基于PLC的控制系统在闸门液压自动启闭机上的应用

闭闸的全过程，可实时显示工作状态、运行数据且可方便设置有关的运行参数。

二．控制系统简介

１　系统组成

该系统采用远距离集中控制。由主控ＰＬＣ、人机界面、Ｉ／Ｏ接口，故障声光报警，电动机启动器、工作状态指示、电磁阀组等组成。如图１所示。

２　控制系统的主要工艺要求现仅以控制三个闸门的液压启闭机为例，介绍主要的工艺要求。

２．１依据液压启闭系统设计方案，液压泵拖动采用２２ｋｗ／３８０ｖ三相交流异步电动机，共有２台，一用一备，不需自动互投，且不允许两台同时起动。

基于ＰＬＣ的控制系统在闸门液压自动启闭机上的应用

刘国辉 福建工程学院 ３５００１４

一．设计任务概况

水闸担负着抗洪、排涝、冲污、通航、调节水位等重要使命，其闸门是否启、闭自如显得尤为重要。原有的闸门启闭机采用继电—接触器控制系统，由于其自动化程度不高、运行所需要的有关参数只能靠人工观察、判断，因而给操作、维护带来诸多不便，维持运行的费用较高。为了保证启／闭闸设备安全、稳定、可靠地运行，提高控制过程的自动化和减轻操作人员的劳动强度，对原有的启闭机进行技术改造很有必要。为此，重新设计制造了闸门液压启闭机自动控制系统。该系统能自动完成启闸或

２．２自动完成启闸或闭闸的全过程，并有Ａ、Ｂ两种运行方式可供选择。即：自动启闸（或自动闭闸）指令发出后，先启动液压泵电动机，稳定运行后，拉开所有档块［注［，再按照所选择的运行“方式Ａ”或“方式Ｂ”的顺序依次开启（或关闭）各闸门。全部闸门动作（开启或关闭）过程完毕后，自动停止液压泵电机。

２．２．１自动启闸时，当各闸门启至上限位时，自动停止并推上档块，或当各闸门开启至设定高度时自动停止（不推上挡块）。

２．２．２自动闭闸时，当闸门在上限位处被档块挡住时，自动提高闸门２ｃｍ，并将档块拉开，然后按选定的运行方式依次自动关闭闸门至下限位或设定高度。

２．３具备各闸门开启或关闭至任意

图１

位置（上下限之间）的功能。

２．４为了调试、维护、操作的方便，应具备各个闸门单动启、闭的功能。

２．５具有故障情况下的报警和故障内容显示功能。包括泵过载，启、闭过程中压力超限，进、回油过滤器堵塞，ＰＬＣ电池电压低等信息显示。

２．６必须显示的其他参数：日期、时刻、系统运行时间累计、压力、各闸门位置、内外水位实时数据、各闸门的工作状态、档块位置等。

３　控制方案的实现

３．１为实现远距离集中控制，除电动机和电磁阀组外，所有的控制系统元件均装设在控制柜内。显示面板上装置有总电源、控制电源、手动、自动、１＃电机、２＃电机、各闸门工作状态（启、闭）、故障等的指示灯，电压、泵电机电流指示仪表，以及日期、时刻、闸内闸外水位实时显示屏；操作面板上装置有触摸操作显示屏，急停、控制电源、手动—自动转换等按（旋）钮开关。

３．２　由于电动机的功率较大，因而采用典型的星—三角降压起动环节。为了保护ＰＬＣ输出模块的接点，由程序控制小型继电器的线圈，继电器触点控制起动接触器的线圈，由接触器主触点控制电动机，且两台电动机的控制程序内部设有电气联锁，而外部也设有接触器的机械联锁，避免误动作而造成两台电动机同时启动的不良后果，完全达到一用一备的目的。

