董淦煜 樓銀海

[摘? ? 要]文章主要分析了PLC系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上講解了閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)液壓控制系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)，望可以為有關(guān)人員提供一定的參考和幫助。

[關(guān)鍵詞]液壓?jiǎn)㈤]機(jī);PLC;人機(jī)界面;組態(tài)

[中圖分類號(hào)]TH137 [文獻(xiàn)標(biāo)志碼]A [文章編號(hào)]2095–6487（2021）05–00–02

Application of PLC-based Control System in Hydraulic Automatic Gate Hoist

Dong Gan-yu，Lou Yin-hai

[Abstract]The article mainly analyzes the PLC system， and on this basis， explains the hydraulic control system design of the hydraulic gate hoist. It is hoped that it can provide some reference and help for the relevant personnel.

[Keywords]hydraulic hoist; PLC; man-machine interface; configuration

液壓?jiǎn)㈤]機(jī)機(jī)體具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、占地面積小等優(yōu)勢(shì)，被廣泛應(yīng)用在啟閉各類形式的閘門中。以往傳統(tǒng)的液壓?jiǎn)㈤]控制系統(tǒng)主要是通過(guò)人工手動(dòng)控制方式對(duì)繼電器回路進(jìn)行控制，此方式故障率高、可靠性低。本文提出的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)液壓控制系統(tǒng)主要是選用可靠性較高的可編程邏輯控制器（PLC）作為其中的下位機(jī)，實(shí)現(xiàn)能夠向現(xiàn)場(chǎng)及時(shí)傳輸控制命令的功能。

1 PLC系統(tǒng)概述

1.1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

PLCS7系列包括S7-200系列、S7-300系列和S7-400系列。西門子S7-300系列PLC系統(tǒng)廣泛應(yīng)用于分布式自動(dòng)化系統(tǒng)、電氣設(shè)備中，它可以用來(lái)更新和更換繼電器，保證復(fù)雜的自動(dòng)控制，因此，S7-300系列的利用率較高。S7-300PLC是西門子PLC產(chǎn)品之一，為了滿足中小企業(yè)的控制要求，很多用戶可能會(huì)遇到不同類型的工業(yè)設(shè)計(jì)問(wèn)題，本系統(tǒng)的優(yōu)點(diǎn)基本上是比較這些工業(yè)控制機(jī)構(gòu)，作為PLC，它提供了更大的可靠性和可移植性。在硬件設(shè)計(jì)中，所有PLC的輸入和輸出都是光學(xué)的，因此，內(nèi)部和外部電路不相互作用。同時(shí)，還有許多濾波通道和PLC的輸入輸出通道，這就更加復(fù)雜和穩(wěn)定。開關(guān)電源也有不同的特點(diǎn)。在軟件開發(fā)中，PLC是在同一個(gè)周期內(nèi)運(yùn)行的，PLC是一種面向?qū)ο蟮恼Z(yǔ)言，比較簡(jiǎn)單。它是圖形化的，可以自動(dòng)檢查錯(cuò)誤，這大大提高了程序的效率。系統(tǒng)程序相對(duì)獨(dú)立，用戶很難更改內(nèi)部加固程序，因?yàn)镻LC采用模塊化擴(kuò)展，功能可以模塊化，一個(gè)模塊I/O可以更換或擴(kuò)展。這提高了功能的可靠性。只能添加一個(gè)模塊。重編程可以滿足不同的要求。管理使得PLC服務(wù)非常方便。

1.2 工作原理

由于操作系統(tǒng)和軟件的不同，PLC過(guò)程與我們的正常工作過(guò)程有很大的不同。在輸入、執(zhí)行程序、信息處理和CPU分析等方面。在運(yùn)行期間，運(yùn)行四個(gè)循環(huán)。PLC控制數(shù)據(jù)輸入通過(guò)輸入測(cè)試，執(zhí)行程序由PLC根據(jù)用戶控制程序、邏輯操作和過(guò)程數(shù)據(jù)的要求執(zhí)行。該處理器的診斷與分析由計(jì)算機(jī)模塊PLC通過(guò)處理器控制。一旦出現(xiàn)問(wèn)題，報(bào)警將立即發(fā)出警告。數(shù)據(jù)處理通過(guò)PLC校準(zhǔn)后發(fā)送程序到輸出裝置進(jìn)行。這是一種PLC向輸出更新設(shè)備發(fā)送信號(hào)，因此線圈的連接和連接狀態(tài)滿足用戶的要求，并允許輸出設(shè)備執(zhí)行用戶指定的操作。

