PLC闸门控制系统常见故障及解决方法.doc

广州水利 2005年第二期PLC闸门控制系统常见故障及其解决方法徐宁斯（广州市水利科学研究所 广州 510640）摘 要：对闸门PLC控制系统中常见的故障进行归类，分析并找出原因及相应的解决方法。关键词：PLC 闸门开度 闸门控制系统引言闸门控制系统是水利工程中的一个重要组成部分。随着电气控制技术、计算机技术、网络通讯技术的发展，由人工操作的闸门控制方式的弊端日益显现：开启精度难以掌握，过闸、过坝流量只能人工估算，操作记录全部由手工记录等。因此，利用水利、计算机、网络、自动控制、通讯、管理等方面的现代技术和手段，实现闸门自动控制,合理调配应用水资源，提高工程的防洪、灌溉、发电的调度指挥效率和水平，实现工程管理现代化已是大势所趋。1 基于PLC的闸门控制系统基于PLC（即可编程序逻辑控制器）的控制系统在水利自动化工程中已经得到了广泛的应用。在水闸计算机控制系统中，PLC常常作为下位机安装在现场，采用常规的PLC继电器接触器控制方式，实现闸门的自动控制。PLC控制系统通常由硬件、控制线路和系统控制软件三部分构成。1.1 一般硬件配置一般过程控制系统的硬件系统包括控制机构、执行机构、测量传感机构和控制对象四部分。在基于PLC的闸位控制系统中控制对象是闸门；执行机构是电机；测量传感机构为闸位计；PLC是控制器，继电器和接触器是弱电控制强电的执行器，属控制机构，是控制系统的核心。PLC：对于灌渠、泵站、水库泄洪闸一般采用CPU、输入输出一体化的PLC，如三菱的FX系列、西门子的S7-200系列；对于拦河坝、大型的群闸联控等较为复杂的控制系统，采用模块化PLC如三菱的A系列、AB的SLC500系列等较为适宜。继电器和接触器：要求可靠度高，辅助触点灵敏的控制设备，否则容易出现吸死不释放的现象，引起事故。闸位计：常用的有420mA模拟量输出的闸位计，和不同编码方式的开关量输出的闸位计，如格雷码输出方式、旋转角度编码器输出方式和脉冲式编码器输出方式等。1.2 控制线路图典型的控制系统电气结构由PLC、继电器、接触器、电动机组成，其接线图如图1：图1 典型控制系统电气接线图2 PLC程序的编写PLC程序的编写一般采用简单明了、逻辑性强的梯形图编程方式，根据控制方式的不同，非定量操作要采用开环控制设计，对闸门的启、闭、停由上位机通过鼠标点击进行任意开度的操作，定量操作要采用闭环控制设计，典型的程序设计流程图如图2所示。图2 PLC程序设计流程图3 常见故障及其处理方法在各类闸门控制系统中，由设计上的错误、外在环境的影响、电气设备的老化、闸门自身的机械问题引起的系统故障有很多种，轻的会导致系统不能正常运行，重则出现严重的机械、电气事故。因此，在系统设计上必须对各类可能出现的故障进行分析，增加故障自诊断功能，在系统各环节出现故障时自动急停、断电，并在上位机发出报警信号。下面列举常见的几例故障及其解决办法。3.1 闸门不能准确停在指定位置上当采用定位控制方式时容易出现这种情况。故障的主要有原因有两点：1.当从上位机输入给定闸位并发出启动闸门指令后，闸门开始运行，在闸门实际开度到达给定开度的瞬间，从PLC检测到该信号并发出停止指令到继电器执行该指令断开物理电路使电机停下来之间有一段时间的滞后，导致闸门继续运行一段距离后才停下来。2.由于闸门自身的惯性会在断开电路后再自行滑动一段距离。由这两段距离叠加即造成控制上的偏差，使闸门不能停在预定的位置上，一般上，由于闸门自身的重力因素，升闸引起的定位控制误差值要比降闸引起的定位控制误差要小。经验证明，这个误差大约在15mm的范围之内。解决办法：采用软件上的补偿，在程序上增加中间变量，把输入给定值加减一个修正值，即：H1=H2h其中，H1实际给定开度H2输入给定开度h修正值修正值是经过多次试验的经验值。3.2 闸门在指定位置附近进行频繁的启动停止启动采用定位控制方式时容易出现这种情况。故障原因：在上位机发出指令后，闸门向给定开度方向运动，在达到预定开度时，闸门停止运行，但由于惯性和其他原因，闸门会继续运动一段距离，导致闸门停止时的实际开度与给定开度之间差生一个误差H，即H=H1HH实际开度H1给定开度PLC程序检测到此误差后重新对实际开度与给定开度进行比较，由于存在偏差H使闸门重新启动，从而形成一个恶性循环，极易引起电机和其他电器设备故障。处理办法：编写PLC程序时，在闸门停止后面增加一条语句，断开软线圈定位允许按钮，在闸门停止后不再执行实际闸位与给定闸位之间的比较指令，如图3：3.3 闸门无法完全关严，造成漏水现象这种故障在卷扬机式的闸门较为常见。故障原因：由卷扬机两端钢丝绳不平衡所造成。参考图4。图3 程序设计流程图解决办法：将卷扬机两端钢丝绳重新调平衡或者把闸位计安装在闸门的另一端。当闸门位计显示20时，闸门停止运行，此时闸门左端开度为20cm，而右端开度已经是22cm 输入给定闸门开度0，让闸门关闭，当闸位计显示0时，闸门停止，此时闸门左端开度为0而右端仍然有2cm的开度，形成一个三角形的裂缝输入给定开度20cm，闸门启动。前期闸门右端提起2cm,而左端仅把钢丝绳拉紧，闸位计显示依然为0闸门位于最底端，闸门开度为0cm，左边钢丝绳处于松动状态 3.4 闸门出现卡死现象此类故障主要出现在拦河坝的平板闸控制系统中。当上游有木头，竹竿等障碍物冲下来时停留在闸门的上游端，在对闸门进行提升再下降的过程中，障碍物刚好顶住闸门底端使闸门无法继续往下降，引起闸门卡死。另外在其他类型闸门中也可能因设备老化导致闸门卡死，引起电机堵转现象，危害极大。处理办法：在编写PLC程序时，增加一条判断语句，在闸门运动过程中比较