水利工程師論文投稿PLC在水利節(jié)制閘

　　作者問(wèn)：我還是水利工程學(xué)院的學(xué)生，我想要發(fā)表與我們本專業(yè)有關(guān)的信息，請(qǐng)問(wèn)小編哪兒本期刊適合我們學(xué)生發(fā)表。

　　小編答：你還是學(xué)生不需要發(fā)表核心之類的期刊，其實(shí)你的導(dǎo)師給你的幫助更大你可以咨詢下導(dǎo)師發(fā)表什么方向的，小編可以給你推薦《半導(dǎo)體光電》、《水利經(jīng)濟(jì)》、《華北水利水電大學(xué)學(xué)報(bào)》這幾本期刊都是可以的。

　　摘要： 介紹九曲河樞紐工程節(jié)制閘液壓系統(tǒng)的構(gòu)成，同步誤差的形成，以及基于S7-300型PLC系統(tǒng)的硬件組成和軟件設(shè)計(jì)方法。

　　關(guān)鍵詞： 液壓?jiǎn)㈤]機(jī);液壓同步;PLC;系統(tǒng)

　　0 前言

　　九曲河樞紐工程是太湖流域綜合治理十大骨干工程之一湖西引排工程的重要組成部分，其中節(jié)制閘為二孔一聯(lián)整體式結(jié)構(gòu)，單孔凈寬12米，閘頂高程10.3米，底板高程-1.0米。節(jié)制閘閘門采用露頂式實(shí)腹鋼梁平面鋼閘門，門底高程-1.0米，門頂高程9.0米。門寬12.66米。啟閉機(jī)采用倒掛式液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，型號(hào)為QPPYⅡ-2*400-11.8。

　　根據(jù)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)運(yùn)行實(shí)踐表明：?jiǎn)蔚觞c(diǎn)閘門啟閉技術(shù)已非常成熟，而雙側(cè)傳動(dòng)的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的同步控制，仍然是水利水電技術(shù)研究方面的一個(gè)重要課題。在各設(shè)計(jì)院和制造廠的努力下，盡管大部分閘門的同步控制是成功的，但也有一部分雙吊點(diǎn)閘門，尤其是大中型寬跨度的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)雙缸同步問(wèn)題未獲得根本解決，從而導(dǎo)致閘門傾斜卡死，甚至吊點(diǎn)拉脫，造成閘門失事。而我們九曲河樞紐工程的節(jié)制閘就是采用雙吊點(diǎn)且為大中型寬跨度的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)，其雙缸同步控制系統(tǒng)必須得到根本解決，我們引入了可編程序控制器(PLC)作為控制核心，保證了閘門能夠長(zhǎng)期平穩(wěn)的運(yùn)行。

　　1 同步誤差的形成

　　在水利工程中使用的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)同工程機(jī)械相比有其特殊性。首先液壓?jiǎn)㈤]機(jī)所操作的不是自由懸掛的重物，而是沿著導(dǎo)向門槽作上下移動(dòng)或者是繞著支鉸作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的閘門。因此閘門作為牽引構(gòu)件上的載荷，不僅取決于閘門重量，還在很大程度上取決于運(yùn)行阻力的大小。而且這些阻力又是不穩(wěn)定的，因?yàn)樗c水封和支撐行走機(jī)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(méi)部件結(jié)冰等都會(huì)使運(yùn)行阻力大大增加 。此外，在水中操作閘門，載荷的大小還隨著閘門的開(kāi)度而變化的動(dòng)水壓力有關(guān)。這些載荷的變化使雙缸承受負(fù)載不同，根據(jù)壓力——流量關(guān)系，承載大的液壓缸比承載小的液壓缸速度慢。

　　同時(shí)，從系統(tǒng)本身來(lái)講，下列因素也是造成不同步的原因。兩油缸不是安裝在同一閘墩上，這就產(chǎn)生了安裝幾何誤差。雙缸運(yùn)動(dòng)副摩擦力不同，由于雙缸的制造精度不同，安裝時(shí)的運(yùn)動(dòng)副摩擦力也不相等，摩擦力大的液壓缸運(yùn)行慢;液壓系統(tǒng)的內(nèi)外泄露和壓縮不可能相等;油管長(zhǎng)度和彎頭數(shù)目的不同將造成雙缸沿程阻力的不相等;長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行使液壓缸的工作特性發(fā)生變化，而兩缸的工作特性變化不可能相同等等。

　　2 系統(tǒng)構(gòu)成

　　解決雙吊點(diǎn)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)不同步問(wèn)題就是在上述因素對(duì)系統(tǒng)影響不可避免的情況下，如何利用PLC來(lái)實(shí)時(shí)控制液壓?jiǎn)㈤]機(jī)雙缸同步精度。如圖所示為液壓系統(tǒng)原理圖。該系統(tǒng)采用二臺(tái)型號(hào)為YYB2255-4，功率為37KW的異步電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)變量液壓泵為系統(tǒng)供油，且液壓泵電機(jī)組采用一用一備工作方式。

　　2.1 硬件設(shè)計(jì)

　　主要包括下位機(jī)和上位機(jī)的硬件，共同構(gòu)成一個(gè)小型控制系統(tǒng)。如圖1。

　　下位機(jī)和上位機(jī)之間通過(guò)MPI協(xié)議進(jìn)行數(shù)據(jù)傳輸，PLC中央機(jī)架和擴(kuò)展機(jī)架之間通過(guò)IM360和IM361接口模塊進(jìn)行連接。

