水庫(kù)閘門控制系統(tǒng)開發(fā)淺談

謝祥洲

（重慶賽菱斯機(jī)電設(shè)備有限公司，重慶 404100）

1 浮箱控制方案

1.1 控制目的

根據(jù)水庫(kù)水位的高低，實(shí)時(shí)的自動(dòng)控制鋼絲繩伸出或收縮。

1.2 總體框圖

1.3 工作原理

（1）根據(jù)水庫(kù)的水位高低，控制鋼絲繩的伸出或收縮。

（2）水位傳感器實(shí)時(shí)對(duì)水庫(kù)水位進(jìn)行檢測(cè)，檢測(cè)出的數(shù)據(jù)送往PLC中。后經(jīng)PLC的邏輯運(yùn)算出鋼絲繩要伸出或收縮（電機(jī)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)）的距離，PLC再把這段距離演變成運(yùn)動(dòng)控制指令傳送到變頻器中。變頻器根據(jù)接收到的指令，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制、旋轉(zhuǎn)速度控制、旋轉(zhuǎn)距離控制。

（3）通過(guò)文本液晶顯示器還可以實(shí)時(shí)觀察到水庫(kù)的水位。它是通過(guò)水庫(kù)水位傳感器，把水位信號(hào)直接傳送到PLC中，再經(jīng)PLC傳送到文本液晶顯示器。以供操作人員觀察水庫(kù)水位的變化。

1.4 系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）通過(guò)文本顯示器可以很方便的觀察水庫(kù)水位的變化。

（2）利用安裝在鋼絲繩滾筒上的距離傳感器，對(duì)鋼絲繩的位置進(jìn)行檢測(cè)。經(jīng)檢測(cè)出水位有細(xì)微的變化時(shí)，本系統(tǒng)能夠迅速作出反應(yīng)。

（3）由于本控制系統(tǒng)采用變頻調(diào)速，使電機(jī)的啟動(dòng)和停止更加平滑。特別是當(dāng)水位有細(xì)微變化時(shí)，要求電機(jī)也要有細(xì)微的調(diào)整時(shí)，效果更加明顯。

（4）由于電機(jī)的啟動(dòng)和停止得到了更加平滑的控制，大大的減輕了電機(jī)對(duì)機(jī)械的沖擊。使設(shè)備的故障率得到了有效的控制。

（5）本控制系統(tǒng)有兩種控制模式（手動(dòng)模式、自動(dòng)模式），這兩種控制模式都是分別獨(dú)立的控制電路，手動(dòng)模式完全保留原來(lái)的控制方式。

2 泄洪門控制方案

2.1 控制目的

根據(jù)操作者輸入的數(shù)據(jù)，自動(dòng)開啟到指定位置，并且能夠快速的停止閘門運(yùn)動(dòng)。

2.2 總體框圖

2.3 工作原理

（1）操作人員通過(guò)觸摸屏的位移數(shù)據(jù)窗口設(shè)置閘門的開度值。

（2）根據(jù)閘門的控制需要，編寫合適的控制程序。根據(jù)操作人員設(shè)置的閘門開度數(shù)據(jù)值，和當(dāng)前閘門開度檢測(cè)傳感器經(jīng)PLC邏輯計(jì)算后，計(jì)算出閘門的運(yùn)動(dòng)方向（向上或向下）。同時(shí)系統(tǒng)計(jì)算出的目標(biāo)值等于設(shè)定值時(shí)閘門停止運(yùn)動(dòng)。

（3）工步一：通過(guò)數(shù)據(jù)設(shè)置窗口設(shè)置所需數(shù)值，通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)通信將所設(shè)數(shù)值傳送給PLC做下一步的計(jì)算處理。

工步二：一旦PLC通過(guò)位置傳感器得到的檢測(cè)值等于設(shè)定的目標(biāo)值時(shí)，閘門的運(yùn)動(dòng)立即停止。

（4）在整個(gè)過(guò)程中我們都可以通過(guò)觸摸屏很直觀的看到當(dāng)前閘門的開度值以及閘門的模擬開度畫面。

2.4 本控制系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)

