对于启闭机电控中自动化控制技术的应用

吕传红

（辽宁冶金职业技术学院，辽宁 本溪 317000）

1 启闭机自动化控制技术在现实生活中的应用实例

（1）窄口闸门的应用实例

河南省重点的大型水库之一就是采用的窄口闸门，它位于灵宝市弘农涧的河上，水库建成后防洪为主要任务，兼顾着土地灌溉，结合着养鱼、供水、发电、旅游等项目综合的来应用。这个窄口水库作用很重要，它不但保护着灵宝市沿河的乡镇以及城区，还保护着310国道、陇海的铁路、连霍的高速公路和郑西的高速铁路的客运专线安全，地理位置是非常重要的。

（2）超宽型闸门的应用实例

上海市的苏州河水闸采用的是翻板式的闸门，是由四缸的液压启闭机进行操作。这个闸门相对于其他工程的闸门具有显著不一样的地方：闸门非常宽；左右两侧采用各自独立运行的液压控制程序，对控制系统的同步性要求超高；采取底轴驱动程序；此工程地理位置特殊，担负上海某些地区防潮、洪任务，可靠性要求极高。这个工程的成功，对启闭机的同步控制系统具有很好的应用推广价值[1]。

（3）弧形闸门的应用实例

清江溢流坝的表孔闸门采用的就是大型的弧形闸门，它采用的是双缸的液压启闭机进行操作控制。采用这种操作控制，可以节省大量的金属及土建结构的工作量，机房可建坝内也不需要进行钢丝绳排架的建筑。两台液压的启闭机同步控制，可保证闸门正常运行。

2 同步控制的原理

（1）工艺流程

整个设备包括油缸、闸门、控制系统、液压泵站四个部分。现实应用过程中，操作人员可经控制系统来控制液压泵站，进而驱动油缸带动闸门的运动，最终完成启、闭门动作[2]。

（2）同步控制的原理

图1中，正极Φ左＞Φ右，负级Φ左＜Φ右，左位置测量的传感器对左侧和右侧的启闭机的油缸进行行程检测，并且对比左右检测信号，若出现了偏差，就要对偏差进行鉴别，判断出左面和右面的油缸哪个行程滞后或者超前。接着依据偏差大小、相位及启闭机工作状态来进行逻辑的判断，对执行的元件散发控制的信号，把系统的偏差进行消除，维持左侧和右侧油缸运行的同步。而左侧右侧油缸实际的行程将经传感器把位置的检测信号进行反馈，到达系统控制输入端。这样就完成了一个闭环同步的控制系统[3]。

图1 同步控制原理图

3 控制系统的设计原则

为保证控制系统满足闸门控制的要求，完成闸门信号检测及处理、运行控制以及上位的计算机通信，液压的启闭机在同步控制设计的时候，应遵循以下的原则。

（1）成熟性及先进性兼顾原则。采集及控制系统、数据检测技术发展非常迅速，对那种非常重要并且要求很高的工程，一方面应该采取国内外都很先进的技术，符合施工要求及发展趋势的数据技术以及数据检测；另一方面应兼顾其成熟性，确保所采用的技术以及设备都是在先前经过试验证明过的有成功经验的技术及设备，保证整个控制及检测系统一旦建成，立刻就能投入使用，最大限度的降低其风险。

（2）稳定性及可靠性。在进行设计选型以及控制方案的时候，需要从通讯方式、设备的可靠性以及系统的结构等多个方面进行综合考虑，保证整个系统可以可靠并稳定的运行。提高可靠性的措施如下。

控制系统的主体应该采取可靠性比较高的PLC装置。PLC装置的性价比不但要高，结构也需要坚固，既要保证在非常恶劣的环境下也可以正常工作还需要有可带电拔插的模块，简化维护的过程，增强系统可靠性。因为控制的对象比较分散，为保证信号控制及采集的可靠性，PLC装置相应配置了远程I/O、本地I/O，采用双套的CPU，并且配置上双套的通信模块，并且分别和远程I/O、本地I/O以及上位机进行通信；为防信号被干扰，和上位机进行通信的采用了光缆。

中间继电器、电源的开关、交流接触器、信号灯、接线端子等电器的元件都采用的是进口的元件，通过这些设备硬件系统，大大提高了系统的可靠性。

（3）可管理性以及实用性。每个工程应该根据其自身情况的不同，选择不同的设备及技术来满足自身实际的运行需要，运行及维护的系统应该尽量的进行简化，建立很好的人机界面，便捷的实现现地自动、手动以及远方自动的控制操作。使用者不需要有非常高的操作水平就可以灵活的应用这个设备，并且方便管理及维护。

1）现地的手动控制过程：安装调试或者进行检修的时候，选择“手动”这一工作方式，此种情况下，继电器的回路来完成控制，PLC（自动操作）不参加控制的过程。

2）现地的自动控制过程：把控制柜的工作方式的选择开关按钮1转至自动的位置，转动开关2至中间位置，按下启门（闭门）的按钮，可编程的控制器PLC接到信号后，数字量的输出模块，DO输出的开关量的信号，线圈得电，常开触点闭合，开始启动主泵，泵运行8～10秒后，溢流阀得到电后建压，启门（闭门）的控制电磁阀得电，启门（闭门）的回路开始接通，当闸门的开路达到闸门的工作位时候或者全开（关）位的时候，系统开始自动的停机并且输出状态的信号。启门（闭门）的过程中，按下停门的按钮，可把闸门停在随意的开度[4]。