液壓起動(dòng)閘閥是水電站最重要的機(jī)電設(shè)備之一，用于控制運(yùn)行中的所有污水閘門和溜槽。起動(dòng)機(jī)的網(wǎng)格分類包括：根據(jù)電網(wǎng)傳動(dòng)裝置，可分為機(jī)械式和機(jī)械式。液壓傳動(dòng)分為帶傳動(dòng)、鏈輪傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)和液壓傳動(dòng)，起動(dòng)機(jī)的安裝可分為固定式和移動(dòng)式。目前，大多數(shù)水利工程主要采用水封。

根據(jù)起動(dòng)器的安裝，可分為固定式和移動(dòng)式液壓起動(dòng)器，采用液壓能量傳遞能量，包括液壓傳動(dòng)和電控系統(tǒng)，由液壓泵和液壓閥、液壓缸、油箱及附件、電氣箱和操作平臺(tái)組成。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

液壓泵發(fā)動(dòng)機(jī)手動(dòng)/自動(dòng)控制，確保離網(wǎng)，選車、按鈕控制、信號(hào)顯示、參與控制，自動(dòng)啟動(dòng)泵。如果選擇手動(dòng)模式，則手動(dòng)啟動(dòng)車門并顯示打開信號(hào)，但它不參與控制。自動(dòng)模式由PLC控制。在液壓鉤梁控制系統(tǒng)中，系統(tǒng)采用模擬量輸入模塊。該系統(tǒng)有一個(gè)用于人與人對(duì)話的觸摸屏，并支持適當(dāng)?shù)膫鞲衅?，如水位、流量等、變送器和其他?qū)動(dòng)器。電氣控制核心采用可編程控制。用戶可以自定義各層控制配置輸入輸出點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)開槽控制，使所有設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單方便用戶液壓控制系統(tǒng)完成以下功能：控制、控制和保護(hù)液壓泵站的發(fā)動(dòng)機(jī)停機(jī);如果一臺(tái)主泵發(fā)生故障，則將泵提升至工作位置主泵的工作狀態(tài)。

3 系統(tǒng)功能設(shè)計(jì)

3.1 液壓系統(tǒng)設(shè)計(jì)

本工程采用壓力控制箱完成液壓站和氣閘的數(shù)據(jù)采集和控制。它由電磁定位閥控制，在傳感器的信息下，將電源線連接到液壓站。當(dāng)換向閥的電磁閥閥芯電機(jī)實(shí)現(xiàn)閥門開關(guān)控制時(shí)，獲得調(diào)節(jié)器輸出電壓，將電磁開關(guān)閥插入柜內(nèi)，電磁閥通過(guò)換向閥，電磁閥通過(guò)電磁閥進(jìn)行輻射減流?？蓳Q短管，短管。為了控制速度，液壓站通過(guò)供水管和鉆桿的自由腔，再通過(guò)液壓系統(tǒng)的動(dòng)桿。操作時(shí)先切斷電源。QF負(fù)載開關(guān)，觀察電壓指示燈，然后關(guān)閉控制開關(guān)QF1。電源正常時(shí)，開關(guān)電源燈亮，DC24V電源指示燈手動(dòng)點(diǎn)亮。選擇泵應(yīng)用1或啟動(dòng)2泵作為主泵，按下手動(dòng)啟動(dòng)泵和手動(dòng)停止按鈕，相關(guān)繼電器動(dòng)作、接觸器動(dòng)作、泵操作程序、手動(dòng)啟動(dòng)和停止閥：選擇泵的手動(dòng)狀態(tài)，選擇相應(yīng)的選擇門，然后選擇相應(yīng)的按鈕動(dòng)作和旋轉(zhuǎn)，相應(yīng)的繼電器動(dòng)作，觸摸屏開門，應(yīng)顯示接觸器、繼電器和指示器的動(dòng)作。所有門及水位指示器：門開啟，水位全開，水位正常。試驗(yàn)表明，系統(tǒng)運(yùn)行可靠，保護(hù)措施完善，設(shè)備運(yùn)行平穩(wěn)，水力設(shè)計(jì)方案滿足系統(tǒng)控制要求。

