呂傳紅

（遼寧冶金職業(yè)技術學院，遼寧 本溪 317000）

1 啟閉機自動化控制技術在現(xiàn)實生活中的應用實例

（1）窄口閘門的應用實例

河南省重點的大型水庫之一就是采用的窄口閘門，它位于靈寶市弘農(nóng)澗的河上，水庫建成后防洪為主要任務，兼顧著土地灌溉，結合著養(yǎng)魚、供水、發(fā)電、旅游等項目綜合的來應用。這個窄口水庫作用很重要，它不但保護著靈寶市沿河的鄉(xiāng)鎮(zhèn)以及城區(qū)，還保護著310國道、隴海的鐵路、連霍的高速公路和鄭西的高速鐵路的客運專線安全，地理位置是非常重要的。

（2）超寬型閘門的應用實例

上海市的蘇州河水閘采用的是翻板式的閘門，是由四缸的液壓啟閉機進行操作。這個閘門相對于其他工程的閘門具有顯著不一樣的地方：閘門非常寬；左右兩側采用各自獨立運行的液壓控制程序，對控制系統(tǒng)的同步性要求超高；采取底軸驅動程序；此工程地理位置特殊，擔負上海某些地區(qū)防潮、洪任務，可靠性要求極高。這個工程的成功，對啟閉機的同步控制系統(tǒng)具有很好的應用推廣價值[1]。

（3）弧形閘門的應用實例

清江溢流壩的表孔閘門采用的就是大型的弧形閘門，它采用的是雙缸的液壓啟閉機進行操作控制。采用這種操作控制，可以節(jié)省大量的金屬及土建結構的工作量，機房可建壩內也不需要進行鋼絲繩排架的建筑。兩臺液壓的啟閉機同步控制，可保證閘門正常運行。

2 同步控制的原理

（1）工藝流程

整個設備包括油缸、閘門、控制系統(tǒng)、液壓泵站四個部分。現(xiàn)實應用過程中，操作人員可經(jīng)控制系統(tǒng)來控制液壓泵站，進而驅動油缸帶動閘門的運動，最終完成啟、閉門動作[2]。

（2）同步控制的原理

圖1中，正極Φ左＞Φ右，負級Φ左＜Φ右，左位置測量的傳感器對左側和右側的啟閉機的油缸進行行程檢測，并且對比左右檢測信號，若出現(xiàn)了偏差，就要對偏差進行鑒別，判斷出左面和右面的油缸哪個行程滯后或者超前。接著依據(jù)偏差大小、相位及啟閉機工作狀態(tài)來進行邏輯的判斷，對執(zhí)行的元件散發(fā)控制的信號，把系統(tǒng)的偏差進行消除，維持左側和右側油缸運行的同步。而左側右側油缸實際的行程將經(jīng)傳感器把位置的檢測信號進行反饋，到達系統(tǒng)控制輸入端。這樣就完成了一個閉環(huán)同步的控制系統(tǒng)[3]。

圖1 同步控制原理圖

3 控制系統(tǒng)的設計原則

為保證控制系統(tǒng)滿足閘門控制的要求，完成閘門信號檢測及處理、運行控制以及上位的計算機通信，液壓的啟閉機在同步控制設計的時候，應遵循以下的原則。

（1）成熟性及先進性兼顧原則。采集及控制系統(tǒng)、數(shù)據(jù)檢測技術發(fā)展非常迅速，對那種非常重要并且要求很高的工程，一方面應該采取國內外都很先進的技術，符合施工要求及發(fā)展趨勢的數(shù)據(jù)技術以及數(shù)據(jù)檢測；另一方面應兼顧其成熟性，確保所采用的技術以及設備都是在先前經(jīng)過試驗證明過的有成功經(jīng)驗的技術及設備，保證整個控制及檢測系統(tǒng)一旦建成，立刻就能投入使用，最大限度的降低其風險。

（2）穩(wěn)定性及可靠性。在進行設計選型以及控制方案的時候，需要從通訊方式、設備的可靠性以及系統(tǒng)的結構等多個方面進行綜合考慮，保證整個系統(tǒng)可以可靠并穩(wěn)定的運行。提高可靠性的措施如下。

