邵立波

摘 要：近年來，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們對于水利設(shè)施的要求不斷提高，為了滿足人類日益增長的水利工程新要求，各地水利工程輔助設(shè)施也在不斷的優(yōu)化和改進。水利節(jié)制閘作為水利工程建設(shè)中一個主要的輔助設(shè)施之一，實現(xiàn)其智能化、自動化控制對于促進水利事業(yè)發(fā)展有著重要的指導意義。本文結(jié)合水利工程實例，探討了水利工程節(jié)制閘的組成原理、現(xiàn)狀，著重分析了PLC系統(tǒng)在其中的應用情況。

關(guān)鍵詞：水利工程；節(jié)制閘；可編程控制器；液壓系統(tǒng)

某水利工程是我國水域治理工程中的骨干工程之一，它在整個流域排洪減災方面發(fā)揮出重要的作用。在該工程施工建設(shè)中，其節(jié)制閘是以二孔一聯(lián)整體式結(jié)構(gòu)為主的，其單孔的寬度為12m，節(jié)制閘的整體高度為10米，底板高度為-1米。在本工程施工建設(shè)中，節(jié)制閘的結(jié)構(gòu)是以露頂式實心平面鋼閘門為主的，而其控制系統(tǒng)是以倒掛式液壓系統(tǒng)為主。

一、水利工程節(jié)制閘概述

所謂的節(jié)制閘主要指的是調(diào)節(jié)上下游水位的一個水閘，是控制下游泄流量和水位的主要設(shè)施。在目前的水利工程建設(shè)中，有許多的工作人員習慣性的將節(jié)制閘稱之為攔河閘，它在應用之中是通過閘門的開啟合以及閉合來調(diào)節(jié)和控制上游水位以及下游的泄流量，以滿足不同時期的河流水資源需要，同時也能夠及時的為水上運輸做出具體的服務。

1.水利工程節(jié)制閘建設(shè)要求

在水利工程施工建設(shè)中，節(jié)制閘通常都是建設(shè)在分水閘、泄水閘下方，通過對水資源的分流和排泄來控制其得到灌溉、運輸?shù)哪康?；也有一些水利工程在?jié)制閘建設(shè)中建設(shè)在渡槽、倒虹吸管的上游，以利于控制水流的流量和對工程的維修，并且在施工建設(shè)中要盡可能的與橋梁、跌水、陡坡等地段結(jié)合，從而發(fā)揮出最佳的社會經(jīng)濟效益。

2、水利工程節(jié)制閘的作用

渠道系統(tǒng)節(jié)制閘在施工建設(shè)中，寬度、高度都需要結(jié)合整個工程實際情況來進行分析，且在工作中要提前進行合理設(shè)計，以利于節(jié)制閘和整個水利工程主體結(jié)構(gòu)的連接。在施工的過程中，當采用輪灌進行控制的時候，其節(jié)制閘上下游渠道的流量設(shè)計必須要保持一致，下游水位也就是設(shè)計流量的渠道水位高度。當采用續(xù)灌的時候，節(jié)制閘上下游流量則不盡相同，水位需要根據(jù)相應的流量來進行控制，但是下游水位需要根據(jù)下一級節(jié)制閘的控水能力來進行管理和控制。在當前的水利工程建設(shè)中，節(jié)制閘的施工越來越多，其在減少水流損失，保持河流運輸暢通方面發(fā)揮出重要意義，不僅有效的解決了內(nèi)外交通的運輸情況，有有效的發(fā)揮著防洪減排、控制水位的作用。

二、液壓系統(tǒng)在節(jié)制閘的應用

根據(jù)當前的工作實踐總結(jié)表明，在現(xiàn)代化工程建設(shè)中液壓系統(tǒng)的應用越來越廣泛，它在節(jié)制閘中的應用技術(shù)也非常的成熟，無論是單側(cè)啟閉技術(shù)還是雙側(cè)啟閉技術(shù)，都取得了可惜的成績，但是它在運行的過程中如何保持水利水電技術(shù)相一致的研究要求仍是一個工作難點和重點。在現(xiàn)代化工作中，各個設(shè)計院依舊制造廠通過不斷的鉆研和努力，大部分的閘門都實現(xiàn)了同步控制技術(shù)，但是也有一些雙吊點閘門在控制中雙杠同步控制問題未曾得到有效的解決，使得閘門在起吊工作中容易產(chǎn)生傾斜，從而造成閘門的卡死，甚至是因為吊點設(shè)置不合理而產(chǎn)生拉托等現(xiàn)象，造成閘門失事?；谶@種背景下，采用PLC系統(tǒng)作為控制核心就顯得十分必要，其不僅能夠有效的解決控制系統(tǒng)中所存在著的上述問題，同時也有效的保障了閘門的長期穩(wěn)定運行。

