[發(fā)明專利]工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)及控制方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110097974.2
• 申請日: 2011-04-19
• 公開（公告）號: CN102608957A
• 公開（公告）日: 2012-07-25
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 郭銳;徐立中;殷興輝;李臣明;樊棠懷;馬小平;嚴(yán)錫君
• 申請（專利權(quán)）人: 河海大學(xué)
• 主分類號: G05B19/418
• 分類號: G05B19/418
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司 32200
• 代理人: 許方

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及的是一種用于水庫、水電站液壓啟閉機(jī)閘門升降的二級組合控制系統(tǒng)及控制方法，屬于自動化控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

大中型水閘是水利樞紐工程中的重要建筑物，在排澇、泄洪、蓄水、流量調(diào)節(jié)等水庫、水電站實際運行管理中，發(fā)揮著重要的作用。大中型水閘的升降往往采取液壓啟閉的方式，其原因在于液壓啟閉機(jī)具有體積小、重量輕、啟閉力大等特點。同時，液壓式啟閉機(jī)油缸內(nèi)的油液為柔性工作介質(zhì)，能夠減輕閘門局部開啟時高速水流對閘門產(chǎn)生的振動，具有實現(xiàn)閘門平穩(wěn)運行的作用。

最基本的閘門啟閉方式是使用繼電器邏輯電路對閘門進(jìn)行手動升降操作。這種方式設(shè)計和實現(xiàn)較為容易，成本低廉，但功能單一，不具備對左右閘門油泵電動機(jī)開度的自動糾偏功能，僅適用于對控制功能要求簡易的閘門控制情況。同時，繼電器邏輯電路結(jié)構(gòu)復(fù)雜，電氣元件過于龐多，導(dǎo)致其電氣設(shè)備的維護(hù)和更新的難度較大。繼電器邏輯電路的集成化水平略低，在某些復(fù)雜的閘門控制場合中，若需擴(kuò)展電氣設(shè)備的其他用途和功能，必須重新設(shè)計控制電路，其實用性受到影響。繼電器邏輯電路的控制可視性程度不高，不能給操作人員一種直觀有效的監(jiān)測方式。為此，基于PLC的自動控制方式開始運用于液壓啟閉機(jī)閘門控制場合中。該方式通過調(diào)用PLC設(shè)備的升門、降門、停機(jī)等指令，控制PLC執(zhí)行單元按照內(nèi)嵌程序?qū)﹂l門進(jìn)行相應(yīng)的自動化操作。常規(guī)的基于PLC控制的液壓啟閉機(jī)閘門升降方式有如下缺陷：

(1)水庫、水電站閘門一般采用弧形閘門。弧形閘門具有圓弧形的擋水門葉，啟閉閘門時，閘門支臂繞一固定支鉸的水平軸轉(zhuǎn)動，從而帶動閘門升降。對于弧形閘門，PLC自動控制設(shè)備通常采用浮子式直接測量閘門底端到頂端的開度量。該方法功能過于單一，只能測量閘門的開度大小，不能獲取對閘門升降起實際推動作用的閘門支臂的相關(guān)信息量。當(dāng)外界高速水流作用或其他隨機(jī)因素導(dǎo)致左右閘門傳感器測得的開度量不一致時，難以有效調(diào)整相應(yīng)的閘門支臂的轉(zhuǎn)動角度，造成閘門左右油缸壓力失衡，閘門傾斜，極易導(dǎo)致事故。

(2)常用的閘門傳感器有線圈電阻型編碼器、霍爾器件型編碼器和光電編碼器。這些傳感器又分增量型和絕對型，一般在大量程下增量型的傳感器售價較低，但是缺點是掉電時會失去以往的全部測量數(shù)據(jù)，實用性受到制約。絕對型的傳感器在大量程下售價較高。霍爾器件型編碼器、光電編碼器和線圈電阻型編碼器屬于電磁型傳感器，在強(qiáng)工業(yè)干擾現(xiàn)場易受電磁干擾，測量數(shù)據(jù)會出現(xiàn)較大的誤差。上述傳感器均不適用于閘門的高精度控制，影響閘門啟閉的可靠性。但絕對型接觸式軸角編碼器售價適中，其工作原理不屬于電磁型，因此具有優(yōu)良的抗電磁干擾性能。

(3)基于PLC控制的閘門自動啟閉方式通常需要兩個輸入模塊，分別用于接收左右閘門傳感器信號，以提供給CPU單元進(jìn)行處理。該輸入結(jié)構(gòu)冗余，效率偏低，設(shè)備尺寸偏大，多出了不必要的硬件成本。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明目的是針對采用單一繼電器邏輯和常規(guī)PLC的液壓啟閉機(jī)閘門控制方式的缺陷，設(shè)計了一種改進(jìn)的適用于水庫、水電站的閘門液壓啟閉機(jī)雙邊平衡測量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)主要采用PLC設(shè)備，在閘門現(xiàn)場通過觸摸式控制屏或在遠(yuǎn)程集中控制中心通過工控計算機(jī)對閘門進(jìn)行自動控制。用戶可以直接在測控屏或者工控機(jī)上監(jiān)測液壓啟閉機(jī)和閘門的實時運行狀態(tài)，并在其上直接輸入數(shù)據(jù)，點擊指令按鈕。

本發(fā)明為實現(xiàn)上述目的，采用如下技術(shù)方案：

本發(fā)明工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)，其特征在于包括了遠(yuǎn)程集中控制中心。遠(yuǎn)程集中控制中心通過MODIBUS現(xiàn)場總線協(xié)議同時監(jiān)測、控制多個現(xiàn)地控制單元；所述現(xiàn)地控制單元包括現(xiàn)地控制電路、液壓啟閉機(jī)、左右閘門電動機(jī)控制單元和輸入選通開關(guān)，其中現(xiàn)地控制電路的輸出端分別接左右閘門電動機(jī)控制單元和液壓啟閉機(jī)的輸入端，左右閘門電動機(jī)控制單元的輸出端分別接液壓啟閉機(jī)的輸入端，液壓啟閉機(jī)的輸出端接輸入選通開關(guān)的輸入端，輸入選通開關(guān)的輸出端接現(xiàn)地控制電路的輸入端。

所述現(xiàn)地控制電路包括繼電器控制電路、閘門開度顯示器和PLC控制電路。

所述液壓啟閉機(jī)包括左右閘門傳感器和油路電磁閥。