設(shè)計(jì)和應(yīng)用船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)的措施分析

趙靜薇

摘 要 進(jìn)行船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的主要目的是實(shí)現(xiàn)對(duì)船閘系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，借助自動(dòng)化控制技術(shù)來提升船閘管理效率，保證船舶的快速進(jìn)出。在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，可編程控制控制器（PLC）的作用較為突出，不僅能增強(qiáng)船閘控制的自動(dòng)化水平，也可提高控制動(dòng)作的準(zhǔn)確性，保障船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)的高效運(yùn)行?；诖?，文中針對(duì)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方法和應(yīng)用措施進(jìn)行分別研究。

關(guān)鍵詞 船閘;自動(dòng)化控制系統(tǒng);系統(tǒng)設(shè)計(jì);系統(tǒng)應(yīng)用

1船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)分析

1.1 系統(tǒng)組成

系統(tǒng)組成包括PLC控制柜、操作臺(tái)、端子箱、備用動(dòng)力箱、集控室、船閘機(jī)房等。具體的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案可結(jié)合船舶?？恳?，適當(dāng)增加PLC控制柜的設(shè)置數(shù)量以及操作臺(tái)的設(shè)置數(shù)量，最重要的是對(duì)船閘機(jī)房規(guī)模進(jìn)行合理設(shè)計(jì)。

1.2 控制模式設(shè)計(jì)

在自動(dòng)化控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)的過程中，為了提升控制系統(tǒng)動(dòng)作的可靠性，可在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置兩種控制模式，一種為依靠計(jì)算機(jī)執(zhí)行操作的全自動(dòng)化控制模式，一種為手動(dòng)控制模式，其中的計(jì)算機(jī)控制模式需要借助組態(tài)軟件來實(shí)現(xiàn)。進(jìn)行控制動(dòng)作時(shí)主要是通過接收水位信號(hào)來執(zhí)行相應(yīng)的開關(guān)閥門控制操作。當(dāng)水位信號(hào)滿足開閘要求后，系統(tǒng)便會(huì)自動(dòng)做出響應(yīng)，連續(xù)做出開關(guān)閥和開關(guān)閘門的操作。這一操作指令需要根據(jù)水位信號(hào)的接收狀況來確定，一旦水位信號(hào)接收不當(dāng)，便會(huì)使計(jì)算機(jī)操作模式失去作用，此時(shí)便可啟動(dòng)手動(dòng)控制模式，從而保障船閘系統(tǒng)動(dòng)作的可靠性。

1.3 船閘運(yùn)行控制功能設(shè)計(jì)

船閘系統(tǒng)運(yùn)行的過程中，其控制方法可被細(xì)分為分散控制和集中控制，其中的集中控制指的是根據(jù)監(jiān)控中心所做出的指示完成的一系列控制動(dòng)作，表現(xiàn)出程序運(yùn)行的特征，而分散控制則是由控制人員單一進(jìn)行閘門開關(guān)的單側(cè)控制動(dòng)作。上述兩種控制方式均可借助PLC完成。單向過閘流程見圖1：

1.4 自動(dòng)語音播報(bào)功能設(shè)計(jì)

因船閘控制的過程中所使用的語言較為固定，主要包括調(diào)度語言，船舶信息等。為了降低值班人員的人工播報(bào)壓力，可以根據(jù)既有的船閘控制用語建立起相應(yīng)的固定語言庫(kù)，并且與組態(tài)程序建立聯(lián)系，當(dāng)船閘控制系統(tǒng)做出動(dòng)作時(shí)，便可觸發(fā)語音播報(bào)系統(tǒng)，使其根據(jù)船閘控制動(dòng)作做出相應(yīng)的安全提醒。在遇到特殊情況時(shí)，也可進(jìn)行人工播報(bào)。該語言播報(bào)系統(tǒng)的設(shè)立可有效降低工作人員的工作量，并且有助于提升播報(bào)語言的規(guī)范性和標(biāo)準(zhǔn)性，使其服務(wù)能力得到更好的提升。

1.5 安全檢測(cè)功能設(shè)計(jì)

在該系統(tǒng)中所應(yīng)用的PLC程序中本身就自帶自我診斷和安全檢查功能，但并不能實(shí)現(xiàn)對(duì)整個(gè)船閘控制系統(tǒng)功能的檢驗(yàn)，因此還需在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置安全檢查裝置，對(duì)于機(jī)油油壓、油溫以及機(jī)油運(yùn)用狀況進(jìn)行全面檢驗(yàn)。此外，對(duì)系統(tǒng)內(nèi)部的各個(gè)機(jī)械設(shè)備進(jìn)行檢驗(yàn)，及時(shí)發(fā)現(xiàn)設(shè)備運(yùn)行異?，F(xiàn)象，以免由于出現(xiàn)設(shè)備故障問題，對(duì)系統(tǒng)安全造成威脅[1]。