３．３主控采用适合于分散控制的紧凑型ＰＬＣ，由可灵活配置的欧姆龙（ＯＭＲＯＮ）Ｃ系列的ＣＯＭ１Ｈ承担。它与外设装置之间通过内置的ＲＳ－２３２Ｃ串口进行通讯，且附带有内装板插槽，以备扩展功能使用。

以三个闸门的控制为例，系统使用的Ｉ／Ｏ点数及分布如表１所示，由

相应的输入，输出模块组合成Ｉ／Ｏ接口。

程序中使用了１５种基本输入、输出指令，５种控制指令［ＥＮＤ（０１）、ＩＬ（０２）、ＩＬＣ（０３）、ＪＭＰ（０４）、ＪＭＥ（０５）］，１种数据比较指令［ＣＭＰ（２０）］、４种数据传输指令［ＭＯＶ（２１）、ＭＶＮ（２２）、ＭＯＶＢ（８２）、ＭＯＶＤ（８３）］，１种数据移动指令［ＳＦＴ（１０）］，２种数据转换指令［ＢＣＤ（２４）、ＳＣＬ（６６）］，１种逻辑指令［ＸＯＷＲ（３６）］；使用了１８个定时器，５个计数器，３５个数据存储器（含ＤＭ区）。语句共有１０２条１３１８步。整个程序完全满足了控制过程的要求，可靠地实现了运行自动化的目标。同时，还可实时采集、转换、传递有关数据，并输出给水位显示屏和触摸操作显示屏直观地显示出来，也可接收并存储操作者设定的有关数据用于控制系统的运行。

３．４人机界面采用可与ＰＬＣ内置串口ＲＳ－２３２Ｃ通讯的触摸操作显示屏。它可在屏幕上直观地显示工艺所要求的所有运行数据；也可轻触设置在相关屏幕上的“软按钮”，操纵ＰＬＣ完成相应的程序，查看有关的信息或设置有关参数。如图２所示。

比如轻触自动运行钮，则进入自动操作屏，如图３所示。

触摸其上的“方式Ａ”或“方式Ｂ”，下方的“Ａ”或“Ｂ”指示灯亮。触摸“启闸”或“闭闸”软按钮，系统将按选定的运行“方式

Ａ”或“方式Ｂ”自动依次开启或关闭闸门。同时，相应编号（１＃、２＃、３＃）下的数值可显示各闸门的实时高度，棒图可显示相应闸门的实时开度。“系统压力”显示泵起动后由０－上限值之间的实际压力值。各闸门开启至上限位（或设定高度）或关闭至下限位（或设定高度）后，系统则自动停止。

鉴于篇幅有限，其余各屏恕不一一介绍。

３．５四个模拟量输入中，三个为闸门位置数值，采用激光测距仪；一个为压力数值，采用电子数显压力表。这些模拟量输出的４—２０　ｍＡ电流值，经过程序转换、定标后变为ＢＣＤ值，供显示、控制用。

３．６水位数据的采集，用的是水位仪，其输出的是开关量，经过程序转换成ＢＣＤ值后，供显示、控制用。

４　经验与体会

４．１电气控制系统的先进性总是与电气元件的不断发展紧密联系的。设计者必须密切关注相关技术的新发展，不断收集新产品资料，以便及时应用于设计中，使控制线路在自动化程度、稳定性、可靠性和安全性等方面得到进一步提高。如该系统使用的激光测距仪，与以往使用的各种闸位仪相比，具有体积小、重量轻、安装接线简单、设置参数方便、可长期通电、工作稳定、维护便捷、精度高等优势，一改以往闸门位置信号检测的模式。

４．２程序的编制过程中，应重视整个程序的循环扫描周期和实时响应问题。在最大限度满足工艺过程的前提下，通过反复推敲、修改，使程序

尽可能简短，同时通过安排不同的组织模块，采用分时分批扫描的执行办法，来缩短循环扫描周期和提高控制的实时响应性。

４．２．１该系统不作为启、闭闸运行

图３

图2

表１