PLC控制技術(shù)在船閘電氣控制系統(tǒng)中的實踐分析

李正權(quán)

摘 要 根據(jù)當(dāng)前我國PLC控制技術(shù)的應(yīng)用情況來看，該技術(shù)因為易操作、成本低等特點被廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)中，電氣行業(yè)也不例外。針對船閘電氣控制系統(tǒng)而言，PLC控制技術(shù)的引進(jìn)能夠?qū)υ撓到y(tǒng)不斷優(yōu)化，提高電氣控制系統(tǒng)的質(zhì)量與效率，進(jìn)而促使相關(guān)活動得以順利開展，提高水利樞紐工程的運行效率。本文主要內(nèi)容研究了船閘電氣控制系統(tǒng)中PLC控制技術(shù)的應(yīng)用，希望能為我國船閘電氣控制系統(tǒng)的運行有所啟示。

關(guān)鍵詞 PLC控制技術(shù);電氣控制系統(tǒng);船閘

前言

京南水電廠船閘電氣控制系統(tǒng)工程采用以計算機(jī)監(jiān)控為主、常規(guī)監(jiān)控為輔的電氣控制系統(tǒng)。系統(tǒng)的總體設(shè)計原則是：實用經(jīng)濟(jì)、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)、易于維護(hù)。京南船閘電氣控制系統(tǒng)采用分層分布式系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分集中控制層和現(xiàn)地控制層。PLC控制技術(shù)的應(yīng)用使得船閘集中控制層通過船閘控制系統(tǒng)操作員工工作站或工程師工作站實現(xiàn)對整個船閘設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控和操作，以便能夠及時發(fā)現(xiàn)船閘電氣控制系統(tǒng)的運行問題，在短時間內(nèi)有效解決，為船閘電氣系統(tǒng)的正常運行提供保障。

1工程案例

京南水電廠位于桂江流域下游，是一座以發(fā)電為主，旅游、水產(chǎn)養(yǎng)殖以及灌溉為輔的水利樞紐工程。根據(jù)該工程項目中的京南船閘航道設(shè)計情況來看，年通航過閘能力為100萬噸。京南船閘共配置了2面PLC控制柜，2面動力柜、1面網(wǎng)絡(luò)柜等，分別在上下閘首二樓的右岸安裝了一面PLC控制柜，在上下閘首的左岸安裝了一面動力柜，左右岸的機(jī)柜間通過硬接線進(jìn)線連接。網(wǎng)絡(luò)柜、低壓配電柜及操作員站安裝于上閘首右岸的三樓中控室內(nèi)。

2PLC控制技術(shù)在船閘電氣控制系統(tǒng)中的實踐分析

2.1 集中控制層功能要求

（1）數(shù)據(jù)采集和處理

在船閘電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中應(yīng)用PLC控制技術(shù)時，需要通過以太網(wǎng)將現(xiàn)場有關(guān)PLC的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行收集與處理，將處理過后的所有信息數(shù)據(jù)都集中到系統(tǒng)數(shù)據(jù)庫當(dāng)中供工作站使用[1]。

（2）實時控制

PLC控制技術(shù)在船閘電氣控制系統(tǒng)中的應(yīng)用，能夠?qū)崿F(xiàn)對系統(tǒng)的實時監(jiān)控。在此過程中，工作人員通過計算機(jī)設(shè)備等對船閘操作系統(tǒng)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。在此需要注意的是，并不是PLC控制技術(shù)的應(yīng)用可以完全代替手動控制，所有在系統(tǒng)中的設(shè)備都需要采用手動操作、自動操作兩種方式，兩種方式不相同，但是可以進(jìn)行相互切換[2]。

（3）安全運行監(jiān)視

在對電氣控制系統(tǒng)開展安全運行監(jiān)視工作時，主要分為狀態(tài)監(jiān)視、過程監(jiān)視、異常監(jiān)視三種。所謂的狀態(tài)監(jiān)視指代的是對船閘電氣控制系統(tǒng)中的監(jiān)控對象狀態(tài)進(jìn)行顯示。過程監(jiān)視是對船閘電氣控制系統(tǒng)中的所有設(shè)備運行過程進(jìn)行監(jiān)控。異常監(jiān)視指代的是在監(jiān)控過程中，一旦系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)錯誤、故障等問題時能夠及時發(fā)出警報，進(jìn)而在相關(guān)設(shè)備中進(jìn)行顯示，縮小故障范圍，以便工作人員及時處理。

（4）事件順序記錄

一旦船閘電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中出現(xiàn)故障，PLC控制技術(shù)可以對其及時記錄與保存，記錄內(nèi)容有設(shè)備名稱、狀態(tài)描述等，為后續(xù)故障維修活動提供強(qiáng)有力的信息支持[3]。