3.2 PLC管理系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)PLC系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理和運(yùn)行要求，PLC采用西門子plcs7-300，S7-300PLC功能強(qiáng)大、快速、靈活，主要從電源模塊（PS）、中央控制模塊（CPU）和接口模塊（IM）、信號(hào)模塊（SM）等方面，采用數(shù)字量輸入模塊（如門禁開關(guān)、按鈕、，開關(guān)等）可以保持電壓、電流、電壓、電流等傳感器的電阻和其他傳感器的電阻。傳感器輸出模塊用于外部PLC輸出，如接觸器、繼電器、BCD監(jiān)視器、顯示器等。輸出信號(hào)是永久性的。電壓24V，取決于測(cè)量方法。當(dāng)屏幕連接到模擬電路時(shí)，應(yīng)輸入二線制信號(hào)以減少干擾，屏幕必須接地。閘道開度及各水電站應(yīng)急點(diǎn)的狀態(tài)，以及觸摸屏上的控制顯示。

3.3 人機(jī)界面

該產(chǎn)品采用10.4英寸高亮度TFTLCD，4個(gè)線電阻觸摸屏，預(yù)先安裝MCGS嵌入式配置軟件（操作版本）。警報(bào)頁(yè)主要用于在系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)提示警報(bào)，以幫助操作員正確處理。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)故障時(shí)，它可以繪制相應(yīng)的故障指示屏幕，并具有報(bào)警信息和保護(hù)功能。一旦發(fā)生異常情況，保護(hù)功能將采用，系統(tǒng)將停止運(yùn)行。相應(yīng)的故障將顯示在觸摸屏和面板上，在處理故障之前，必須觀察閘門部分和液壓導(dǎo)管的情況，以確保在閘門運(yùn)行時(shí)不會(huì)對(duì)液壓站、門和其他設(shè)備造成損壞。

液壓起動(dòng)器閘門控制系統(tǒng)的主要故障包括泵電機(jī)故障等，報(bào)警保護(hù)功能信息，當(dāng)出現(xiàn)異常時(shí)，系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)停止運(yùn)行，觸摸屏和面板上出現(xiàn)相應(yīng)故障。在故障排除之前，必須觀察閘門和液壓管路位置，以防止再次啟動(dòng)氣閘艙、網(wǎng)關(guān)等裝置時(shí)對(duì)液壓站造成損壞。人機(jī)界面系統(tǒng)是水電站運(yùn)營(yíng)商與整個(gè)網(wǎng)關(guān)控制系統(tǒng)直接連接的主要方式，是PLC與觸摸屏相結(jié)合的系統(tǒng)的重要組成部分，提供了一種開放的網(wǎng)關(guān)監(jiān)控方案，為設(shè)備自動(dòng)化提供了良好的基礎(chǔ)。

4 PLC在液壓自動(dòng)啟閉機(jī)中的應(yīng)用

4.1 序列管理

連續(xù)切換控制是輔助自動(dòng)駕駛儀系統(tǒng)控制過(guò)程的主要方法。隨著節(jié)能需求的增加和減少，工業(yè)排放越來(lái)越重視降低能耗和提高效率，PLC代替繼電器控制器，在控制自動(dòng)提升機(jī)的輔助系統(tǒng)控制分離過(guò)程的工藝過(guò)程，保證所有生產(chǎn)活動(dòng)的協(xié)調(diào)和控制，協(xié)調(diào)連接總線和總線信息模塊：自動(dòng)提升系統(tǒng)，從人工控制到強(qiáng)電流控制，再到計(jì)算機(jī)等先進(jìn)技術(shù)的支持，供煤系統(tǒng)的控制系統(tǒng)決定了系統(tǒng)的質(zhì)量，嚴(yán)重影響了系統(tǒng)的效率。應(yīng)用程序：基于PLC技術(shù)的自動(dòng)提升系統(tǒng)由三級(jí)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)組成：主機(jī)級(jí)由計(jì)算機(jī)接口和PLC組成，主面板通過(guò)總線連接到遠(yuǎn)程I-0站，通過(guò)主控室級(jí)PLC系統(tǒng)，工作人員只能通過(guò)控制室的顯示器控制整個(gè)系統(tǒng)的工作。

