摘要：液压闸门控制系统在进行硬件配置及软件编程时，需要对液压控制系统的动作原理、保护装置、功率配置、电气元件等有一定的了解，本文便是为了满足电气控制系统的上述要求，提出比例放大板技术很大程度上保证了液压闸门的安全运行，因此比例放大板在闸门左右纠偏中具有实际意义，并供在进行电气控制系统设时参考。
关键词：比例放大板；液压；自动纠偏；PLC
家庭供暖系统 1 引言
闸门是水利枢纽工程中的重要设施，具有防洪排涝等作用。现在大多数闸门采用液压式启闭机，其原因在于液压式启闭机油缸内的油为柔性工作介质，能达到减轻闸门局部开启时高速水流对闸门产生的振动，具有实现闸门平稳运行的作用，同时由于液压启闭机具有体积小、重量轻、启闭力大等特点，所以在很多水利枢纽工程中，大中型水闸均选用双缸液压启闭机。由于每个油缸的活塞与油缸之间，活塞杆与密封件之间的摩擦力不同，闸门两端启闭机油缸中的活塞杆行程往往不能保持同步，很容易造成闸门两端启闭速度不同而倾斜，严重影响水闸的正常运行，甚至造成事故。因此，保证两端油缸中的活塞杆同步运动，进而保证闸门的平稳启闭，是保证水闸安全运行的重要条件。
2 系统工作原理 一般液压闸门系统由2套液压系统（带开度测量传感器、比例阀组、液压锁、单向节流阀等）、液压泵站（含2台电动液压泵（一用一备）、滤油器）、1套PLC控制系统及相关的管路（连接件）等组成。 正常情况下闸门运行前，首先应设定闸门的开度等相关运行参数，闸门运行时，由开度传感器连续采集活塞杆变化率信号，并将其转换为数字信号传送至控制系统，控制系统将反馈回来的信号与设定开度进行比较和运算，如果实际开度比设定开度低，则发出指令控制闸门上升运行，如果实际开度比设定开度高，则控制闸门下降运行，当达到设定开度时，闸门就维持在该开度位置上。如果闸门两侧开度差达到了额定超差值，经过一定时间的纠偏后，如果闸门两侧开度差仍继续增大，则控制系统会停止闸门工作。控制流程如下图： 盐酸储存罐
液压闸门自动控制流程图 3 液压闸门的纠偏调节 闸门纠偏是由PLC控制比例阀（或节流阀），调节注入油缸中的油流量，从而达到控 制闸门启闭速度。闸门开度值通过开度传感器测得的油缸行程反馈给PLC。对于双缸液压启闭机，配有两个开度测量传感器，即可以测得左右油缸活塞杆的行程，并将数据输入PLC中进行处理，一旦左右油缸中活塞杆的行程之差超过设定值，则判定左右油缸出现了偏差，需要进行纠偏，PLC输出模拟信号控制比例阀（或节流阀），调整左右油缸的流量，从而使左右油缸的活塞杆运动速率保持一致。闸门纠偏方式主要分为手动纠偏和自动纠偏两种方式，在手动状态下，通过操作控制柜上的纠偏旋钮直接动作于电液比例阀的阀芯，控制油的流量实现纠偏功能。自动纠偏是在自动运行状态下，把开度测量传感器检测到的闸门左右开度值送到PLC，与设定的偏差值进行比较，得到纠偏命令，通过比例放大板自动调节左右比例流量电磁阀，从而实现双缸同步运行。
对于自动纠偏的调节，有2种控制方式：数字设定和脉冲调节两种方式。数字设定方式是将控制面板设置的启动纠偏值、停止纠偏值及超差值通过操作面板输出给PLC。脉冲调节方式是通过操作面板输出给比例阀一定的电压值，脉冲调节方式用于微调。数字设定和脉冲调节可通过控制面板进行切换。在纠偏调节中还设立了闸门两侧超差调节保护，确保纠偏调节在安全的范围内进行。
4 比例放大板作用
比例放大板的作用就是对控制过程中反映出来的微弱信号进行放大（电流或电压）以驱动比例阀参数按比例随之变化，实现自动控制的目的。比例放大板主要是通过电流的大小改变驱动压力大小。
比例放大板电路图如下：
比例放大板电路图
