1. 电气控制系统

    电缆卷筒的电气控制系统是门机电气控制系统的一部分，其中，参与电缆卷筒控制的电气设备有电缆卷筒变频电动机及其测速编码器和制动器、起升机构变频电动机及其测速编码器、起升开度编码器、逆变器( 变频装置) 和PLC 等。其中，变频电动机为为瑞士ABB 集团公司的产品，变频装置为德国西门子公司70 系列工程型变频器，PLC 为德国西门子公司S7 － 300 系列产品。

    电缆卷筒的电气控制系统如图1 所示。

                          图1 电缆卷筒的电气控制系统

    在图1 中，PLC 与逆变器之间的通信采用PROFIBUSDP 总线，传输速率为1． 5 Mbit /s。逆变器均采用带测速编码器的闭环矢量控制，起升开度检测绝对值编码器信号接入PLC 位置模块，用于PLC 内部卷筒电动机频率给定的计算。

    2. 电气控制系统的工作原理电缆卷筒的变频控制采用带测速编码器的闭环矢量控制方式，它具有动态响应快、调速范围广、加减速性能好等优点。电缆卷筒的逆变器通过PROFIBUS DP 总线从PLC 得到启、停信号和输入频率。电缆卷筒逆变器和起升机构逆变器采用主从方式运行，起升机构逆变器作为主机运行，电缆卷筒逆变器作为从机运行并始终跟随主机的输出频率，保持同步运行。电缆卷筒逆变器的启、停和正反转与起升机构逆变器同步。电缆卷筒逆变器的输入频率fin由起升机构逆变器的输出频率fout、起升机构钢丝绳卷筒在不同层数计算得来的比例系数k 和受其他因素影响的修正系数δ决定，满足以下公式

            fin = k × δ × fout。

    起升机构逆变器的输出频率fout由PLC 通过PROFIBUS DP 总线实时从逆变器读取，响应速度快，保证了在加、减速过程电缆卷筒和起升机构的同步性。在钢丝绳卷筒上装有光电绝对值型编码器，用于检测起升机构的起升开度，绝对值编码器输出信号以SSI 串口通信方式接入PLC 位置模块。PLC 通过读入脉冲数计算出钢丝绳在不同层数时起升机构的线速度并与电缆卷筒的速度进行比例换算，从而在不同的层数得到不同的比例系数k。因为钢丝绳换层时圈数一般与设计值有差别，在现场调试时，需要记录钢丝绳换层时实际开度，写入PLC 程序作为频率比例系数改变的临界点。该电缆卷筒为卷盘式，多层缠绕，电缆在每层的卷径变化不大，因此，在计算电缆的运行线速度时可忽略换层的影响。同时，由于电缆的伸缩系数与钢丝绳的伸缩系数不相同，钢丝绳在同一层不同圈数时角度也不同。由于起升机构线速度因素的影响，可根据现场测量计算得出修正系数δ。

    3. 电气控制系统的现场调试方法

    首先设置起升机构逆变器和电缆卷筒逆变器的参数，使之能按设计单独正常运行。然后将起升机构绝对值编码器接入PLC，根据现场测量值对脉冲值进行调零和比例换算，使之在触摸屏显示起升机构开度值，在触摸屏上读出钢丝绳换层时的开度值，写入PLC 程序。

    最后，让电缆卷筒与起升机构同步运行，记录下钢丝绳运行1 层时新型电缆的运行长度，写入PLC 程序。完成上述工作后，再操作电缆卷筒与起升机构同步运行，在门机整个起升扬程内电缆始终处于放松状态，运行状态良好。

    4. 电气控制系统应用时应注意的事项

    电缆卷筒的电气控制系统的正常运行依靠PLC、变频装置的工作正常和编码器等检测信号准确来完成，要求在调试过程中细心、准确，才能保证电缆卷筒与起升机构的同步性。电缆卷筒的电气控制系统是基于PLC 的变频控制系统，PLC 与逆变器之间的通信采用PROFIBUSDP 总线，若电缆卷筒对门机的电气控制系统配置要求较高，而对成本要求较低，则不适用配置这种控制系统。

    5. 结束语

    随着电力电子技术的发展，水电站闸门启闭机起升开度和对启闭机安全性能要求不断提高，对启闭机电气控制系统的要求也越来越高，作为现代电力电子器件与微机技术有机结合的交流变频调速装置和PLC 在启闭机上的应用也越来越广泛。基于PLC 的变频控制电缆卷筒的电气控制系统解决了传统电缆卷筒电缆始终受力而经常断芯的问题，得到了用户的赞誉。