　　由于特殊的工藝特點(diǎn)，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(diǎn)：

　　1)大范圍的各種功能模塊，可以滿足和適應(yīng)自動(dòng)控制任務(wù)。

　　2)簡(jiǎn)單實(shí)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(qiáng)。

　　5)當(dāng)控制任務(wù)增加時(shí)，模塊擴(kuò)展方便靈活。

　　液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)輸入信號(hào)主要有手動(dòng)/自動(dòng)/遠(yuǎn)程控制開(kāi)關(guān)量的輸入，系統(tǒng)壓力傳感器的輸入，油泵電壓輸入，開(kāi)度傳感器的輸入，超差信號(hào)的輸入及報(bào)警信號(hào)的輸入等。既有模擬量的輸入又有開(kāi)關(guān)量的輸入。根據(jù)液壓?jiǎn)㈤]機(jī)系統(tǒng)的控制要求和被控制器的特點(diǎn)，可充分利用S7-300的系統(tǒng)資源，S7-300可編程控制器的硬件配置。

　　1)電源模塊：PS307，通過(guò)背板總線向各模塊供電，輸入電壓為120/230V/AC，可提供輸出24V/DC電源。

　　2)CPU313-1AD03，64kb工作存儲(chǔ)器，負(fù)載存儲(chǔ)器集成96kbRAM，最大可以擴(kuò)展512kb，MPI接口可以與OP7/DP操作面板進(jìn)行通訊主要用來(lái)執(zhí)行用戶程序，控制I/O模塊和與上位機(jī)通訊。

　　3)SM321數(shù)字量輸入模塊：16點(diǎn)輸入。

　　4)SM321模擬量輸入模塊：8通道隔離輸入。

　　5)SM322模擬量輸出模塊。

　　6)SM322數(shù)字量輸出模塊：16點(diǎn)輸出，24V/DC。

　　7)SM338型智能計(jì)數(shù)模塊：8通道，用于通用計(jì)數(shù)和測(cè)量任務(wù)，可實(shí)現(xiàn)超差檢測(cè)，并具有比較功能以及故障中斷處理功能。

　　8)CP通訊處理模塊，可以實(shí)現(xiàn)PPI通訊Pp。

　　9)OP7/DP鍵盤顯示及觸摸屏，一個(gè)RS232通訊接口可以與PLC，計(jì)算機(jī)，打印機(jī)連接，一個(gè)RS485接口可與PLC計(jì)算機(jī)連接。

　　在控制系統(tǒng)的輸入電路中，由壓力變送器檢測(cè)到實(shí)時(shí)液壓系統(tǒng)的系統(tǒng)壓力，輸出4-20mA的壓力信號(hào)，經(jīng)過(guò)IC7轉(zhuǎn)換為0-5V的電壓信號(hào)，送入到模擬量輸入模塊。由系統(tǒng)液壓到PLC控制器的輸入信號(hào)或由PLC控制器到配電部分的控制信號(hào)，均經(jīng)過(guò)光電耦合電路進(jìn)行隔離，以提高系統(tǒng)的抗干擾能力。

　　上位機(jī)硬件包括：

　　1)一臺(tái)PHILIPS電腦控制和Ecsy View觸摸屏，電腦為遠(yuǎn)程控制站和操作員站。

　　2)一臺(tái)打印機(jī)：用于報(bào)警打印，操作記錄打印。

　　3)一臺(tái)UPS(不間斷電源)。

　　2.2 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

　　該自動(dòng)化控制系統(tǒng)可以方便實(shí)現(xiàn)三種操作方式;

　　“現(xiàn)地操作”(手動(dòng))即現(xiàn)場(chǎng)電氣柜或機(jī)旁操作箱上按鈕進(jìn)行操作。

　　“遠(yuǎn)控操作”(自動(dòng))即由計(jì)算機(jī)上操作。

　　“檢修操作”用于安裝，檢修時(shí)調(diào)試操作。

　　為提高系統(tǒng)的可靠性，PLC控制器通過(guò)繼電器控制接觸器的工作，而不是由PLC直接驅(qū)動(dòng)接觸器。程序的編制采用模塊化結(jié)構(gòu)。包括主程序，事件處理子程序，硬件中斷程序等。下面就各模塊的程序設(shè)計(jì)做簡(jiǎn)要說(shuō)明。

　　1)主程序

　　主程序主要對(duì)液壓系統(tǒng)的正常工作與安全保護(hù)進(jìn)行控制。如圖2。

　　2)事件處理子程序

　　事件處理子程序包括正常停機(jī)子程序，安全停機(jī)子程序，緊急停機(jī)子程序，自動(dòng)啟動(dòng)子程序，手動(dòng)啟動(dòng)子程序，檢修啟動(dòng)子程序，糾偏計(jì)算子程序，繼電器控制子程序，定時(shí)中斷程序等。繼電器控制器子程序主要完成油泵的運(yùn)轉(zhuǎn)和停止控制，通過(guò)糾偏計(jì)算子程序不斷計(jì)算兩個(gè)液壓缸是否同步，當(dāng)糾偏量不為零時(shí)，對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行糾偏，對(duì)速度快的油缸停止供油，當(dāng)油缸同步時(shí)再同時(shí)供油。在定時(shí)中斷程序中，要實(shí)現(xiàn)內(nèi)外水位的監(jiān)測(cè)與比較，當(dāng)水位差達(dá)到設(shè)定值時(shí)，自動(dòng)啟動(dòng)子程序啟動(dòng)。

　　小編推薦優(yōu)秀水利期刊　《黑龍江水利科技》
 

　　雜志為交流水利勘測(cè)、規(guī)劃設(shè)計(jì)、科研、水文、水資源、城市(鎮(zhèn))供排水、工程管理網(wǎng)絡(luò)信息等新技術(shù)、新信息、新經(jīng)驗(yàn)的重要園地，為宣傳、培養(yǎng)水利、市政給排水、工民建等優(yōu)秀科技。