1.6 應(yīng)急處理設(shè)計(jì)

為保障船閘控制系統(tǒng)的運(yùn)行可靠性，可根據(jù)以往的船閘控制經(jīng)驗(yàn)，分析其中可能存在的安全問題，且制定相應(yīng)的應(yīng)急處理程序，確保在發(fā)生突發(fā)性事件時(shí)均能實(shí)現(xiàn)一鍵處理，全面提升事件處理的效率，避免由于人工操作所帶來的失誤影響。

2船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)的應(yīng)用措施

2.1 合理配置系統(tǒng)功能，提升系統(tǒng)動(dòng)作可靠性

在系統(tǒng)設(shè)計(jì)過程中，可根據(jù)船閘控制要求對(duì)相應(yīng)的系統(tǒng)功能組件進(jìn)行合理配置，借助組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)各類信息的全面采集，并且結(jié)合操作要求，將其形成圖形、文本或者畫面等形式為相應(yīng)的操作人員提供可靠的數(shù)據(jù)支持。船閘系統(tǒng)運(yùn)行過程中的各類狀態(tài)均可借助操作臺(tái)電腦來及時(shí)了解，組態(tài)軟件的應(yīng)用可使系統(tǒng)操作更為簡(jiǎn)便，部分程序動(dòng)作通常可一鍵點(diǎn)擊完成。同時(shí)還支持人機(jī)對(duì)話功能，操作人員可通過與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)對(duì)話來全面控制操作界面，并且對(duì)控制動(dòng)作及流程進(jìn)行多次確認(rèn)，從根本上提升船閘控制動(dòng)作的可靠性。

2.2 設(shè)置系統(tǒng)顯示屏，直觀了解閘門運(yùn)行狀態(tài)

船閘控制系統(tǒng)的控制動(dòng)作主要包括開啟、關(guān)閉閥門和開啟或關(guān)閉閘門，在操作過程中，是根據(jù)紅綠燈之間的轉(zhuǎn)換來判斷閘門和閥門的動(dòng)作狀態(tài)[2]。在特定情況下，受到操作人員專業(yè)能力影響，很可能出現(xiàn)判斷失誤的狀況，為了避免此類問題的發(fā)生，可以在系統(tǒng)內(nèi)部設(shè)置屏顯設(shè)備，借助傳感器及時(shí)獲取船閘動(dòng)作狀態(tài)，并將其運(yùn)行狀態(tài)直觀地顯示在系統(tǒng)界面上，這同時(shí)也能為故障查找提供便利。

2.3 設(shè)置閘閥門糾偏系統(tǒng)，提升閘閥門的同步率

在閥門的頂端位置設(shè)置光電開關(guān)以及反光板，主要目的是對(duì)閘門的控制偏差進(jìn)行控制。PLC程序可借助傳感器變量的調(diào)節(jié)來實(shí)現(xiàn)對(duì)閘閥門的控制操作，確保二者實(shí)現(xiàn)同步動(dòng)作。此種控制方法的應(yīng)用有效提升了液壓系統(tǒng)的運(yùn)行穩(wěn)定性，使得閘閥門動(dòng)作可以同步進(jìn)行。

3結(jié)束語

考慮到船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)的運(yùn)行特點(diǎn)，可以借助PLC編程以及組態(tài)軟件實(shí)現(xiàn)對(duì)開關(guān)閘動(dòng)作的控制。同時(shí)，結(jié)合船閘動(dòng)作控制要求，對(duì)系統(tǒng)功能進(jìn)行優(yōu)化，通過合理設(shè)置控制模式，增設(shè)自動(dòng)語音播報(bào)功能、安全檢測(cè)功能和應(yīng)急處理功能來提升系統(tǒng)動(dòng)作的規(guī)范性以及可靠性，使其在業(yè)內(nèi)具備更好的競(jìng)爭(zhēng)力。

參考文獻(xiàn)

[1] 朱祥輝.淺述船閘自動(dòng)化控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].華東科技：學(xué)術(shù)版， 2013（12）：3.

[2] 陳宇.關(guān)于船閘自動(dòng)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與應(yīng)用[J].商品與質(zhì)量，2015， （45）：64-65.