控制系統(tǒng)的主體應該采取可靠性比較高的PLC裝置。PLC裝置的性價比不但要高，結構也需要堅固，既要保證在非常惡劣的環(huán)境下也可以正常工作還需要有可帶電拔插的模塊，簡化維護的過程，增強系統(tǒng)可靠性。因為控制的對象比較分散，為保證信號控制及采集的可靠性，PLC裝置相應配置了遠程I/O、本地I/O，采用雙套的CPU，并且配置上雙套的通信模塊，并且分別和遠程I/O、本地I/O以及上位機進行通信；為防信號被干擾，和上位機進行通信的采用了光纜。

中間繼電器、電源的開關、交流接觸器、信號燈、接線端子等電器的元件都采用的是進口的元件，通過這些設備硬件系統(tǒng)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。

（3）可管理性以及實用性。每個工程應該根據(jù)其自身情況的不同，選擇不同的設備及技術來滿足自身實際的運行需要，運行及維護的系統(tǒng)應該盡量的進行簡化，建立很好的人機界面，便捷的實現(xiàn)現(xiàn)地自動、手動以及遠方自動的控制操作。使用者不需要有非常高的操作水平就可以靈活的應用這個設備，并且方便管理及維護。

1）現(xiàn)地的手動控制過程：安裝調試或者進行檢修的時候，選擇“手動”這一工作方式，此種情況下，繼電器的回路來完成控制，PLC（自動操作）不參加控制的過程。

2）現(xiàn)地的自動控制過程：把控制柜的工作方式的選擇開關按鈕1轉至自動的位置，轉動開關2至中間位置，按下啟門（閉門）的按鈕，可編程的控制器PLC接到信號后，數(shù)字量的輸出模塊，DO輸出的開關量的信號，線圈得電，常開觸點閉合，開始啟動主泵，泵運行8～10秒后，溢流閥得到電后建壓，啟門（閉門）的控制電磁閥得電，啟門（閉門）的回路開始接通，當閘門的開路達到閘門的工作位時候或者全開（關）位的時候，系統(tǒng)開始自動的停機并且輸出狀態(tài)的信號。啟門（閉門）的過程中，按下停門的按鈕，可把閘門停在隨意的開度[4]。

3）遠程控制流程：將控制柜選擇開關轉到遠程控制按鈕處，此種狀況下，全部閉門的指令全是由計算機監(jiān)控系統(tǒng)親自發(fā)出，集閉的其閉門控制系統(tǒng)的操作流程與現(xiàn)地自動的操作流程一樣。

4）同步調節(jié)流程：閘門進行糾偏就是將現(xiàn)地控制裝置PLC控制住比例閥，對注入油缸油量進行適度調節(jié)，對其啟閉速度進行有效的控制，左側右側的開度儀器通過傳感器測得油缸形成并對其進行反饋處理，將其傳給PLC裝置。PLC處理數(shù)據(jù)過程中，若左側和右側的油缸活塞桿的行程之間的差距比設定值大很多，就可以判斷出左側和右側的油缸產(chǎn)生了偏差，這就需要糾偏處理，PLC輸出信號開始對控制閥進行控制，進而對左側和右側的油缸流量進行適度調節(jié)，確保左側和右側的油缸的活塞桿在運行的過程中速率保持一致，閘門也相應保證在水平啟閉的狀態(tài)[5]。

4 控制系統(tǒng)主要的功能

（1）具開門和關門的控制功能。

（2）自動進行復位的功能。閘門處于擋水的位置，如果它下滑到設定值的時候，控制系統(tǒng)將自動的啟動工作的泵組，把閘門復位至滑前位置，如果繼續(xù)的下滑到超位的數(shù)值，工作泵組還沒有投入到運行的時候，控制系統(tǒng)就啟動，備用的泵組把閘門復位到下滑前位置，并且發(fā)出來聲光進行報警；如果繼續(xù)的下滑至極限值，啟動工作的泵組的時候，控制系統(tǒng)將會向上位機發(fā)出聲光報警的信號[4]。

