基于PLC控制的液压同步顶升系统

　　0 引言

　　系统设计专门用于通航船闸人字门的顶升,以葛洲坝下闸首人字门为例,其高达34m,宽1917m,厚217m,每扇门叶有11层楼高,质量达600t。

　　由于闸门在高压(闸门两侧水压差)、高强度(闸门开启频繁)、大作用力(闸门本身质量大,轴承受力大)、腐蚀性(水的作用)的复杂环境下工作,每两年的时间就需要对闸门进行彻底的检查和维修。但是在以往的施工过程中都是采取水平仪校准,人工调整上升或者下降的方式操作闸门。操作过程中常常无法保证精度和稳定性,而且工作量大,时间长,容易拖延工作时间,影响工作效率,并且容易发生安全隐患。笔者通过分析已有系统的利弊,结合电子技术、PLC控制技术,研制开发了PLC控制的液压同步顶升系统,该系统采用硬件软件化思想[1],以PLC为控制核心,采用通用控制模板组成控制系统。图1所示为船闸人字门横截面示意图,图中所标注的位置为放置油缸的位置,其中1号油缸所在位置由于受力情况最为复杂,所以被确定为基准油缸,其它各油缸的运动均以1号油缸为基准。

　　1 系统硬件构成

　　PLC同步系统由上位机(人机交互界面)和下位机(PLC控制系统) 2个部分组成。上位机由触摸屏构成友好的人机交互平台,下位机PLC控制系统包括CPU处理器以及各种相关功能模块。系统组成结构如图2所示。

　　2 人机交互界面(图3)

　　人机交互界面具有以下几种功能:

　　(1)参数设置。用于对系统中不变的参数的设定。

　　(2)预顶操作。以确保油缸是否到位。

　　(3)调平操作。依据现场情况将调整闸门水平,记录当前位置为零点,以后的操作均在此基础上进行。

　　(4)同步顶升。系统最为关键的步骤,控制油缸同步上升,保证任意两油缸之间的误差不超过016mm。当误差超过015mm时,系统报警,而超过016mm时则停机。停机之后进入/调整操作0,对油缸进行调整水平。

　　(5)同步下落。功能同上。

　　(6)调整操作。在同步顶升和下落过程中出现问题时,人为调整油缸水平。

　　维护操作与测试操作是独立于完整的系统流程之外的操作过程,维护操作主要用于在平时的检修设备过程中对设备进行维护与保养。而测试操作则是在系统使用之前,对系统相关参数进行测量,得实际值与设定值的差距,用软件对硬件进行修正。

　　3 程序设计

　　PLC控制系统主要负责采集各种相关的开关量和模拟量信号,传递给CPU;通过信号处理模块对信号进行分析处理;根据初始化参数和采集信号计算运行参数和上位机实时显示参数;输出各个油缸的动作信号和模拟量信号控制各个油缸动作;输出报警判断及理信息;输出事件处理信息(图4)。