在工程设计、安装施工和使用维护中高度重视，多方配合才能解决问题，有效地增强系统的抗干扰能力。微山船闸自动控制系统在10多年的使用过程中，也多次出现因外界电磁干扰而影响PLC正常运转的情况，电磁干扰源主要是两种：1，由于微山船闸地处微山湖区的空旷地带，很容易产生雷电，雷电所产生的电磁干扰致使PLC不能正常工作的情况达4次，其中两次造成多个电磁阀不能使用；2，横跨船闸上空架设的10万伏特高压电源，船闸的很多控制线路和高压电源成十子交叉布设，是一个十分强的干扰源。

2.3.2控制程序自动检测系统不够完善

微山船闸所使用的PLC自动控制系统不够完善，我们在使用中发现如下问题：当闸门处于半开半闭状态时，如恰好在此状态下PLC断电，PLC就不能记忆断电之前的工作状态，通电后再启动控制系统，PLC不能检测出应该进行第几步操作，这个问题曾经困扰着我们的技术人员一时束手无策，在通过认真的学习，理论分析后我们找到了问题的解决办法：我们增设了所有行程开关的模拟触点开关，通过模拟触点开关给PLC一个虚拟信号，使PLC进入我们需要的运行步数。此方法虽然解决了自动控制系统再启动的问题，但如果操作人员在使用模拟触点开关的时候出现误操作就会发生机电事故，因此，PLC自动控制程序需要进一步完善，应增设控制程序自动检测系统。

2.3.3PLC外接扩展点运行不稳定

船闸所使用的PLC因内部点数不够，在外连接了24个继电器作为PLC的扩展点。我们在使用过程中，自控设备运行十分不稳定，经常出现触点粘连、不吸合甚至是继电器烧坏的情况，致使设备故障率上升，维修成本增加，运行效率下降，PLC自动控制的优越性未能体现出来。因此，我们在今后船闸改造建设的时候，一定要选对设备型号，具有足够的点位，确保PLC自身运行的稳定，避免类似事故的发生。

3PLC在今后应用中应考虑的几个问题

3.1鼠标无触点操作系统

微山船闸95年大修改造后，一直采用按钮式操作系统，这种外接开关触点与PLC内部触点相配合完成的操作系统还存在诸如：外接按钮开关易老化，接线点容易松动，触点粘连等问题，和PLC内部触点信号相比还存在信息反馈慢、判断准确度低等问题，为避免这类故障的发生，在今后的应用中应将外部触点改为PLC内部触点，并在显示屏上显示操作页面，使用鼠标完成无触点操作（这种操作系统在部分船闸已经采用）。

3.2故障自动检测系统

PLC的CPU模块是个微型处理器，它完全可以将输入的一些信息进行分析、判断、处理，我们可以利用CPU的这些功能，将船闸机电设备的常见故障进行模拟信号的设定，例如：额定电压，额定电流，系统工作压力，油缸行程范围等等，凡是有信号采集范围的均可以进行信号上、下限的设定，CPU通过对采集信号的分析，既可以判断工作系统是否正常，如出现异常，能准确判断故障地点及原因。如果故障自动检测系统应用于船闸控制系统，就可以提高运行效率，及时查找到故障点，及时处理，缩短维修时间，减小维修人员的工作量等。

3.3自动播音系统

船闸的工作流程是个闭环式的，每闸次都在重复同样的步骤，在某一个步骤所需要宣传的安全生产内容基本相同，我们可以利用这个优势将需要在某个步骤需要宣传的内容固定成一两句话，当PLC运行至某个步骤就给出一个信号，