比例放大板一般有两个命令级输入，电位输入（M0）和差分输入（引脚22a和24C）。电位输入连接到最大电压+ 9 V或者最大电压+ 6 V。+ 9 V输入可直接连接到测量电源输入部分。如果不用电位输入，用差分放大器输入时必须使用（0 ～+ 10 V）。要注意的是，使用差分放大器的输入时，两种连接必须要分开！斜坡发生器将输入信号转换为一个台阶缓慢地增加输出信号。上升时间（梯度）的输出信号是通过电位器R1和R2斜坡时间整定，而且只能在全电压范围（从0到6 V命令测量水平测试点）。如果不是±9 V而是在任何输入选择较低的命令级的斜坡发生器点，则将斜坡时间相对减少。从斜坡发生器的输出信号是通过为命令信号的PID调节器，进行比较该反馈信号。振荡器转换成直流信号，交流电压。电磁阀的感应位置传感器是通过返回的信号的放大器，从电感式传感器，获取
阀的阀芯位置。然后将该信号转变成直流信号的解调器，使阀芯位置比例。从限幅放大器的信号反馈的PID调节器，电磁阀的行程可以改变通过R3。放大板的电压通常是24伏，工作电流在200-800毫安之间。这么大的电流，PLC和计算机的D/A数据卡都无法达到这么高，直流只有20-30毫安左右，电压在0-10伏，所以要加一个放大器，才能推动比例阀。PID调节器和自我调节的输出信号，由电流调节器和功率放大器完成，然后输出值电磁阀磁铁。依据命令和反馈电平之间的差值来控制PID调节器发出一个信号。电缆中断检测器监测电缆的感应位置传感器，在停止时，切断电流调节器。同时，一个LED在前面面板灯显示“断线”。
PLC作为纠偏调节的主要工具，正确的和放大板连接十分重要。PLC通过内部的数字量转化成模拟量，变成0-10V，4-20mA或0-20mA的模拟量，而比例阀是可以接受模拟的电压电流信号的，但是与PLC的D/A模块输出的电压、电流信号可能不一致，所以需要一个中间放大环节，放大板就是这个功能，把PLC的D/A模块输出的信号放大成比例阀能接受的电压或电流信号，就能让它工作了。放大板工作原理就是几级放大，把弱的模拟信号放大几百倍后再输出，是按比例放大的，就是输入信号X放大倍数=输出信号。
多数PLC提供了模拟量输出扩展模块，如美国GE的IC693ALG390模块。模块的0 ～+
海量数据查询10 V输出模块端子接放大板的差分输入端（引脚22a和24C），放大板的功率放大器端（引脚2ac和4ac）接比例流量阀的电磁铁线圈，同时比例流量阀的感应式位移传感器接至放大板的反馈端（引脚22c、20c、12c和12a）以便实时检测阀芯的位置，这样就构成了一个闭环的PID调节回路，对闸门左右两缸进行调速，从而实现纠偏功能。比例放大板和PLC的连接图如下：
比例放大板和PLC的连接图熔断器盒
若控制系统检测到两缸运行的同步误差大于10mm 时，PLC 反馈电信号至比例流量阀，自动调整液压缸左、右有杆腔的进、回油量，从而使两缸同步运行。当同步误差小于2mm 时，停止纠偏；当同步误差大于15mm 时，报警；当同步误差大于20mm 时，报警停机。闸门开、关至检修位置或全关、全开位置前100mm 时停止，待同步误差小于2mm 闸门继续运行。
5 结束语
实践证明，通过比例放大板自动调节左右缸的比例电磁阀，实现双缸同步运行，不仅可以保证水闸的安全运行，避免事故的发生，而且能满足无人值班（少人职守）的模式要
求，提高了工作效率。采用比例放大板技术使得水闸监控系统的实时性、可靠性有了很大的提高，更重要的是为大坝在汛期的安全运行提供了强有力的保障。
半夏去皮机 参考文献：
[1]中华人民共和国水利电力部．水工建筑物岩石基础开挖工程施工技术规范SDJ211-83．北京：水利电力出版社，1983年10月．
[2]夏明耀．过水土石围堰．武汉：武汉水利电力学院，1985年3月．
[3]汪龙腾．水利工程施工管理．北京：水利电力出版社，1987年6月．
[4]肖焕雄．施工水力学．北京：水利电力出版社，1992年6月．
[5]长江三峡大江截流工程编委会．长江三峡大江截流工程．北京：中国水利水电出版社，1999年3月．
[6]苏东海.液压同步控制系统及其应用．辽宁：沈阳工业大学学报，2005年4月．
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