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我厂为四川某水闸设计生产制造了3台23 1 60 KN液压起闭机。这3台液压起闭机共用一个液压泵站和一套电气控制系统，为三机一站控制方式。3台液压机不同时工作闸门是双吊点平板闸门。每套闸门分别由两只液压缸与闸门的两个吊耳相联，2只液压缸同步驱动。液压缸最大行程3.3 m。2只液压缸的同步精度为10mm，采用了模拟量同步控制方式。P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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同步系统设计——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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每套闸门的2只液压缸上各装有1只传感器，闸门上下运行时通过传动机构带动传感器旋转，传感器输出与闸门开度相对应的4～20 mA模拟量。电气控制上采用了PLC，2个吊点的模拟量信号通过屏蔽电缆分别送到PLC模拟量输入端，闸门的开度值通过模拟量输出端送至数显仪表显示。液压系统上除了正常启闭控制的电磁阀外，每套闸门还设有2只电磁换向阀与截流阀并联在一起，通过电磁换向阀的接通与断开来改变进油量，用于同步控制。PLC为西门子S7—2 1 5型，配置点数为48点，其中模拟量配置为6 AI／2 AO。每台液压机占用2个模入点。WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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控制精度计算WW.W_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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1．控制系统精度WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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选用西门子EM235 3AI／1AO模拟量输入输出扩展模块2件。输入特性为0～20 mA时，数据字格式为0～32 000。它的输入分辨率为0．025％全量程。所以：对于20 mA电流量的分辨率为20×103×0．025％μA=5μA，对于32 000个数据字的分辨率为32 000×0．025％=8。也就是说采样值每次跳变在电流上改变5μA，在数值上改变8个。WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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2．设计精度WWW_PLC※JS_COM－PmLC－技.术_网
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1)液压起闭机所配传感器输出4～20 mA模拟量信号，对应闸门位置为0～3 300 mm。所以全行程控制精度为WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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(20 mA一4 mA)X 1 0—-3／3 300mA／mmWWW※PLCJS_COM－PL＃C－技.术_网(可编※程控※制器技术门户)
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=0．004 85 A／mm=4．85μA／mm (1)WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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即电流量的分辨率可以达到WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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5μA /4.85(μA／mm)=1．03 mmWWW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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2)当输入电流为0--20 mA时，对应的数据字为0～32 000，那么，当输入电流为4～20 mA时，对应的数据字为32 000／20=1 600，即6400～32 000，所以全行程控制精度为 (32 000—6400)／3 300 mm="7".75 8 mm (2)P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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数据字分辨率也可以达到WWW_PLCJS※COM－PLC－技.术_网(可※编程控※制器技术门户)
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8／7.758(mm)=1．03 mmW1WW_P4LCJS_COM－PLC－技.术_网
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由式(1)、(2计算结果可以看出：电气系统可以WWW_PLC※JS_COM－PLC－技.术_网(可编程控※制器技术门户)
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分辨出1.03mm的高程，所选用的EM235模块完全P.L.C.技.术.网——可编程控制器技术门户
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满足1 0 mm的同步控制精度。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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3．数据字与闸门高度之间的函数关系WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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D=[(32 000—6400)／3 300]H+6 400WW.W_PLC※JS_C,OM－PL,C－技.术_网
