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閘門PLC控制系統(tǒng)解析

發(fā)布時間： 2017-03-09　　點擊次數(shù)： 3620次

閘門PLC控制系統(tǒng)解析
由12孔攔河水閘和2座船閘組成，水閘為啟閉式閘門，船閘為兩扇人字門，對防洪、防潮、抗?jié)?、抗旱等方面起到重要的作用，特別是水閘自動化控制地實現(xiàn)，實現(xiàn)水利現(xiàn)代化。
工程技術(shù)要求
該工程是在高起點、高標(biāo)準(zhǔn)的要求下設(shè)計，它造型典雅、氣勢雄偉。水閘均采用平板式鋼板閘門，啟閉機(jī)為卷揚(yáng)機(jī)式，為實現(xiàn)閘門的自動化控制提供了有利條件。
橋閘閘門自動化有以下技術(shù)指標(biāo)：
1)實現(xiàn)12孔閘門的遠(yuǎn)程控制。
2)閘門開度控制精度為＋１厘米。
3)實現(xiàn)12孔閘門的自動開啟、關(guān)閉，保持上游水位波動范圍為+5厘米。
4)系統(tǒng)故障自診。
系統(tǒng)構(gòu)成
本系統(tǒng)采用總線分布式控制模式，實現(xiàn)12孔閘門的遠(yuǎn)程集中控制。系統(tǒng)高層為計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)，它包括監(jiān)控計算機(jī)、管理計算機(jī)、服務(wù)器、集線器，通過Ethernet 網(wǎng)，實現(xiàn)各計算機(jī)之間的通訊。控制層內(nèi)由一臺PLC可編程序控制器來完成，它負(fù)責(zé)12孔閘門的閘位、上下游水位、降雨量等數(shù)據(jù)的實時采集，通過DH485通訊方式，將采集數(shù)據(jù)傳輸給監(jiān)控計算機(jī)，輸出模塊調(diào)解閘門的上下動作。zui低層為現(xiàn)場設(shè)備，保留現(xiàn)場設(shè)備原有的手動操作啟閉機(jī)功能，同時增設(shè)遠(yuǎn)程接口控制電氣回路，接受PLC可編程序控制器的動作。
PLC控制模式
3.1 現(xiàn)場手動方式
現(xiàn)場手動方式為控制模式的，任何情況下，當(dāng)現(xiàn)場控箱上選擇現(xiàn)場手動操作時，遠(yuǎn)程對此閘門的操作無效，此閘門只響應(yīng)現(xiàn)場箱上操作按鈕的動作，該操作方式是原啟閉機(jī)自帶的功能。
3.2 遠(yuǎn)程點動方式
現(xiàn)場控制模式選擇遠(yuǎn)程控制方式，在監(jiān)控計算機(jī)選擇點動操作，用鼠標(biāo)單擊閘門上、或下操作。
3.3 遠(yuǎn)程手動方式
現(xiàn)場控制模式選擇遠(yuǎn)程控制方式，在監(jiān)控計算機(jī)選擇手動操作，用鼠標(biāo)單擊閘門上、下、停操作。
3.4 遠(yuǎn)程定位方式
現(xiàn)場控制模式選擇遠(yuǎn)程控制方式，在監(jiān)控計算機(jī)上選擇定位操作，通過鍵盤輸入閘門開度，鼠標(biāo)單擊定位操作，閘門自動運(yùn)行至開度停止。
3.5 閘門全自動方式
現(xiàn)場控制模式選擇遠(yuǎn)程控制方式，在監(jiān)控計算機(jī)上選擇自動方式，設(shè)定控制上游水位，鼠標(biāo)單擊自動運(yùn)行后，12孔閘門進(jìn)入全自動運(yùn)行狀態(tài)。
針對項目設(shè)計的PLC系統(tǒng)
4.1設(shè)計要求
本系統(tǒng)控制主對象為閘門，實現(xiàn)閘門的上下停等工作狀態(tài)。由于遠(yuǎn)程控制，操作人員不在啟閉機(jī)現(xiàn)場，所以確保系統(tǒng)安全可靠運(yùn)行，
系統(tǒng)要知道啟閉機(jī)以下各參數(shù)：
4.2 PLC可編程序控制器選型
