Quantum PLC在船闸控制中的应用

摘 要：随着航运业的快速发展，国内航运通道愈来愈多，船闸作为航运控制系统的重要组成部分，其系统中的PLC应用也愈发普遍，船闸PLC系统的关键在于它安全、可靠的逻辑顺序、自动化控制，本文就Quantum PLC在船闸控制系统中的应用原理及软硬件系统的应用表现做简要探讨。

关键词：Quantum；PLC；船闸控制；应用

中图分类号：TV663 文献标识码：A

一、PLC在船闸控制中的现实意义

在船闸控制系统中，通常包含一些开关量和模拟量的检测及控制。目前较先进、应用较广泛的是可编程序控制系统，简称PLC，其突出优点为：

1 功能齐全

PLC的基本功能包括开关量输入/输出，模拟量输入/输出，内部中间继电器，计时/计数器，移位寄存器，能进行四则运算、比较、跳转等。同时有通信联网能力，可进行PID闭环控制，与上位机通讯可构成局域网。

2 安全可靠

PLC系统用软件代替了传统的继电器控制中复杂的 硬件线路，故障率明显降低。硬件上采用屏蔽、多级滤波、隔离等技术，使得PLC系统有很强的抗干扰能力。目前PLC的整机平均无故障工作时间一般可达5～10万小时，甚至更高。

3 应用灵活

PLC系统可为模块化结构，因而安装、接线简便，根据需求可以自由扩充和删减其系统规模。同时由于逻辑、控制功能通过软件编程完成，因而控制方式可以更为灵活，缩短设计周期，减少研制费用。

4 操作方便

PLC的编程方式有很多种，其中之一就是可以采用电气设计人员易懂的梯形图（LAD）方式，一般的技术人员也可读懂程序。程序一经调试无误后下载到PLC里面，操作人员不需要太多的PLC的原理知识，只要稍加培训就可以使用。

二、Quantum系列PLC船闸控制中的工作原理

1 船闸工作原理

船闸控制主要是根据闸阀门的门型、输水的形式及过闸工艺要求等来进行控制，还有进出闸信号灯的转换、涨泄水语音广播等，其基础是船闸的运行工艺。

2 硬件系统控制设计

船闸控制的核心设备是PLC，硬件系统设计的关键是在工艺的基础上设计出通用的PLC模块配置和相应控制电路。经过技术分析和产品性能分析，确定以施耐德品牌Quantum系列的PLC为控制系统的核心，在此基础上进行船闸标准控制系统的硬件设计。（1）PLC功能分析。主要分析PLC要什么信号，要控制哪些执行机构。（2）在功能分析的基础上，确定PLC的模块配置。（3）确定每一个功能模块的排列顺序。（4）为每一个功能模块设计控制电路。

3 运行闭锁控制要求

（1）上游的闸阀门未关到位，下游闸门不能开启，反之也一样。（2）上游阀门开启之后，只有待闸室水位与上游水位差较小时（水平显示指示灯亮），才能开启上游闸门，闸门开到位后，出闸信号灯为绿色。下游情况与其相同。（3）关阀应在闸门开到位之后，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，通知船舶安全进闸，此时出闸信号应变成红灯。

4 运行安全控制要求：（1）具有满足过闸工艺要求的各种功能及必要的机电连锁、电气保护电路。（2）具备调试、生产运行所必需的操作方式，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。力求线路简练、使用元件最省，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）闸阀门应设有到位、越位检测保护开关。

三、PLC控制系统在船闸系统中应用可靠性的表现

在船闸控制系统应用PLC，其可靠性表现为具体为输入信号的可靠性、执行机构动作的准确性以及相对完善的控制程序。

1 Quantum PLC系统在硬件方面的表现：（l）输人信号的防错。Quantum PLC系统在硬件方面，配备的为可靠性较高的变送器和各种开关，可以防止因各种设备本身的原因所引起传送信号线短路、断路或接触不良、误信号等问题，有效提高现场输入至PLC信号的可靠性。（2）互锁功能的软、硬件设置。对船闸而言，其最大的安全隐患在于"通闸、通阀"事故。因此为了提高控制系统的可靠性，Quantum PLC系统在硬件设计和编程中同时对上下行控制的互锁功能加以考虑，并互相配合，实现接触器的互锁。使同一时间内只有一个接触器工作，实现互锁功能，起到更加完善的保护作用。（3）执行机构可靠性处理。当现场的信号准确地输入给PLC后，Quantum PLC系统执行程序，将结果通过执行机构对现场装置进行调节、控制。首先表现为输出反馈，对于电机控制用的接触器、电磁阀件，将其辅助触点引回到PLC中，当这些设备被启动或停止时，其辅助触点动作。（4）抗干扰措施的应用。Quantum PLC系统在电气控制设备安装及布线过程中采取较优的抗干扰措施，对提高系统可靠性的也有重要意义。其具体表现为在编程组态时设置滤波参数，在编制程序时设计突变数据屏蔽模块。

2 Quantum PLC系统在软件方面的优异表现：（l）工步检测。船闸控制系统工作循环中对各工步的运行，有着严格的条件规定，Quantum PLC应用系统以这些条件为参数，在控制软件编程中，对待运行的工步，检测其是否符合运行的条件，如果符合，就继续运行，否则就发出故障信号，停止该工步的运行并报警显示。（2）完善的故障报警系统。Quantum PLC应用系统针对船闸控制可能出现的故障，设计完善的故障报警系统，设置硬件、软件报警两种形式。硬件报警使用指示灯、光电开关等硬件设备。软件报警是通过变量传递给上位机，在组态界面中直观显示。（3）防抖动程序。在船闸自动控制系统中，由于相关外界干扰因素的影响，某些输入元件在接通时，会发生触点时断时续的“抖动”现象，从而引发错误信号，为有效解决这一问题，Quantum PLC在程序设计时增加数字滤波程序，增加了输人信号的可信性。

参考文献

[1]张雷.PLC控制技术在船闸电气控制系统中的应用[J].制造业自动化，2009（5）.

[2]倪振华.PLC控制系统在船闸监控系统中的应用[J].制造业自动化，2007（10）.