（3）同步進行糾偏的能力。左側和右側閘門的油缸檢查出來的數(shù)字量的信號經(jīng)PLC進行處理后，輸入相對應的放大器中，如果發(fā)生差動的正信號或者負信號，差動的信號就相對應的進行輸出處理，造成閘門一邊電液的比例方向調速閥開始產(chǎn)生動作，調節(jié)一邊閘門的速度，進而達到跟蹤并進行糾偏處理的目標。

（4）閘門進行鎖錠的控制功效。保證閘門各個位置標準的狀態(tài)，系統(tǒng)自動的設置了具有上鎖及解鎖功能的控制鎖錠梁，對系統(tǒng)進行有效控制處理。

（5）保護系統(tǒng)的功效。如果閘門超過了指定位置、超過了調節(jié)的范圍、下滑的超過了一定的數(shù)值、壓力變的超過正常值的時候，控制系統(tǒng)會相應的把閘門停掉并同時發(fā)出報警信號通知發(fā)生了事故[8]。如果液壓系統(tǒng)壓力過于低或者過于高，油箱的油位過于高或者過于低，油箱的溫度過于低或者過于高、堵塞住了濾油器的正常運行、閘門滑到超過正常的位置以及電源主動產(chǎn)生了消失狀況的時候，保護系統(tǒng)的控制系統(tǒng)就會發(fā)出相對應的報警信號，讓人們知道發(fā)生了事故[7]。

5 啟閉機電控中自動控制系統(tǒng)特點

（1）PLC采取的是雙CPU的模塊設置、雙通信的網(wǎng)絡和雙通信的模塊，這樣就很大程度上提升了系統(tǒng)的可靠性能，通過對關鍵性的設備進行數(shù)量方面的備份可進一步確保系統(tǒng)正常的進行。

（2）采取的信號一般都比較分散，針對這些特點，可以選擇性的選取那些具有遠程控制功能的PLC裝置，這樣不僅可以節(jié)省大量的電纜，同時還可以大大提高運行的可靠性能。

（3）為了確保左側和右側的閘門運行的同步，液壓系統(tǒng)的左右兩側應該相應的設置比例流量對應的控制閥，通過放大板接到PLC的輸出模塊里面，依據(jù)檢測到相應的信號量變化情況，PLC對那些比例流量控制閥的開度進行一定的控制，進而達到左右兩側同步進行的目的。

6 結語

本文結合自動控制系統(tǒng)在現(xiàn)實生活中運用的實例，對同步控制系統(tǒng)的原理及設計原則進行分析，并對自動控制系統(tǒng)的特點及主要功能進行了概況說明，對啟閉機的自動化控制系統(tǒng)進行了詳細的說明，系統(tǒng)采用雙CPU模塊保證了整個控制系統(tǒng)的可靠性，這種系統(tǒng)非常先進、靈活并且可靠，自我適應能力也非常強，減少了操作人員的工作量，確保了啟閉機電控過程的安全性、實用性以及可管理性；此技術成熟且兼顧先進性，大大提高了啟閉機在整個過程的綜合的先進的自動化水平，值得學習及推廣。

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［2］林宋，侯彥麗，呂艷娜.e-制造技術及其實施［J］.北方工業(yè)大學學報，2003（03）：369-385.

［3］何堅輝.變電站自動化控制探析［J］.中小企業(yè)管理與科技：下旬刊，2009（08）：21-23.

［4］朱能飛.TELEPERM XP分散控制系統(tǒng)在大型電廠中的應用 ［J］.電力自動化設備，1998（01）：101-105.

［5］王艷.淺談人工智能在電氣自動化控制中應用［J］.科技致富向導，2010（26）：127-129.

［6］嚴峻，楊文.35kV簡易變電站的無人值守自動化改造［J］.電工技術，2003（06）：48-50.

［7］董群山.淺談自動化控制技術在電力系統(tǒng)的應用［J］.東方企業(yè)文化，2011（12）：47-55.