12孔閘門實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制所需：
數(shù)字輸入量DI：3X12=36
數(shù)字輸出量DO：3X12=36
模擬輸入量AI：5X12=60
此系統(tǒng)采用美國AB公司的SLC-500系列可編程序控制器，此PLC可編程序控制器為模塊式可編程序控制器，可以根據(jù)DI、DO、AI點數(shù)，來配置模塊使用數(shù)。
3PLC程序設(shè)計
采用Rslogix 500 編程軟件，用梯形圖方式，對閘門控制進(jìn)行編程，從程序的內(nèi)容上分三種形式的程序設(shè)計。
1）開環(huán)程序設(shè)計
對閘門的點動操作、手動操作、定位操作都采用開環(huán)程序設(shè)計方式。點動操作、手動操作為非定量操作，定位操作為給定量操作。由于閘門上、下運(yùn)行時，閘門的慣性及閘門剎車性能不一樣，所以編程時，要考慮定位控制的補(bǔ)償問題，程序流程。
2）閉環(huán)程序設(shè)計
為控制上游水位在控制水位，波動范圍在+5厘米內(nèi)，由上游實時水位、控制給定水位、12孔閘門啟閉機(jī)構(gòu)成一個環(huán)閉控制系統(tǒng)。編程選用SLC-500
CPU處理器PID功能，輸出控制12孔閘門啟閉機(jī)的工作。由于水閘操作規(guī)程中只允許同時開啟兩孔閘門，且每次開度小于30厘米，先開中間后兩邊，先關(guān)兩邊后中間的要求，所以程序設(shè)計中注意順序操作編程處理。
3）故障自診設(shè)計
由于本系統(tǒng)為遠(yuǎn)程集中控制，閘門操作人員不在現(xiàn)場，閘門故障發(fā)生，要即時停止啟閉機(jī)的運(yùn)行，否則將發(fā)生嚴(yán)重事故。
根據(jù)對卷揚(yáng)式啟閉機(jī)現(xiàn)場測試，總結(jié)出以下幾方面的故障類型：
①閘門卡死故障
當(dāng)閘門下降時，水閘下有樹木頂住平板鋼板閘門，閘門不能繼續(xù)下降。
②閘門超時運(yùn)行故障
遠(yuǎn)程操作時，每次閘門操作不能連續(xù)運(yùn)行超過一個時間，即表明閘門運(yùn)行失控。
③閘門超距運(yùn)行故障
每次閘門開度不能超過30厘米，開開度過大，違犯閘門操作規(guī)程。
④閘門運(yùn)行超限故障
閘門一般有閘門道槽，不能超過此高度，否則閘門出槽，此為超限故障。
⑤閘門過載故障
通過對電機(jī)電流的監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)較大電流時，說明電機(jī)過載。
⑥閘門鋼絲繩過松故障
由于此啟閉機(jī)為卷揚(yáng)機(jī)式，當(dāng)閘門下落時，會出現(xiàn)一邊緊一邊松，此時閘門要立即立停止。
PLC控制系統(tǒng)在水閘的閘門上的應(yīng)用總結(jié)
在水閘計算機(jī)監(jiān)控系統(tǒng)中應(yīng)用PLC控制技術(shù)，對傳統(tǒng)的啟閉機(jī)進(jìn)行改造，實現(xiàn)水閘自動化控制，特別故障自診程序的設(shè)計，大大提高了系統(tǒng)的安全性和可靠性，系統(tǒng)真正實現(xiàn)全自動的運(yùn)行，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)生故障時，立即停止閘門的運(yùn)行，同時報警信息在監(jiān)控計算機(jī)中顯示，提醒值班人員采取措施。

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針對項目設(shè)計的PLC系統(tǒng)

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