自動化控制在啟閉機(jī)電控的應(yīng)用

1、自動化控制在啟閉機(jī)電控的應(yīng)用摘要：目前啟閉機(jī)作為水庫和水電站閘門起吊設(shè)備，是防洪泄洪的主要關(guān)鍵設(shè)備，由于閘門跨度較大，許多都采用雙電機(jī)雙吊點工作方式，如果在閘門起吊時兩吊點的水平度超過5度，閘門將會被卡??；由于閘門在水下，容易堆積泥垢和滋生青苔，造成起吊時載荷成倍增加，這就需要電機(jī)的過載能力和電氣的過載能力相應(yīng)增加；由于閘門和中控室距離較遠(yuǎn)，許多都是幾公里甚至十幾公里，中控室或現(xiàn)場操作對水下閘門不能直觀觀察。為了防止以上問題發(fā)生，確保在關(guān)鍵時刻設(shè)備正常運(yùn)行，現(xiàn)以獨山排澇應(yīng)急工程排澇閘TQ2*800kN臺車式啟閉機(jī)電控系統(tǒng)為例，詳細(xì)講解電氣自動化對以上問題的解決方案。關(guān)鍵詞：自動化；工程案例；調(diào)

2、速方案1、 工程案例1）本啟閉設(shè)備型式為臺車卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，由主起升機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)、抓梁電纜卷筒、臺車架、電氣部分及其它附件組成。主起升構(gòu)電動機(jī)通過聯(lián)軸器驅(qū)動減速器、開式齒輪、使雙聯(lián)卷筒轉(zhuǎn)動，以收放鋼絲繩，鋼絲繩通過滑輪組使動滑輪升降以達(dá)到閘門啟閉的目的。本啟閉機(jī)為滿足工程對閘門啟閉過程的時間要求，主起升機(jī)構(gòu)采用先進(jìn)的變頻技術(shù)。啟閉機(jī)在輕載空載運(yùn)行過程中，電動機(jī)能以約1.8倍的速度運(yùn)轉(zhuǎn)，而在機(jī)構(gòu)的啟制動及速度變換時，又能用平緩的加減速過渡以減小沖擊。主起升機(jī)構(gòu)上設(shè)置有載荷檢測裝置，該裝置可以在現(xiàn)控柜上顯示荷載值并輸出供中控，同時根據(jù)設(shè)定或調(diào)整，輸出空輕載與重載接點，將啟閉機(jī)荷載狀態(tài)信號傳遞給PL

3、C，用以改變啟閉機(jī)的運(yùn)行速度。啟閉機(jī)采用機(jī)械同步方式2）設(shè)備基本特性與參數(shù) 啟閉機(jī)型式：雙吊點臺車卷揚(yáng)式額定啟門力：2X800 kN揚(yáng)程：15 m電動機(jī)特性型式、功率、轉(zhuǎn)速：YZP250M2-8,37 kw,735 r.p.m起升速度：額定2.2輕載4 m/min吊點中心距: 8.5 m軌距：3.6m行走速度：16 m/min最小行走攜載：100t啟閉機(jī)工作級別: Q3中載荷傳感器型式：HLF3型壓式傳感器高度傳感器；旋轉(zhuǎn)型絕對量編碼器3）基本控制原理 獨山排澇應(yīng)急工程排澇閘TQ2*800kN臺車式啟閉機(jī)供電電源為三相四線+PE制(AC380V,50HZ),其中PE線專門供給變頻器及PLC等第

4、三種接地用;設(shè)有短路保護(hù)、過流保護(hù)、失壓保護(hù)、配電系統(tǒng)過電壓保護(hù)、限位保護(hù)、超速保護(hù)和過載保護(hù)。總電源回路設(shè)有總斷路器帶有分勵脫扣線圈,在緊急狀況下,只要按下電控柜門上的緊停按鈕或中控室急停,就可以切斷電動機(jī)回路、制動器回路、冷卻風(fēng)機(jī)回路的動力電源?？刂萍靶盘栯娫礊锳C220V, 設(shè)置了單相隔離變壓器，分別為緊?；芈?、各機(jī)構(gòu)控制回路、PLC提供電源。本機(jī)操作設(shè)柜門按鈕操作，現(xiàn)地控制柜門上設(shè)有起升、下降、升降停止按鈕、同時在端子排子上連接外部一組合按鈕站，需要時可以在組合按鈕站上來控制起升、下降、升降停止，現(xiàn)地控制柜上設(shè)有變頻器故障復(fù)位按鈕。設(shè)有動力電源斷路器合閘、啟閉機(jī)起升、啟閉機(jī)下降、上極限

5、、下極限、變頻器故障、變頻器超頻運(yùn)行、并設(shè)有綜合故障報警蜂鳴器。PLC接受中控室的來的起升、下降、升降停止、變頻器故障復(fù)位等命令。2、調(diào)速方案 本機(jī)控制系統(tǒng)為變頻器+PLC調(diào)速方案， 整機(jī)控制系統(tǒng)采用西門子公司的S7300系列PLC，模塊化結(jié)構(gòu)。SIMATIC S7- 300通用控制器可以節(jié)省安裝空間并且具有模塊化設(shè)計的特點。大量的模塊可根據(jù)手頭的任務(wù)被用于擴(kuò)展集中系統(tǒng)或創(chuàng)建分散結(jié)構(gòu)的系統(tǒng)，并促進(jìn)備件成本效益的經(jīng)濟(jì)性。憑借其令人印象深刻的創(chuàng)新系列，SIMATIC S7 -300通用控制器成為了一個可以有效節(jié)省用戶額外投資和維護(hù)成本的綜合系統(tǒng)。S7-300 系列CPU由于具有高處理速度，可以實現(xiàn)

