长洲水利枢纽内江厂房坝顶门机控制系统简介.doc

长洲水利枢纽内江厂房坝顶门机控制系统简介 唐惜春 （广西长洲水电开发有限责任公司，广西 梧州 543002） 摘要：文章介绍了水电厂门机的控制技术，以供同行借鉴。 关键词：门机，PLC，控制。 1、概述: 水工门机是水电站起吊闸门的关键设备，随着人们对生产效率和产品可靠性要求的不断提高，对门机的控制技术要求越来越高，传统的控制技术已不能满足一些水工门机的控制要求。结合我公司长洲水利枢纽内江2×1600kN双向门机的控制系统，谈谈现代控制技术在水工门机上的应用。 广西长洲水利枢纽内江厂房坝顶2×1600kN双向门机，装设于内江厂房34.4m的坝面上，轨面高程34.7m。门机设有独立运行的主小车和副小车，主小车起升机构启闭力为2×1600KN，副小车起升机构启闭力为2×500KN。门机主要用于内江厂房进水口固定拦污栅和挡水闸门的启闭、吊运和清污；用于机组设备和主变压器设备等卸车和吊运。 根据门机的用途及其机构设置情况，门机的主要控制系统由主小车起升机构控制系统、主小车运行机构控制系统、副小车起升机构控制系统、副小车运行机构控制系统、大车运行机构控制系统、PLC控制系统、开度载荷信号检测系统、自动抓梁及大车夹轨器控制系统等组成。由此门机设有司机室，司机室内设有可180度旋转的联动控制台，通过控制台上的手柄控制门机各机构的运行。 控制要求 2.1主小车起升机构为定速传动，起升速度为2.2(2.7m/min； 2.2副小车起升机构为变速传动。启闭拦污栅时起升速度为2.2(2.7m/min；用于清污时起升速度为9.2(10.7； 2.3小车运行机构均要求变速传动，运行速度为2.8-3.2m/min； 2.4大车运行机构均要求变速传动，运行速度为2.05-20.5m/min； 2.5自动抓梁是门机启闭闸门的关键部件，其上设有就位、穿销、脱销传感器，穿销和脱销传感器还具有全行程检测功能。所有这些信号检测装置的动作要求可靠、准确，并能承受水下50米的压力。 2.6起升机构的载荷及开度值显示在主司机室及回转司机室的显示器上。开度允许误差：±10mm，分辨率≤5mm；载荷测量的综合精度为2％。 2.7 起升机构设有安全制动器与工作制动器。 2.8门机运行状态的监视、报警和控制系统自诊断。 2.9门机小车设有防撞控制。 控制系统作用及功能 在2×1600 KN门机的控制系统中，采用了“PLC+触摸屏＋现场总线＋变频器”等一系列先进的控制技术。PLC是整个控制系统的核心，全面控制门机的运行；触摸屏对门机进行全面的监控，包括门机各机构的运行指示信号、起升机构实时载荷检测、即时闸门开度显示、自动抓梁穿脱销行程显示及故障诊断显示；副起升机构、小车运行机构、大车运行机构均采用变频调速，主起升机构为普通电机转子串电阻调速。在司机室内设有远程I/O子站，CUP与远程I/O、触摸屏、各机构变频器组成Profibus-DP现场总线网络，PLC将联动台或触摸屏发出的命令信号通过总线网络传送给各机构变频器，变频器接到指令信号后将按指定要求控制该机构电机运行；各变频器将其状态信号、运行频率通过总线发送给PLC，经PLC处理后通过变频器的画面显示出来。 控制系统组成如下图： 内江2×16000kN双向门机的控制系统 3.1 变频器 （要求合并到3.4中） 变频器选用西门子6ES70系列工程型变频器，起升机构采用闭环矢量控制，运行机构采用开环矢量控制，变频器的直流母线上接有制动单元，通过制动单元实现起升机构的四象限运行和运行机构的制动。 3.1 PLC 控制系统中的PLC采用西门子S7-300，中央处理单元为CPU315，S7-300是模块化中小型PLC系统，内置装载存储器80KB,最大可扩展至512KB, 随机存储器48KB,最大数字量点数1024，最大模拟量点数128。能满足中等性能要求的应用。其显著特点是结构紧凑、功能强、速度快、扩展灵活，加上多界面的网络能力，应用十分灵活。 3．2 HMI触摸屏 门机控制系统中配置的触摸屏为西门子的SIMATIC TP270系列彩色触摸操作面板。由于使用了触摸操作面板，从而使门机的监控与操作变得非常简单，工作人员可随时通过面板上的画面观察门机各机构的运行状况，并根据实际运行情况由输入域随时修改运行参数或通过触摸按钮起动某些机构。 触摸操作面板的画面采用网页式设计，浏览画面像上网一样简单。触摸操作面板的页面设计分布如下图： 3.2.1 起动画面：起动画面显示门机使用过程中的注意事项，包括操作方法、日常维护、故障处理等。 3.2.2 主画面：显示门机各电源断路器的状态，当系统出现故障断路器跳闸后，相应指示灯会在屏幕上闪烁，并弹出窗口显示故障信息。画面左上角的八个