施耐德QuantumPLC在苏北运河船闸中的应用 | |
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| (点击题目可以在互联网中搜索该题目的相关内容)日期：2007-8-10 0:34:35 来源： 作者： 点击： | |
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近年来，随着水运市场的繁荣与发展，苏北运河作为贯通南北的水上交通大动脉，越来越得到人们的高度重视，成为了名符其实的“黄金水道”。而船闸则是这条黄金水道上的重要交通枢纽，单线船闸年均通过量近4000万吨左右，双线船闸则近8000万吨，而长江三峡货运量加上翻坝货运量每年在4300万，一个苏北运河上的复线船闸年通过量相当于两个三峡。可以说，船闸的安全与畅通直接影响到全省乃至全国的经济社会发展，成为世人瞩目的焦点。船闸的电气控制系统则是船闸安全与畅通的前提。因而船闸电气控制系统的高度自动化、运行安全可靠、故障率低、便于维修已成为各个船闸的客观需求。 2 船闸电气自动控制的内容及其基本要求 2.1 运河船闸工作原理 船闸电气自动控制主要是根据船闸的闸阀门的门型、启闭机的类型、输水的形式及过闸工艺要求等来控制闸阀门启闭机组的运行及进出闸信号的转换、涨泄水语音广播等。目前，苏北运河各船闸中闸门多为人字门，少数船闸是横拉门(只有刘山、邵伯和施桥船闸三家)，阀门都是平板式提升门。人字门和阀门多采用电力液压驱动启闭机，这类电气控制的主要对象是液压泵站的电机接触器线圈和液压阀件线圈;横拉门采用的是电动机械传动启闭机，这类电气控制的主要对象是启闭电动机和电磁制动器的接触线圈或可控硅触发电路[1]。输水系统均采用短廊道集中输水形式，因苏北运河各船闸的水位落差均在3~5m之间(宿迁闸小一些，1~2m左右)，涨泄水时间为5~8min。过闸工艺流程，苏北运河各闸是一致的，如果以闸阀门关终及下游水位为初始状态，则过闸的工艺流程框图如图1所示。  图1 船闸工艺流程图 2.2 运行闭锁控制要求 上述流程当中有着严格的运行闭锁要求。 (1) 上游的闸阀门未关到位,下游阀门不能开启,同样,下游的闸阀门没有关到位,上游阀门不能开启； (2) 上游阀门开启之后，只有待闸室水位与上游平齐，才能开启上游闸门，闸门开到边后，出闸信号灯应为绿色。同样，下游阀门开启之后，只有待闸室水位与下游平齐，才能开启下游闸门，闸门开到边后，出闸信号灯应为绿色； (3) 关阀应再闸门开到边之后，自动或手动操作完成； (4) 当闸室船舶全部出完之后，进闸信号才能转换成绿灯，通知船舶进闸，面出闸信号应变成红灯； (5)闸门关闭，应当由现场值班人员在船舶进入闸室之后手动操作，此时进闸信号灯应由绿色变成红色，禁止船舶再进闸； (6) 船闸一旦发生故障，要有紧急切断电源或开关闸阀门的应急措施。 2.3 运行安全控制要求 根据船闸的工艺流程要求及现场运行维护需要，人们对船闸电气控制系统提出了一些基本要求，即船闸的电气控制系统应安全可靠、操作简单、维护方便、经济实用，以即使有误操作而绝不误动作为前提。 (1) 具有满足过闸工艺要求的各种功能及必要的机电连锁和电气保护电路，确保自控系统安全可靠; (2) 具备生产运行和调试所必需的操作方式，做到操作灵活以适应各种运行方式的需要; (3)满足船闸预定的操作程序和信号显示的要求。在此前提下，力求线路简练、使用元件最省、系统电压种类最少，便于维护; (4) 各种操作方式之间要有互锁，电路应有使违反工艺流程的误操作失灵的保安措施; (5) 闸阀门应设有运行到位和越位检测保护开关，人字闸门应有检测闸门合拢的设施和处理合拢失败的措施; (6) 选用的元件、材料耐用、可靠[1-2]。 3 船闸电气控制系统的发展及PLC的引入 多年来，船闸的工艺流程未发生大的变化，但为了缩短船舶通过时间，不断提高船闸电气控制系统的自动化水平，随着科学技术的发展及新产品、新技术的不断引入和应用，船闸的电气控制系统也得到了长足发展。最原始的闸阀门开闭采用人工手摇游丝缆方式，后来发展到采用继电器——接触器控制卷扬机来进行闸阀门的开闭控制，进而随着液压传动在船闸上的广泛应用，与之配套步进器—接触器控制系统的得到了大范围的应用，并有了集中控制和分散控制二种模式，但由于这种控制系统故障率高，查找和维修故障费时费用，船闸的通航保率得不到保障，在使用几年之后，人们开始寻求一种更为先进的控制系统。由于PLC具有很强的灵活性、编程方便、功能多、体积小、抗干扰能力强等诸多优点，得到了船闸电气工程师们的青睐，并被引入到船闸控制系统中，且在极短的时间内取代了以往的其它形式的船闸电气控制系统。目前，苏北运河复线船闸的控制系统多采用某系列PLC控制，并将闸门错位检测、闸阀门电机的过流、过压、缺相、短路等故障检测、交通信号指示及语音广播等功能纳入了系统，同样可实现集中控制和现场分散操作，极大提高了控制系统的安全性能，降低了故障机率，有力保障了苏北运河的安全与畅通，但由于该系列PLC受运算速度、函数功能、网络接口及支技网络协议等限制，已逐步被施耐德Quantum系列PLC取代。施耐德Quantum系列PLC性能较好，能满足船闸运行的要求，对模拟量的运算处理性能较一般PLC有很大优势，同时具备完善的网络接口，扩展空间较大，便于与其它船闸进行联网控制，因而为近年来苏北运河新建三线船闸所普遍采用，并在一些新电改的复线船闸(如施桥一线、皂河二线等船闸)得到了推广和使用。由于苏北运河各船闸的施耐德Quantum PLC控制系统都极为相近，下面以笔者参加施工监理的皂河二线船闸电气控制系统为例，介绍一下施耐德Quantum PLC船闸控制系统的实现。 |
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