4.2 交換機(jī)管理

傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)使用了大量的電磁元件，如電磁繼電器等，因此，大量的觸點(diǎn)中斷降低了系統(tǒng)的可靠性，雖然傳統(tǒng)的管理系統(tǒng)本身存在連接問(wèn)題，但采用PLC技術(shù)的自動(dòng)控制系統(tǒng)可能存在問(wèn)題。只有當(dāng)軟繼電器的大量物理元件被切斷時(shí)，系統(tǒng)的可靠性才會(huì)得到很大的提高，但其完整性和可用性卻很差。通過(guò)一個(gè)簡(jiǎn)單的輔助連接，一個(gè)特殊的閃存源被禁用。PLC控制系統(tǒng)不僅可以減少輔助開關(guān)的數(shù)量，同時(shí)顯示多個(gè)開關(guān)的信號(hào)，保證集中控制，以優(yōu)化這些設(shè)備的合理管理，自動(dòng)化設(shè)備在電力管理和生產(chǎn)中得到廣泛應(yīng)用。基于PLC技術(shù)的備用電源設(shè)備通過(guò)改變和調(diào)整程序來(lái)保證系統(tǒng)的工作模式，系統(tǒng)本身具有邏輯判斷和數(shù)據(jù)處理功能，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，確保系統(tǒng)有效可靠運(yùn)行。

4.3 閉環(huán)控制

系統(tǒng)中泵機(jī)的啟動(dòng)方式多種多樣，主要是自動(dòng)啟動(dòng)，手動(dòng)啟動(dòng)現(xiàn)場(chǎng)控制箱，手動(dòng)啟動(dòng)機(jī)器側(cè)屏。PLC技術(shù)自動(dòng)啟動(dòng)時(shí)，程序控制模塊允許您選擇正確的主泵和備用泵，取決于泵啟動(dòng)時(shí)的總工作時(shí)間。手動(dòng)啟動(dòng)泵時(shí)，按就地屏調(diào)整開關(guān)位置，啟動(dòng)泵，根據(jù)各泵的運(yùn)行時(shí)間，設(shè)置主備用泵啟停，需要現(xiàn)場(chǎng)操作時(shí)，需要配置手動(dòng)“晶體管”開關(guān)。目前PLC控制系統(tǒng)與常規(guī)控制系統(tǒng)相結(jié)合，通常用于自動(dòng)改進(jìn)系統(tǒng)運(yùn)行過(guò)程中，這是水泵發(fā)動(dòng)機(jī)的安全控制電路，即PLC在故障停機(jī)時(shí)將有一個(gè)正常的控制系統(tǒng)，為了保證泵機(jī)的正常運(yùn)行，在自動(dòng)提升系統(tǒng)中采用現(xiàn)代技術(shù)具有重要意義?；赑LC技術(shù)的管理系統(tǒng)，由三部分組成：電子控制模塊，這三部分實(shí)現(xiàn)了現(xiàn)代調(diào)控規(guī)律的形成，根據(jù)導(dǎo)水機(jī)構(gòu)的主動(dòng)性、速度測(cè)量和有效控制。

5 經(jīng)驗(yàn)與體會(huì)

（1）電氣控制系統(tǒng)的現(xiàn)代化始終與電氣元件的不斷發(fā)展緊密相連。相關(guān)技術(shù)，不斷收集新產(chǎn)品信息，及時(shí)應(yīng)用于設(shè)計(jì)，提高自動(dòng)化程度，穩(wěn)定性，符合國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)。例如，本系統(tǒng)所采用的激光測(cè)距儀比不同的閘門計(jì)數(shù)器尺寸小、重量輕、安裝方便、供電時(shí)間長(zhǎng)、工作穩(wěn)定、維修方便、精度高，改變了以往氣閘室的信號(hào)檢測(cè)方式。

（2）編程過(guò)程中應(yīng)考慮整個(gè)程序的掃描周期和實(shí)時(shí)響應(yīng)，在最大限度地利用技術(shù)流程的同時(shí)對(duì)方案進(jìn)行修改和修改，使其盡可能短，采用周期掃描技術(shù)，縮短掃描周期，提高實(shí)時(shí)控制能力。

6 結(jié)束語(yǔ)

因此，將計(jì)算機(jī)技術(shù)、PLC系統(tǒng)和繼電控制技術(shù)相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了PLC的自動(dòng)起重，為自動(dòng)化提供了可靠的技術(shù)支持。液壓控制。它不僅解決了傳統(tǒng)液壓控制系統(tǒng)的高功率、低可靠性和復(fù)雜的內(nèi)部布線，而且提高了液壓控制系統(tǒng)的效率，提高了液壓控制系統(tǒng)的自動(dòng)化水平，為工業(yè)的發(fā)展和現(xiàn)代化打下了良好的基礎(chǔ)。

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