3）远程控制流程：将控制柜选择开关转到远程控制按钮处，此种状况下，全部闭门的指令全是由计算机监控系统亲自发出，集闭的其闭门控制系统的操作流程与现地自动的操作流程一样。

4）同步调节流程：闸门进行纠偏就是将现地控制装置PLC控制住比例阀，对注入油缸油量进行适度调节，对其启闭速度进行有效的控制，左侧右侧的开度仪器通过传感器测得油缸形成并对其进行反馈处理，将其传给PLC装置。PLC处理数据过程中，若左侧和右侧的油缸活塞杆的行程之间的差距比设定值大很多，就可以判断出左侧和右侧的油缸产生了偏差，这就需要纠偏处理，PLC输出信号开始对控制阀进行控制，进而对左侧和右侧的油缸流量进行适度调节，确保左侧和右侧的油缸的活塞杆在运行的过程中速率保持一致，闸门也相应保证在水平启闭的状态[5]。

4 控制系统主要的功能

（1）具开门和关门的控制功能。

（2）自动进行复位的功能。闸门处于挡水的位置，如果它下滑到设定值的时候，控制系统将自动的启动工作的泵组，把闸门复位至滑前位置，如果继续的下滑到超位的数值，工作泵组还没有投入到运行的时候，控制系统就启动，备用的泵组把闸门复位到下滑前位置，并且发出来声光进行报警；如果继续的下滑至极限值，启动工作的泵组的时候，控制系统将会向上位机发出声光报警的信号[4]。

（3）同步进行纠偏的能力。左侧和右侧闸门的油缸检查出来的数字量的信号经PLC进行处理后，输入相对应的放大器中，如果发生差动的正信号或者负信号，差动的信号就相对应的进行输出处理，造成闸门一边电液的比例方向调速阀开始产生动作，调节一边闸门的速度，进而达到跟踪并进行纠偏处理的目标。

（4）闸门进行锁锭的控制功效。保证闸门各个位置标准的状态，系统自动的设置了具有上锁及解锁功能的控制锁锭梁，对系统进行有效控制处理。

（5）保护系统的功效。如果闸门超过了指定位置、超过了调节的范围、下滑的超过了一定的数值、压力变的超过正常值的时候，控制系统会相应的把闸门停掉并同时发出报警信号通知发生了事故[8]。如果液压系统压力过于低或者过于高，油箱的油位过于高或者过于低，油箱的温度过于低或者过于高、堵塞住了滤油器的正常运行、闸门滑到超过正常的位置以及电源主动产生了消失状况的时候，保护系统的控制系统就会发出相对应的报警信号，让人们知道发生了事故[7]。

5 启闭机电控中自动控制系统特点

（1）PLC采取的是双CPU的模块设置、双通信的网络和双通信的模块，这样就很大程度上提升了系统的可靠性能，通过对关键性的设备进行数量方面的备份可进一步确保系统正常的进行。

（2）采取的信号一般都比较分散，针对这些特点，可以选择性的选取那些具有远程控制功能的PLC装置，这样不仅可以节省大量的电缆，同时还可以大大提高运行的可靠性能。

（3）为了确保左侧和右侧的闸门运行的同步，液压系统的左右两侧应该相应的设置比例流量对应的控制阀，通过放大板接到PLC的输出模块里面，依据检测到相应的信号量变化情况，PLC对那些比例流量控制阀的开度进行一定的控制，进而达到左右两侧同步进行的目的。

6 结语

本文结合自动控制系统在现实生活中运用的实例，对同步控制系统的原理及设计原则进行分析，并对自动控制系统的特点及主要功能进行了概况说明，对启闭机的自动化控制系统进行了详细的说明，系统采用双CPU模块保证了整个控制系统的可靠性，这种系统非常先进、灵活并且可靠，自我适应能力也非常强，减少了操作人员的工作量，确保了启闭机电控过程的安全性、实用性以及可管理性；此技术成熟且兼顾先进性，大大提高了启闭机在整个过程的综合的先进的自动化水平，值得学习及推广。

［1］施耐德电气自动化创新中心在上海落成［J］.电机与控制应用，2007（12）：77-84.

［2］林宋，侯彦丽，吕艳娜.e-制造技术及其实施［J］.北方工业大学学报，2003（03）：369-385.

［3］何坚辉.变电站自动化控制探析［J］.中小企业管理与科技：下旬刊，2009（08）：21-23.

［4］朱能飞.TELEPERM XP分散控制系统在大型电厂中的应用 ［J］.电力自动化设备，1998（01）：101-105.

［5］王艳.浅谈人工智能在电气自动化控制中应用［J］.科技致富向导，2010（26）：127-129.

［6］严峻，杨文.35kV简易变电站的无人值守自动化改造［J］.电工技术，2003（06）：48-50.

［7］董群山.浅谈自动化控制技术在电力系统的应用［J］.东方企业文化，2011（12）：47-55.