1、同步誤差的形成

在現(xiàn)代化水利工程施工建設(shè)中，采用液壓氣動系統(tǒng)來進行同步機械操作存在著極為突出的特殊性，也具備著極大的研究前景和工作優(yōu)勢。在目前的工作中，首先液壓啟閉機所發(fā)揮的作用并不是由人操作的，也不是自由懸掛的重物，而是沿著預先設(shè)置好的門槽方向來上下移動或者是圍繞著支絞柱做旋轉(zhuǎn)運動的閘門。因為這以閘門本身承擔著水流的荷載和重力，因而是一個牽引構(gòu)件上荷載的重量，同時也正是因為這個原因，使得這一閘門存在著很大的運行阻力，而且這些阻力又是不穩(wěn)定的，因為它與水封和支撐行走機構(gòu)摩擦表面的狀態(tài)密切相關(guān)，如內(nèi)外水位差，泥沙淤積，建筑垃圾和各種漂浮物落入門槽，以及埋沒部件結(jié)冰等都會使運行阻力大大增加。

2 系統(tǒng)構(gòu)成

解決雙吊點液壓啟閉機系統(tǒng)不同步問題就是在上述因素對系統(tǒng)影響不可避免的情況下，如何利用PLC來實時控制液壓啟閉機雙缸同步精度。該系統(tǒng)采用二臺型號為YYB2255-4，功率為37KW的異步電動機帶動變量液壓泵為系統(tǒng)供油，且液壓泵電機組采用一用一備工作方式。主要包括下位機和上位機的硬件，共同構(gòu)成一個小型控制系統(tǒng)。

2.1、硬件系統(tǒng)

下位機和上位機之間通過MPI協(xié)議進行數(shù)據(jù)傳輸，PLC中央機架和擴展機架之間通過IM360和IM361接口模塊進行連接。由于特殊的工藝特點，經(jīng)充分論證選擇了SIEMENS公司的SIMATICS7-300系列PLC作為控制核心。S7-300系列是模塊化小型PLC系統(tǒng)。能滿足中等性能的要求；主要有以下特點：

1）大范圍的各種功能模塊，可以滿足和適應自動控制任務。

2）簡單實用的分散式結(jié)構(gòu)和多界面網(wǎng)絡(luò)功能。

3）控制靈活，可靠性高，方便用戶。

4）CUP處理速度快，集成功能強。

5）當控制任務增加時，模塊擴展方便靈活。

2.2、軟件系統(tǒng)

液壓啟閉機系統(tǒng)輸入信號主要有手動/自動/遠程控制開關(guān)量的輸入，系統(tǒng)壓力傳感器的輸入，油泵電壓輸入，開度傳感器的輸入，超差信號的輸入及報警信號的輸入等。既有模擬量的輸入又有開關(guān)量的輸入。

1）主程序

主程序主要對液壓系統(tǒng)的正常工作與安全保護進行控制。

2）事件處理子程序

事件處理子程序包括正常停機子程序，安全停機子程序，緊急停機子程序，自動啟動子程序，手動啟動子程序，檢修啟動子程序，糾偏計算子程序，繼電器控制子程序，定時中斷程序等。繼電器控制器子程序主要完成油泵的運轉(zhuǎn)和停止控制，通過糾偏計算子程序不斷計算兩個液壓缸是否同步，當糾偏量不為零時，對系統(tǒng)進行糾偏，對速度快的油缸停止供油，當油缸同步時再同時供油。在定時中斷程序中，要實現(xiàn)內(nèi)外水位的監(jiān)測與比較，當水位差達到設(shè)定值時，自動啟動子程序啟動。

3）硬件中斷程序

由于選用了具有中斷能力的數(shù)字量和模擬量輸入模塊，所以當硬件檢測到現(xiàn)場信號發(fā)生時（發(fā)生故障），便自動執(zhí)行硬件中斷處理程序塊（OB40）根據(jù)故障等級，在OB40中執(zhí)行正常停機，安全停機或緊急停機，從而保證故障及時得到處理。

三、結(jié)束語

實踐證明，將PLC引入液壓啟閉系統(tǒng)，成功解決了雙缸同步的問題，且控制方便，可靠性高，結(jié)構(gòu)簡單，易于實現(xiàn)計算機直接控制。系統(tǒng)自投入試運行至今，效果很好。

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