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=7．758 H+6 400 (3)WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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式中 H——闸门开启高度(mm)WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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D——数据字WWW_PL※CJS_COM－PLC－技.术_网
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式(3)描述了闸门高度与数据字之间的函数关系，在控制系统的编程中用此公式可方便地计算出诸如充水小开度、上下极限、下滑回升点等所要控制的任意高度数据字。——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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4．电流与数据字之间的函数关系——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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I="D"／(32 000／20)mA=D／1 600 mA (4)WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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设备在工厂内进行模拟试验时，用式(4)给出与数据字相对应的电流量进行试验。WWW_PLCJS※COM－PLC－技×术_网(可编程控※制器技术门户)
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控制流程WWW_P※LCJS_CO※M－PLC－技－.术_网
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闸门运行时带动2只传感器转动，传感器将闸门2个吊点的高度值以4～20 mA模拟量形式分别输入到EM235输入端。通过编程软件控制CPU分别对每个输入点循环往复不间断地进行采样，同时将采集的数据进行累加、运算和比较。当结果的绝对值>50 mm时，PLC输出调整指令，液压缸上电磁换向阀带电打开，将截流阀旁路掉，使滞后液压缸有杆腔的进油量加大，随着进油量的增加滞后液压缸运行速度开始加快，两只液压缸的行程差开始减小。并逐渐趋于同步。当比较结果的绝对值<10 mm时，PLC输出调整结束指令，电磁换向阀失电关闭截流阀又重新起作用，一个同步调整过程结束。plcjs.技.术_网
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电液系统按1对3配置，因此液压系统的设计和选型以1、3号闸门为主，兼顾2号闸门。由于2号闸门的宽度大于1、3号闸门，其重量也远远大于1、3号闸门，它在自重下即可缓慢关闭，因此2号闸门在关闭过程的同步调整与其他2闸门也是不相同的。当2液压缸高程差>50 mm时，滞后液压缸的进油量开始加大，按理说2液压缸应该开始趋于同步，但是由于闸门的重量不同，有时会出现无杆腔进油不足而使行程差继续加大现象，如不及时采WWW.PLCJS.COM——可编程控制器技术门户
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取措施将导致液压缸的无杆腔出现真空，液压系统变得不稳定，使闸门剧烈地抖动起来，这对安全运行极为不利。因此，当出现进油不足而使行程差继续加大至80 mm时，将闸门由下降状态改变为提升状态，让闸门在提升过程中进行同步调整，两只液压缸同步后又自动转为下降状态，通过这种方法弥补了液压系统的不足，2号闸门在闭门的全行程中大约会出现2次这种调整状态。WWW_PLCJS@_COM%－PLC－技.术_网
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设计要点WWW_PLCJ－S_COM－PLC－技.术_网(可－编程控－制器技术－门户)
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1)PLC的运算速度非常快，但是电磁阀的动作时间远远不及PLC，因此软件上设计上应尽量避免频繁同步调整。在实际运行中，有时液压系统的冲击会造成瞬间速度波动。经过一段运行后速度会趋于稳定，它不是真正意义上的不同步。因此在设计上采用多次采样取其平均值的方法来避免冲击峰值。每次采样时间和数量根椐需要可以任意设置，此次设计的采样的时间为10 ms／次。每10次为一个循环。当2只液压缸的差值>50 mm时，考虑了一个缓冲时间，使其延时0.5 s之后再去驱动电磁换向阀，以此来减少调整的次数。P_L_C_技_术_网——可——编——程——控－制－器－技——术——门——户
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采用矫枉过正的调整方法。设液压缸位置A和液压缸位置B，当| A—B|>50 mm时调整开始，| A—B|<1 0 mm调整结束时，在设计上采用了| A—B|<10 mm控制方法，使调整区间变大而精度并未降低，以此来延长调整时间，并减少调整的次数。WWcW_PLCJS_COM－PLC－技.术_网
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2)硬件上抗干扰。模拟量在受到干扰后，使采集的数据变得极不稳定，导致整个液压系统无法正常运行，这种干扰主要来自以下几个方面：①电源的电气噪声干扰。在PLC的电源端加一只带屏蔽层的隔离变压器，以隔离掉外部电源的干扰信号。②输入端的电气噪声干扰。从传感器到EM23 5的电缆，必须采用带屏蔽层的双绞线，电缆的屏蔽层在柜体上进行单点接地，以抑制来自现场设备和线路的干扰。③不正确的接地干扰。应将EM235的M端CPU电源M端、隔离变压器的屏蔽层以及电缆的屏蔽层联接在一起单独接地，不能和控制柜供电电源的中性线联在一起，也不能和电源接地线联接在一起。在接地电阻<20 Ω时设备即可稳定运行。④柜内布线不合理。模拟量信号电缆应尽量独立走线，不能和动力电缆布置在一个走线槽内。plcjs.技.术_网