高技 张印论文

1、国家职业资格全国统一鉴定电工高级技师论文（国家职业资格 一 级） 论文题目： PLC 技术在船闸的应用 姓 名： 张印 身份证号：准考证号： 所在省市： 江苏省连云港市 所在单位： 深圳瑞莱保核能技术发展有限公司第 1 页PLC 技术在船闸的应用摘摘 要：要：目前，在江苏省境内的内河船闸，PLC 技术逐渐投入到船闸的运行使用中。论文主要介绍PLC 控制技术在连云港现有船闸中的使用情况，应急 PLC 上下行程序、以及常出现问题的处理办法。关键词：关键词：船闸；PLC；程序；问题第 2 页目录第一章第一章 船闸工作原理介绍船闸工作原理介绍.31.1 开套闸八

2、大流程.31.2 船只上行工作流程.31.3 船只下行工作流程.31.4 船闸侧视图.41.5 PLC 硬件配置.4第二章第二章 PLC 在工作中应实现的功能在工作中应实现的功能.42.1 基本要求.42.2 实现闸门开启式平稳运行.42.3 通过 PLC 实现两边阀门、闸门同步开启，闸门单边开启。.52.4 通过 PLC 实现开通闸；当消除水位差时，指示灯亮，节省资源。.52.5 PLC 运行控制要求.5第三章第三章 闸、阀门同步开启处理闸、阀门同步开启处理 .63.1 同步处理原因.63.2 出现差步时处理方法.6第四章第四章 PLC 程序设计程序设计 .64.1 设计理念.74.2 保护

3、措施.7第五章第五章 结语结语.9参考文献参考文献:.9第 3 页第第一一章章 船船闸闸工工作作原原理理介介绍绍近年来，随着水运市场的繁荣与发展，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。1.11.1 开套闸八大流程开套闸八大流程图 1 开套闸八大流程1.21.2 船只上行工作流程船只上行工作流程图 2 上行流程在实际操作中，只有当打开阀门后才可以打开闸门，确保闸门的使用安全，防止因为违规、野蛮操作，在水位差大时强行打开闸门。当

4、闸门开到位后，进闸信号灯自动变为绿色，进闸船只只有当信号灯变为绿灯后才可以进闸。开闸门时严禁开单边。另外开套闸时，只有另一闸首闭锁，才能进行操作。同样当信号灯变成绿灯后船只才可以出闸。1.31.3 船只下行工作流程船只下行工作流程操作中注意事项同上行程序。图 3 下行流程第 4 页1.41.4 船闸侧视图船闸侧视图图 4 船闸侧视图一般我们默认上闸首水位高。1.51.5 PLCPLC 硬件配置硬件配置新沂河船闸使用的 PLC 为德国施耐德 PLC，其硬件配置为：CPU 模块、电源模块、以太网模块、开关量输入模块、模拟量输入模块、继电器输出模块、工业网络交换机、工业光电收发器。第第二二章章 PL

5、C 在在工工作作中中应应实实现现的的功功能能2.12.1 基本要求基本要求控制系统采用施耐德电动操作机构，可实现远程遥控分合闸。在船闸遇特殊情况需断开所有动力电源时，操作员按任一个“急停”按钮后，系统立即断开船闸所有动力电源。在故障排除后，只需按“合闸”按钮，系统自动合上动力电源。此外，考虑到今后扩展、联网的需要，系统的所有开关量、模拟量输入、输出模块留有一定的空余点数，所有控制电缆均留有一定的未用芯数，所有动力电缆的容量也留有一定的裕度。使得一旦系统的功能需要进一步完善，现有的 PLC 输入输出点及电缆能在一定范围内满足要求。2.22.2 实现闸门开启式平稳运行实现闸门开启式平稳运行在我所在