（5）生產(chǎn)管理

PLC控制技術(shù)在船閘電氣控制系統(tǒng)中應(yīng)用時，要對有關(guān)人字門、平板門、油泵運行情況進(jìn)行記錄，可以以表格、圖形、數(shù)字等形式顯示。具體內(nèi)容有船閘上、下游和閘室水位顯示、船閘上下游人字門、平板門狀態(tài)顯示、計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)框圖、各人字門、平板門操作流程圖、各種事故、故障統(tǒng)計表等，以更新修改各種文件，人工置入各處缺漏的數(shù)據(jù)，輸入各種控制命令等，以監(jiān)視和控制各種設(shè)備及電氣設(shè)備的運行[4]。

（6）數(shù)據(jù)通信

船閘電氣控制系統(tǒng)設(shè)備間通信即主控級與現(xiàn)場控制級單元之間的通信采用以太網(wǎng)結(jié)構(gòu)。

2.2 系統(tǒng)控制模式要求

船閘監(jiān)控系統(tǒng)控制權(quán)分“現(xiàn)地/遠(yuǎn)方”控制，控制方式分為“手動/自動”控制?，F(xiàn)地LCU控制柜均配備控制權(quán)限和控制方式的操作按鈕，通過切換開關(guān)實現(xiàn)對船閘人字門和平板門的現(xiàn)地手動、現(xiàn)地自動及遠(yuǎn)方自動三種控制的操作。船閘人字門和平板門的所有操作必須要求經(jīng)過硬接點進(jìn)行操作閉鎖，防止誤操作。船閘控制系統(tǒng)的工作模式通過現(xiàn)地LCU控制柜上的“現(xiàn)地/遠(yuǎn)方”和“手動/自動”選擇開關(guān)進(jìn)行選擇。

當(dāng)選擇開關(guān)轉(zhuǎn)在“遠(yuǎn)方”和“自動”位置時，船閘控制系統(tǒng)的控制權(quán)則移交給遠(yuǎn)方操作員工作站進(jìn)行遠(yuǎn)方監(jiān)控操作，操作人員可在船閘控制室對船閘人字門、平板門和液壓泵進(jìn)行遠(yuǎn)程操控;當(dāng)選擇開關(guān)轉(zhuǎn)在“現(xiàn)地”和“自動”位置時，通過設(shè)置在現(xiàn)地LCU控制柜上的按鈕實現(xiàn)人字門、平板門和液壓泵進(jìn)行自動操控，船閘上閘首和下閘首分別實現(xiàn)“現(xiàn)地自動”控制，船閘現(xiàn)地自動統(tǒng)一在船閘右側(cè)閘室實現(xiàn)，船閘左側(cè)不設(shè)置“現(xiàn)地自動”控制;當(dāng)選擇開關(guān)轉(zhuǎn)在“現(xiàn)地”及“手動”位置時，船閘控制系統(tǒng)將完全脫離PLC和上位機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，通過現(xiàn)地LCU控制柜上的按鈕直接對船閘人字門、平板門和液壓泵進(jìn)行現(xiàn)地手動操控，此時對船閘人字門和平板門的控制完全依賴于現(xiàn)地柜內(nèi)的硬布線控制。

所有現(xiàn)地柜及集中控制室均設(shè)有緊急停機(jī)按鈕。發(fā)生緊急情況立即按緊急停機(jī)按鈕停機(jī)。船閘人字門底樞和頂樞潤滑油系統(tǒng)要求實現(xiàn)遠(yuǎn)方自動加油和現(xiàn)地手動加油。可以實現(xiàn)與人字門開關(guān)同步啟動潤滑油泵，也可以手動啟動油泵加潤滑油。

3結(jié)束語

綜上所述，結(jié)合當(dāng)前我國京南水電廠船閘航道運行情況來看，想要將PLC控制技術(shù)有效應(yīng)用到船閘電氣控制系統(tǒng)當(dāng)中，需要結(jié)合工程項目的實際情況，做好數(shù)據(jù)采集處理工作，為后續(xù)實現(xiàn)控制提供強(qiáng)有力的信息支持，此外，工作人員還需要結(jié)合系統(tǒng)控制模式的實際需求，合理應(yīng)用自動操控與手動操控，為船閘電氣系統(tǒng)運行提供保障。

參考文獻(xiàn)

[1] 劉偉林.淺談船閘自動控制系統(tǒng)——PLC干擾源的控制[J].物流工程與管理，2016，262（4）：179-181.

[2] 董龍虎.基于PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的實踐與探究[J].建材與裝飾，2019，573（12）：240-241.

[3] 顏廷雪.探究船閘PLC電氣系統(tǒng)中的故障原因與維護(hù)處理技術(shù)[J].江蘇科技信息，2019，（13）：58-60.

[4] 葛昆.PLC技術(shù)在機(jī)械電氣控制裝置中的應(yīng)用實踐研究[J].內(nèi)燃機(jī)與配件，2019，（3）：192-193.