浅析PLC 在拦河闸门控制中的应用

曾金军

（四川省米易县晃桥水库管理所，四川 攀枝花 617200)

“安宁河米易县城北闸坝工程”位于米易县安宁河城南电站上游2.45km，国家体育总局皮划艇急流回旋竞训基地训练水道出水口上游470m 处。拦河钢坝轴线全长156.8m，共设置4 口闸孔，其中3 孔为底横轴支铰座双吊点翻板闸门，闸门宽均40.0m，高3.7m；1 孔调节两吊点卧倒门，闸门宽10.0m，高6.0m。采用的液压启闭机为：QPPY-2×3000KN-5.1m。

根据液压启闭机在实践运用中表明：单吊点运用技术比较成熟，而双吊点闸门同步控制仍然是水利工程闸门运用研究的一个重要课题。在实践运行中大部分双吊点闸门同步控制是成功的，但是仍有一部份双吊点闸门，特别是大中型宽跨度液压启闭机双缸同步问题没有得到根本解决，从而导致闸门倾斜卡死，甚至吊点拉脱，造成闸门失事。安宁河米易县城北闸坝工程闸门采用PLC 作为控制“大脑”，保证了闸坝长期稳定运行。

1 双吊点宽跨度拦河闸门同步误差的形成

水利工程中液压启闭机的运行与在其他工业生产中的运行有其特殊性。首先安宁河米易县城北闸坝闸闸门是围绕底横轴支铰座作旋转运动，在启闭门的过程中，运行阻力受动水压力变化，闸前水深压力，侧止水与闸墩间摩擦力，底横轴与支铰座的摩擦力，水流中垃圾漂浮物撞击等影响，造成闸门受力不平衡，根据力学原理，在双吊点闸门运行中受阻力大的侧较受阻力小的一侧慢。其次就液压系统本身而言，两台液压机安装在不同闸室，安装精度误差，设备制造精度误差，缸体内泄，液压管路长度及内摩擦力，控制信号延时等都会影响闸门的同步误差。

2 闸门控制系统

2.1 系统的控制原理

米易县城北闸坝控制器主机采用施耐德公司的PLC，型号为：TWIDO，数据采集部分采用欧姆龙公司的数据采集模块，现场监视的人机界面采用施耐德公司的图形操作终端。系统的工作原理：首先，通过数据采集两侧油缸的绝对位移，水位以及设备的保护等信号，并对模拟信号进行数字滤波，抗干扰滤波，然后进行模拟量的量化和标度变换，与设定参数进行比较判断，根据比较结果和保护信号控制闸门同步运行正常与否。当闸门开启或关闭时，CPU 对两侧行程进行比较，如发现闸门双缸开度有差距，则模拟量的输出模块将开度差（数字量） 转化成模拟量送至调速装置，此中液压启闭机为单向齿轮泵供油，电磁换向阀实现换相，同时机器内部有同步流量调速阀实现同步控制，而此控制系统在检测双侧开度，如果某侧过快则通过电磁阀减小油路流量来减慢走快的油缸实现同步调整。通过水位计可设定开门和关门的水位点，达到上限时立即开启闸门，如果水位低于设定低水位时，延时十分钟关闭闸门，以防止闸门的频繁启闭对闸门及启闭设备造成不该有的损坏。

图1 系统硬件组成

另外：一方面，主机通过以太网接口与触模屏连接，触模屏作为一种人机接口，可以通过它进行系统参数的设定，系统运行工况的监视等等。另一方面，主机还可通过以太网把系统参数，系统运行工况传送到远方的计算机以便于进行远程的监控和远程维护。

2.2 控制软件的编制思路

在控制软件编制之前，首先要搞清楚影响闸门运行的各种因素，以及各种因素本身的特性和它们之间的相互关系，结合本控制器，影响闸门运行的各种因素如下：

系统的供电电压

三相电源的相序

启闭机的马达保护

启闭机的油虑控制器

启闭机的两侧行程及行程差

正常情况下，在设备安装完毕后首先应校正三相电源的相序，保证三相电源的相序是正确的；系统的供电电压应处于正常范围内（线电压为交流380V±15%）。

2.3 人机界面的设计

人机界面采用施耐德公司的图形操作终端。在进行人机界面的画面设计之前应该了解系统要监视和操作的内容。另外，还要设计运行参数设置的画面和手动操作的画面，以及系统故障后的报警画面和报警解除画面，报警记录和运行记录的清除画面。触摸屏是人机接口图形操作终端，通过它可以输入系统运行参数，可以手动操作，它可以显示系统运行的各种参数及系统运行的各种状态。另外，闸门的各种保护信号可以通过主机的开关量输入端输入PLC 作为闸门的运行条件。采用本系统可以预防系统即将出现的故障，并及时采取补救措施，从而挽回不必要的经济损失。

3 结语

将PLC 在水利工程闸门远程控制中进行应用，能够对各方面情况进行监控，从而实现自动化、智能化管理，增加了闸门运行的稳定性、安全性，以保障水利工程能够真正发挥其综合效用。