6、的新沂河船闸，由 PLC 和比例放大器在开启、关闭闸门时，实现 “慢快慢”的动作。在刚开始开启、关闭闸门时，所需的应力较大，为了防止因突然施加的应力对闸门连接件造成损伤，故宜采用慢速。在开启闸门中间时段，为了节省时间、资源，比例泵工作加大对液压缸的供油实现快速开启的动作。闸门关闭前需要减速，避免两扇因闸门速度过第 5 页大而产生的惯性力碰撞，减少闸门的使用寿命，所以在关闭前的一段时间内，闸门需要慢速运行。2.32.3 通过通过 PLCPLC 实现两边阀门、闸门同步开启，闸门单边开启。实现两边阀门、闸门同步开启，闸门单边开启。连云港现有的所有船闸，设计理念相同。控制每扇闸门工作一般为：一个主控

7、PLC（十个模块）,一个应急 PLC。应急 PLC 模块较少（六个模块），只控制简单的闸阀门的工作。通过 PLC，在检修时可以实现开单面闸门、阀门，这是接触器控制系统所不能达到的。通过 PLC 可以实现闸门左右两侧电机同步开启，且接触器不易损坏，这是较单纯的接触器控制的优势。由操作台给定一个信号， PLC 进行处理。闸室两边的 PLC 程序相同，即所有的指令相同，输出地指令、动作相同。我写的为应急 PLC 的控制程序，在实际应用中的应急 PLC 程序不要求对水位计模拟量进行比较。2.42.4 通过通过 PLCPLC 实现开通闸；当消除水位差时，指示灯亮，节省资源。实现开通闸；当消除水位差时，指

8、示灯亮，节省资源。当上下游水位差在许可范围内时，通过 PLC 可以实现开通闸。开通闸为上下闸首单独操作。在开套闸时，因为必须上游或者下游闭锁（闸门、阀门全处于关终），另一边才可以操作。但是在 PLC 程序之中，可以通过指令转换实现两边闸门、阀门同步开启 开通闸。在消除水位差后，操作台上的水平指示灯会亮，让操作人员减少等待时间。在水平显示亮后可以进行开闸的操作。2.52.5 PLCPLC 运行控制要求运行控制要求2.5.1 运行闭锁控制要求(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

9、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) 关阀应在闸门开到边之后，自动或手动操作完成;(4) 当闸室船舶全部出闸之后，进闸信号才能转换成绿灯，通知船舶进闸，另一面出闸信号应变成红灯;第 6 页(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。2.5.2 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，船闸电气 PLC 控制系统应具备一些基本要求，即船

10、闸电气 PLC 控制系统安全可靠、操作简单、维护方便、经济实用，以即“使有误操作而绝不能有误动作”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护措施;(5) 闸阀门应设有运行到位和越位检测保护开关，扇形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

11、耐用、可靠。第第三三章章 闸闸、阀阀门门同同步步开开启启处处理理3.13.1 同步处理原因同步处理原因因为在出现不同步时，闸门在关闭的时候会通过硬性挤压完成关闭的工作。这样不仅使得闸门紧固件在长时间的撞击后会松动脱落，而且对电机、液压泵都有损伤，其中最容易损伤的部件为连接闸门的柱销。3.23.2 出现差步时处理方法出现差步时处理方法调节比例泵的参数值即模拟量的输出信号，或者从 PLC 程序中进行调节通过 PID 算法。第第四四章章 PLC 程程序序 设设计计第 7 页在开始时，我想自己写一个完整的 PLC 程序，但是在写的过程之中我发现有很多是以我目前的知识所解决不了的，最后我写了船闸应急 P

12、LC 的控制程序。以后我的攻关点有以下几个： 1）PLC 程序中水位计模拟信号导入和数值比较；2）PLC 怎样控制比例放大器的工作； 3）施耐德 PLC 编程。4.14.1 设计理念设计理念 在新沂河船闸的每个闸首机房都有两个电动机组，一个为备用。但是两个电机组的在组成完全相同，一般正确的操作为使用电机 1 一段时间后，改为使用电机 2，这个在程序之中可以实现。在阀门、闸门的启闭机开度最大和最小两端均有两个限位开关（两个限位开关作用相同），我的程序之中为了节省只写了大小限位。在开启阀门、闸门时，我设计了语音广播，提醒船民注意安全。在开启阀门时的广播为：船民请注意，现在闸室进水，请带好缆绳注意安