（1）本系統(tǒng)采用PLC+觸摸屏控制，運(yùn)用現(xiàn)場(chǎng)通信技術(shù)構(gòu)成一個(gè)控制網(wǎng)絡(luò)，大幅度的提升了自動(dòng)化控制程度。

（2）通過(guò)觸摸屏可以便利的設(shè)置閘門欲開啟的開度值，并且通過(guò)觸摸屏,可以顯示出閘門的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)和閘門的實(shí)時(shí)工況。

（3）利用安裝在閘門機(jī)構(gòu)上的開度傳感器對(duì)閘門移動(dòng)的距離進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。當(dāng)設(shè)定值等于檢測(cè)值時(shí)，系統(tǒng)能夠快速的對(duì)閘門運(yùn)動(dòng)進(jìn)行停止，達(dá)到快速控制的目的。

（4）本控制系統(tǒng)還設(shè)有閘門的上開度極限、下關(guān)閉極限。極限開關(guān)作閘門的限位控制用，它大大的加強(qiáng)了對(duì)閘門的安全保護(hù)。

3 取水口閘門控制方案

3.1 控制目的

根據(jù)工作人員在文本上輸入的數(shù)值，系統(tǒng)控制閘門進(jìn)行精確的移動(dòng)。

3.2 總體框圖

3.3 工作原理

（1）通過(guò)文本顯示器的位移數(shù)據(jù)窗口可以人工設(shè)置閘門開度。

（2）根據(jù)閘門控制需要,編制合適的PLC程序，依據(jù)人工設(shè)置的數(shù)據(jù)值和當(dāng)前閘門開度測(cè)試傳感器經(jīng)2AD模塊轉(zhuǎn)換的值計(jì)算出閘門運(yùn)動(dòng)方向（上升或下降），同時(shí)計(jì)算出目標(biāo)趨近值和目標(biāo)到達(dá)值（人工設(shè)置值）。

（3）工步一：?jiǎn)?dòng)變頻器多段速1（高速）使變頻器控制電機(jī)帶動(dòng)的閘門快速移動(dòng)。

工步二：一旦PLC通過(guò)AD模塊得到的當(dāng)前值等于目標(biāo)趨近值，PLC立即停止多段速1(高速)，而對(duì)變頻器發(fā)出多段速2(低速)指令, 控制變頻器以低速驅(qū)動(dòng)電機(jī)帶閘門向目標(biāo)移動(dòng)。

工步三：當(dāng)PLC通過(guò)AD模塊得到的當(dāng)前值等于目標(biāo)到達(dá)值，PLC立即停止對(duì)變頻器輸出多段速2(低速)指令，變頻器執(zhí)行停止操作，通過(guò)把多余能量釋放到制動(dòng)電阻，實(shí)現(xiàn)平穩(wěn)、快速剎車。

（4）在整個(gè)過(guò)程中我們都可以通過(guò)文本的液晶顯示很直觀的看到當(dāng)前閘門的開度數(shù)據(jù)。

4 設(shè)計(jì)的優(yōu)點(diǎn)

（1）控制分為手動(dòng)和自動(dòng)兩個(gè)獨(dú)立的控制線路，手動(dòng)控制保持現(xiàn)有的控制線路，自動(dòng)控制部分為PLC控制系統(tǒng)。方便在緊急情況下進(jìn)行控制。

（2）通過(guò)文本顯示器可以便利的設(shè)置閘門欲開啟的開度，并且通過(guò)文本液晶屏可以顯示出閘門的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。

（3）利用安裝在閘門機(jī)構(gòu)上的開度傳感器對(duì)閘門移動(dòng)距離進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè),通過(guò)PLC和AD轉(zhuǎn)換模塊的硬件中斷功能快速對(duì)變頻器輸出多段速切換和停止信號(hào),最終結(jié)合變頻器的快速制動(dòng)功能,實(shí)現(xiàn)對(duì)開度的精確控制。

[1]小浪底水庫(kù)閘門控制系統(tǒng)研究與開發(fā)[J].水力發(fā)電,2002(5).

[2]大黑汀水庫(kù)閘門自動(dòng)控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)[J].河北工業(yè)大學(xué),2011.