杏福娱乐-登录泄洪大坝弧形闸门双缸液压启闭机自动控制系统三峡大学电气信息学院443002引言弧形泄洪闸门是大型水利枢纽的重要组成部分,是水库有效库容的挡水设备，也是水库汛期泄洪的主要安全通道，它对调控水库水位、确保均匀发电、大坝安全运行等起着重要作用，因此对泄洪闸门启闭设备的安全性、可靠性要求很性工作介质，能达到减轻闸门局部开启时高速水流对闸门产生的振动，具有实现闸门的平稳运行的作用，同时由于液压启闭机具有体积小、重量轻、启闭力却很大等特点，在大型水利枢纽工程中逐步取代卷介绍了泄洪弧形闸门双缸液压启闭工作原理及其计算机控制系统构成，着重阐述了应用高性能实现闸门自动控制的方法；该系统克服了传统闸门测量装置测量精度低、可靠性差等缺点，为大坝安全运行奠定了牢固关键词液压启闭机;闸门开度;PLC;自动控制AbstractTheworkprincipiumofthetwo-cylinderhydraulichoistandcomputercontrolsystemforthespillwayradialgatareintroducedherein,TheapplicationofPLCtorealisationautomaticcontrolofthegateisemphasisedaswell.Theshortcomingoflowermeasureprecisionandlowerdependabilityontraditionalmeasuredevicesystem,sofirmbasebamKeywordshydraulicpressurehoist；floodgatesopening；PLC；automaticcontrolAutomaticControlSystemTwo-cylinderHydraulicPressureHoistSpillwayRadialGateZhangxiuzhiHuhanmeiCollegeofElectricEngineering＆InformationScienceofThreeGorgesUniversity,YichangHubei,443002,Chaina扬式启闭机得到越来越广泛的应用。随着水电站综合自动化程度的提高，利用计算机进行自动化监测和控制，实现液压式泄洪闸门的集中远方自动控制，是在汛期泄洪闸门快速安全准确动作、提高闸门启闭效率的重要保证。弧形闸门液压启闭机系统为倒挂式，当液压控制系统接收到闸门开启或关闭信号时,由液压泵站通过各类阀组向液压油缸提供动力油,通过液压油在油缸上下腔的施压与排放、活塞杆在油缸中的伸缩对闸门实施推力或拉力，从而达到启闭闸门的目的。弧门液压启闭机的启闭动作工作原理如图所示。地控制级两层分层分布式结构，由安装在油缸的闸位开度仪和传感器、现地控制单元（LCU）、现场总线及中控室上位机控制站组成，实现闸门集中控制与监视，系统网络结构见图2．2上位机集中监控级中控室的上位计算机是整个系统的中枢，上位机选用具有P4CPU的高性能工业型控制主机，运行闸门远程监控软件，采用组态软件开发的远程监控系统软件通过以太网络与现地级闸门控制柜中、键盘、鼠标，发送控制闸门各类操作命令，由远程下位机PLC接受命令并执行相应动作，同时PLC把采集到的闸门运行状态信息和工况通过网络上送到上位机，在上位机通过生动直观的数字、文字、图形、表格等形式实时反映闸门运行参数、事故、故障、状变等运行状上位机监控界面以16孔泄洪闸全为背景，在每扇闸门处设置“上升“下降”、“停止”三个操作控制按双缸液压启闭机基本结构液压启闭机由油缸总成(上下吊头、缸体、活塞杆)、液压泵站（液压电机油泵组、控制阀组、油箱、管道、滤油器及附件）、和电气控制系统等组成，双缸液压启闭机与闸门本体的联接方式为双吊点形式，套油缸总成同时启闭弧形工作门，两只液压缸上端支铰设置在泄洪孔口两侧闸墩的悬臂支座上，液压缸的活塞杆下端与闸门体连接，由液压系统中系统网络结构以某电站为例，泄洪坝段有16孔弧形闸门，每扇弧形门设置台液压启闭机，16孔弧门分为别由设在泵房内的四套电气现地控制单元柜进行控制。弧门以组为单位共用一个油槽，采用套液压泵站作为动力源,以“一泵四机”方式对弧门进行液压传动控制，每套液压泵站油槽设有台手动变量柱塞式油泵电动机组，相互备用。泄洪闸计算机监控系统采用上位机集中控制级和现能源及环境中国科技信息2006CHINASCIENCETECHNOLOGYINFORMATIONAug.2006钮、一个闸门开度预置值输入框、一个闸门开度值显示框、两个“上升”“下降”运行状态指示灯等，系统运行时不仅可以通过控制按钮实现闸门升手动操作，还可通过在开度预置值输入框内设定闸门上升或下降的预置值，自动控制该闸门到达指定的位置；所有闸停动作都有形象生动的动画模拟效果，对每孔闸门的开度、启闭机的电压、电流值和开关的分合状态都有实时显示，对闸门运行中的各种故障均能进行记录及报警等。2．