13、全。使得船闸的服务更人性化。在闸门开到位后闸室内的响应信号灯变为绿灯，闸室内的船只可以出闸；在船只出闸后，可以通过人工调节，使得闸室外的信号灯变为绿灯，船只进闸。设计的该套应急 PLC 控制系统能，根据实际液压系统的工作流程改写而来。能够直接和上位机相连，并使用组态控制软件，能在线编程和操作控制，使船闸的控制更为直观。系统采取程控与分散运行相结合，正常程序运行情况下，系统自动控制闸阀门的开关动作。控制系统可实现远程遥控分合闸，在船闸遇特殊情况需断开所有动力电源时，操作员按任一个“急停”按钮后，系统立即断开船闸所有动力电源。在故障排除后，只需按“合闸”按钮，系统自动合上动力电源。4.24.2 保

14、护措施保护措施在 PLC 程序中，我应用了自锁、互锁等保护；还有在开套闸时的闭锁前提，为了避免操作员野蛮操作，设定的程序中加了一个保护，只有在开启阀门之后一定时间，才可以开启闸门，这就在一定程度上避免在因为存在过大水位差时开启闸门时对各设备的损伤。第 8 页在我写好的程序之中有一段程序，能够起在关闭闸门、开启闸门、强落阀时起保护作用。因为在关闭闸门时，可能会有坚硬物质卡在闸门与墙体之间，但是因为行程开关没有动作，所以电机会一直运转。经测算过开启、关闭一次闸门的时间，开启闸门时所需时间为 3 分 30 秒，在程序中加一个定时保护，避免闸门受力不均而产生变形。图 5 电磁阀工作原理1 先选择启动哪

15、一个电机和液压泵，再启动电机及液压泵（M1.3，M1.4）。I1.1 开上阀，1 中间常闭为两边的两个阀门液压缸限位开关（m1.5 大、m1.6 小）2 电磁阀 Y1（m10.1）得电，打开工作。电磁阀 Y5（M10.5）动作后阀门有杆腔进油，无杆腔回油 -阀门开启。3 先选择启动哪一个电机和液压泵，再启动电机及液压泵（M1.3，M1.4）。11.2 开上闸，中间常闭为两个闸门液压缸限位开关（ m1.7 大、m1.0 小）4 电磁阀 Y1（m10.1）得电，打开工作。电磁阀 Y2（M10.2）动作后阀门有杆腔进油，无杆腔回油 -闸门开启。Q0.2 为出闸信号-由红变成绿。5 电磁阀 7 打开，

16、有杆腔回油，无杆腔进油，不足油液从油箱经 Y7 进入无杆腔，实现阀门自落。6 先选择启动哪一个电机和液压泵，再启动电机及液压泵（M1.3，M1.4）。11.2 开上闸，中间常闭为两个阀门限位开关（ m1.7 大、m1.0 小）第 9 页7 电磁阀 Y1 得电，继而 Y6 得电，由电机带动液压泵向无杆腔泵油，实现强落阀。8 先选择启动哪一个电机和液压泵，再启动电机及液压泵（M1.3，M1.4）。11.5 关上闸，中间常闭为两个闸门液压缸限位开关（ m1.7大、m1.0 小）9 单向阀 Y4 打开，三相四通电磁阀 Y3 工作，向无杆腔泵油，闸门关闭第第五五章章 结结语语自 PLC 技术在船闸控制系统中应用以来，以其优异的性能，极低的故障率，大大提高了船闸控制系统的安全性与可靠性，有力地保障了船闸的安全与畅通。可以预见，随着船闸电气自动化控制要求的逐步提高，最终将实现船闸综合自动化，PLC 技术必将在船闸有着更广泛的应用。在整个设计过程中，出现过很多的难题，但都在老师和同学的帮助下顺利解决了，在不断的学习过程中我体会到：写论文是一个不断学习的过程，从最初刚写论文时对 PLC 技术在船闸应用的模糊认识到最后能够对该问题有深刻的认识，我体会到实践对于学习的重要性