6、非常短的機(jī)器循環(huán)時間。CPU 可以為各種應(yīng)用提供合適的解決方案，客戶只需為特定任務(wù)實際需要的性能付款S7-300 建立在模塊式的組態(tài)上，無需 I/O 模塊的插槽規(guī)則現(xiàn)有豐富的模塊可用于集中組態(tài)和搭配 ET 200M 實現(xiàn)分布式組態(tài)。集成的PROFINET 接口可以實現(xiàn)控制器的簡單網(wǎng)絡(luò)化，與其它運(yùn)行管理等級方便的進(jìn)行數(shù)據(jù)交換模塊寬度窄，可以實現(xiàn)緊湊式的模塊設(shè)計或者小型控制柜。強(qiáng)大的 CPU 能夠與工業(yè)以太網(wǎng)/PROFINET 接口、集成的工藝功能或故障防護(hù)設(shè)計集成在一起，從而避免附加投資。PLC系統(tǒng)配備了西門子系統(tǒng)的模擬量模塊（SM331）采集載荷顯示儀、高度顯示儀來的420mA模擬量數(shù)據(jù)，以便

7、同觸摸屏經(jīng)profibus-DP通訊交換數(shù)據(jù)，PLC系統(tǒng)配備了西門子系統(tǒng)的CP343-1通訊模塊，可以同中控室實行以太網(wǎng)通訊功能。也便于同中控室經(jīng)工業(yè)以太網(wǎng)總線交換數(shù)據(jù)。PLC輸入接口除接受來自按鈕、限位等控制信號外，還接受各斷路器、接觸器、變頻器、載荷顯示儀、高度顯示儀等輔助接點和控制接點作為整機(jī)系統(tǒng)的聯(lián)鎖和保護(hù)。PLC硬件組態(tài)和模塊組成 起升機(jī)構(gòu)控制各選用一臺ABB公司ACS800-01-0100-3變頻器驅(qū)動。ACS800提升專用變頻器專用提升軟件適于各類位勢負(fù)載要求， 低頻大力矩，滿足重載起動要求，零速滿轉(zhuǎn)矩，停車平穩(wěn)，準(zhǔn)確，多種速度給定方式，方便使用， 完整的保護(hù)功能，使用安全，可靠

8、，強(qiáng)大的通訊及編程能力多種可選件，滿足用戶組態(tài)需要。此設(shè)備傳動單元上帶有編碼器接口卡和通訊接口模塊，采用DTC直接轉(zhuǎn)矩控制模式。兩臺變頻器之間采用主/從控制方式，信號傳輸介質(zhì)采用光纖，防止干擾。主/從應(yīng)用控制傳動之間的負(fù)載分配。主機(jī)通過主/從總線將命令信號和給定值（速度和轉(zhuǎn)矩給定）發(fā)送給從機(jī)。主機(jī)也可由從機(jī)讀取返回的狀態(tài)信息，以確認(rèn)運(yùn)行是否正常。系統(tǒng)具有足夠的調(diào)速硬度和良好的低頻轉(zhuǎn)矩特性；起升機(jī)構(gòu)閉環(huán)控制的速度反饋采用增量式脈沖編碼器，其基本功能是在聯(lián)動狀態(tài)下將來自主機(jī)和從機(jī)的位置計數(shù)值作比較，在從機(jī)中其差值通過加入一個速度修正給定（正值或負(fù)值）被消減到零，保證同步運(yùn)行的精度。傳動單元與PLC

9、之間采用Profibus-DP通訊方式。變頻器速度給定、超頻運(yùn)行頻率、故障復(fù)位命令都由PLC經(jīng)Profibus-DP總線以地址碼的形式給定。兩臺起升電氣原理圖本機(jī)的監(jiān)控系統(tǒng)由PLC及觸摸屏組成，觸摸屏采用西門子TP277系列10寸彩色屏，該屏具有連續(xù)的功能性確保自由選擇理想的顯示屏，具有開孔完全相同框架的寬屏，最多可為客戶增加40%的顯示尺寸；空間增加后增加了可在顯示屏中可視化的應(yīng)用部分。 可實現(xiàn)其他新的操作概念，例如，在顯示屏側(cè)面上符合人體工程學(xué)放置的菜單欄，可調(diào)光的顯示屏提供節(jié)能潛力以及新應(yīng)用，例如在造船方面，在空閑時間，規(guī)范化的PROFIenergy外形允許對設(shè)備進(jìn)行協(xié)調(diào)而集中關(guān)閉 由于在一個框架中映射具有TIA門戶的HMI和控制器， WinCC V11減少了工程量，實現(xiàn)信息共享及數(shù)據(jù)傳輸，用圖形和文字實時顯示故障的位置及簡單處理的方法, 監(jiān)控各主要電器元件運(yùn)行或停止的狀態(tài),變頻器運(yùn)行參數(shù)，各機(jī)構(gòu)位置及流程數(shù)據(jù)等。觸摸屏有利于操作人員、維修人員正確掌握啟閉機(jī)運(yùn)行狀況。觸摸屏部分工作畫面3、結(jié)束語通過以上方案整機(jī)PLC控制，降低了故障發(fā)生頻率，提高了運(yùn)行可靠性。PLC對變頻器和觸摸屏控制和數(shù)據(jù)傳輸通過DP通訊，減少設(shè)備的干擾，確保設(shè)備正常運(yùn)行，同時減少電氣線路降低維修難度和減少故障點；通過采用ABB變頻器的主從控制協(xié)議可以