3现地电气控制级液压启闭机现地电气控制柜以Fanuc公司的GE90-30PLC为核心控制器，实时采集闸门启闭过程中各种运行工况参数，实现弧形工作闸门的启闭全过程的可靠自动控制。弧门的现地电气控制系统通过以太网通讯协议与中控室计算机监控的公用LCU相连，可在中控室实现对弧门实现任意开度的远方监控。PLC的硬件配置及主要输入输出信号见图每个闸门的开度检测由安装在油缸上的旋转编码器及其机械结构实现，旋转PLC的硬件配置及主要输入输出信号控制器的开关量输入端，PLC通过对GREY的译码获得油缸接力器行程的二进制数字量，再经过PLC特定的算法程序把油缸接力器的行程转化为闸门位置的开度；油缸固定机架转轴上安装的接近行程开关装置用于限定弧门的提门、落门极限，反映每个闸门全开全关位置；泵站油压、油位、油温、启闭机油压信号通过传感器送入可编程控制器的转换模块，用来实现启闭机运行故障状态监视功能；动力回路、控制电源回路、泵站电磁阀、启闭机电磁阀及相关执行器件的状态、故障状态等信号等直接送入PLC将远方给定开度值与实际的闸门位置开度值比较，执行预先设定的程序，自动进行闸门的开启和关闭；若给定值大于实际值，则闸门自动上升；若给定值小于实际值，则闸门自动下降；若给定值等于实际值，则闸门自动停止。整个操作过程不需要人工参与。远方手动操作是通过操作上位机监控界面的开、关、停按钮命令直接操作闸门。若现地闸门控制方式设置为“手动”状态，则远方控制功能不能执行。（2）现地控制功能现地控制功能设有现地自动、现地手动两种控制方式，当现地闸门控制装置设置在“自动”控制状态下，PLC接到开、关闸门命令信号，则通过PLC程序自动控制闸门开启和关闭，当设置在“手动”控制状态下，则通过电气控制柜上的开、关、停控制按钮直接操作闸门，该控制方 式能保证闸门在系统自动功能故障的情况 下进行闸门的开启、关闭，整个开启或关 闭过程，需要人工参与。 （3）纠偏功能 在弧门开启和关闭过程 中,由于两侧受 力不完全一致且两侧油缸也不可能完全相 同等各种原因， 使两侧油缸动作不同 步，弧门不能行保持水平地升降，引起 闸门卡滞故障，甚至造成事故。因此为 保持弧门左右油缸动作同步，必须设置 纠偏功能；纠偏功能有手动纠偏和自动 纠偏两种方式，在手动状态下，通过操 作控制柜上的纠偏把手直接动作于左右排 油阀，控制接力器运行速度实现纠偏功 能；自动纠偏是在远方、自动运行状态 下，把闸门开度仪检测到的闸门左右开 度差值送到 PLC，与设定的超差值进行比 较得到左或右纠偏命令，通过比例调节 阀自动调节左右电磁阀，达到控制左右 接力器运行速度实现双缸同步运行。 ）自动防下滑功能闸门因自身 重力作用及油压的泄漏， 会导致闸门产生不同程度的下滑，闸门 开度偏移预先设定值，影响闸门开度测 量精度，甚至引起严重事故。当现地控 制装置 PLC 检测到下滑位移大于设定下滑 值时，首先发出下滑报警信号，同时启 PLC程序自动提升闸门，直到回到原来 ）闸门开度测量与显示双缸液 压弧门开度测量装置由钢丝绳 弹簧收紧装置和多圈绝对型旋转编码器组 成，两套装置分别安装在两侧的油缸接 力器上，测量左右油缸接力器的位移， 当闸门做启闭运动时，带动闸门动作的 两个油缸各自驱动自己的绝对型数字编码 器,将油缸的位移信号转换为数字量输出， 传送给闸门开度仪，通过一定算法间接 闸门PLC 电气控 3．1主要控制功能 ）远方控制功能远方控制功能 在系统上位机完成， 有远方给定开度运行和远方手动操作两种 方式，远方给定开度运行是在上位机输 入闸门开度给定值，通过组态软件、通 讯接口下送到 PLC，若现地闸门控制方式 设置为 “远方” “自动”状态， 能源及环境中国科技信息 2006 CHINASCIENCE TECHNOLOGYINFORMATION Aug.2006 基于GPRS 通讯方式在配电自动化系统 升门子程序、 集中实现故障隔离和负荷转移。因此， 该方式又被称为“集中智能方式”。 2.2.2 分步实施 第一步：我们选用带 有继电保护功能 的、能独立处理故障的免维护永磁机构重 合器，能就地处理故障、恢复送电，不依 赖于通信，实现分散智能化；可配置 GPRS 通信，实现故障量差动，或自动就地处理 事故。为节省资金，某些分歧线可采用分 第二步：根据资金情况分期建设通信网、子站、主站，最终实现集中智能化配 电自动化系统。 引出配有 GPRS 通信的、以智能化重合器 为底层终端的新一代配电自动化方式，是 配电自动化的发展趋势。 结论信息技术的快速发展，城乡电网改 造后电网结构的基本具备，为我国的配电 网实现自动化技术提供了强有力的支持。 采用基于信息技术的配电自动化系统将在 很大程度上改善配电网的运行状态，更好 地实现资源的综合利用。在进行城乡电网 改造、实施配电自动化的过程中采取“分 步走”的方针，整体规划分步实施。这样 既可以做到“边投资，边受益”，可以使现 有的投资获得最佳的收益效果，也考虑到 技术上适度超前，留有扩展余地，最终可