專利名稱：工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)及控制方法
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(shí)際運(yùn)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(diǎn)。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(shí)現(xiàn)閘門平穩(wěn)運(yùn)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(shí)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(shí)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(yùn)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(I)水庫、水電站閘門一般采用弧形閘門?；⌒伍l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(shí)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(diǎn)是掉電時會失去以往的全部測量數(shù)據(jù)，實(shí)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(shí)時運(yùn)行狀態(tài)，并在其上直接輸入數(shù)據(jù)，點(diǎn)擊指令按鈕。本發(fā)明為實(shí)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M0DIBUS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。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的基于PLC的現(xiàn)地自動控制方法如下左右閘門開度傳感器信號送入PLC輸入模塊進(jìn)行處理。操作權(quán)選擇開關(guān)用于從“閘門現(xiàn)地自動控制”、 “閘門遠(yuǎn)方自動控制”和“閘門現(xiàn)地手動控制”中選擇相應(yīng)的工作方式，選擇一種方式時，其余方式自動閉鎖。按壓相應(yīng)的升門、降門或停止按鈕，發(fā)出指令信號；當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，可由故障復(fù)位按鈕重置系統(tǒng)狀態(tài)。PLC按照內(nèi)嵌指令程序工作，其輸出信號既可以顯示液壓啟閉機(jī)閘門的上升、下降、停止和油泵故障狀態(tài)，又可以對溢流閥、閘門上升電磁閥、閘門下降電磁閥和左右閘門油泵電動機(jī)接觸器線圈通電，以啟動相應(yīng)的系統(tǒng)功能；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重問題時，還能自動報警提醒用戶注意，采取相應(yīng)措施。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的基于繼電器邏輯的現(xiàn)地手動控制方法如下被引入的外部交流電轉(zhuǎn)換成直流電后，供應(yīng)給整個繼電器控制電路，并由自動空氣開關(guān)控制通斷；將操作權(quán)選擇開關(guān)打到“現(xiàn)地手動”位置，按下閘門上升按鈕，此時中間繼電器線包得電，閘門油泵電機(jī)和電磁閥電源指示被同時啟動，常開觸頭閉合，閘門上升指示燈被點(diǎn)亮， 時間繼電器線包因此得電，導(dǎo)致觸頭閉合，溢流閥通電；油路壓力控制閥門被打開，防止油泵系統(tǒng)過載，保持油路壓力恒定；時間繼電器觸頭一旦斷開，繼電器線圈失電，溢流閥功能停止，同時閘門上升繼電器線包得電，升門電磁閥功能啟動，閘門開始上升；上升過程中，若按下閘門升降停止按鈕，繼電器控制電路斷開，閘門油泵電動機(jī)功能停止，升降停止指示燈被點(diǎn)亮，閘門保持靜止?fàn)顟B(tài)。若按下閘門下降按鈕，中間繼電器線包得電，觸頭閉合，時間繼電器線包因此得電，閘門下降指示燈被點(diǎn)亮，溢流閥功能被開啟；時間繼電器觸頭斷開后，溢流閥停止運(yùn)行， 常開觸頭閉合，降門電磁閥功能啟動，閘門開始下降；若在此期間按下停止按鈕，閘門油泵電動機(jī)停止下降，升降停止指示燈被點(diǎn)亮。工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的基于工控計算機(jī)指令的遠(yuǎn)程控制方法如下遠(yuǎn)程集中控制中心內(nèi)的工控計算機(jī)采用M0DIBUS協(xié)議與現(xiàn)地控制單元內(nèi)的PLC通訊模塊建立鏈接，PLC上傳閘門運(yùn)行狀態(tài)和開度信號給遠(yuǎn)程工控機(jī)，用戶可以通過工控機(jī)自主調(diào)用升門、 降門或停機(jī)等指令遠(yuǎn)程操作PLC設(shè)備實(shí)現(xiàn)對液壓啟閉機(jī)閘門的自動控制。本發(fā)明具有如下有益效果(I)本系統(tǒng)具有可編程控制功能，用戶可根據(jù)需求，通過編制內(nèi)嵌PLC程序，隨時擴(kuò)展系統(tǒng)功能或?qū)⒐δ苤匦屡渲?。系統(tǒng)設(shè)計和調(diào)試工作量小，維護(hù)方便，容易改造，實(shí)用性很強(qiáng)。(2)本系統(tǒng)測量方式具有平衡測量特性。在左右閘門傳感器的閘門支臂上各安裝一個角度傳感器，測量支臂的轉(zhuǎn)角\和Ci2，再根據(jù)支臂轉(zhuǎn)角α和閘門開度H的擬合關(guān)系， 換算出閘門開度值H。擬合曲線如圖I所示。擬合函數(shù)存儲在PLC的CPU單元中，每當(dāng)一個轉(zhuǎn)角測量信號輸入PLC進(jìn)行處理時，就會自動調(diào)用擬合函數(shù)功能，并立刻得到閘門的實(shí)時開度量。若左右閘門開度值不一時，即H1 Φ H2, PLC由內(nèi)嵌糾偏程序，通過調(diào)整相應(yīng)的閘門支臂轉(zhuǎn)角大小，達(dá)到對左右閘門開度的平衡控制。平衡測量法能夠同時獲得閘門開度量和閘門支臂的轉(zhuǎn)動角度量，有效消除外界干擾，時刻保證液壓啟閉機(jī)閘門升降控制的安全性和穩(wěn)定性。(3)本系統(tǒng)的左右閘門角度信號傳感器均采用絕對型接觸式軸角編碼器。此類編碼器利用金屬電刷與碼盤電導(dǎo)環(huán)的接觸與否，輸出通斷信號，具有角位移、長度檢測和定位的功能。這種傳感器具有掉電記憶功能，無需設(shè)置停電保持電路和參考點(diǎn)，即使電源斷電， 由于碼盤金屬電刷的機(jī)械接觸位置不變，再次接通電源后，編碼器的數(shù)據(jù)仍然能夠正常輸出。且絕對型編碼器不受電磁干擾的影響。使得編碼器的抗干擾性和數(shù)據(jù)的可靠性大大提聞。(4)本系統(tǒng)的PLC輸入模式采用選通型數(shù)據(jù)讀取方式、使得閘門液壓啟閉機(jī)的左右閘門開度傳感器信號共用同一個PLC輸入模塊進(jìn)行處理。左右傳感器輸入信號按時分原則輪換送入CPU單元處理。時分間隙轉(zhuǎn)換由PLC的內(nèi)嵌程序?qū)崿F(xiàn)。該選通技術(shù)可以減少一個PLC的輸入設(shè)備，提高輸入效率，減少硬件成本。(5)本系統(tǒng)使用現(xiàn)場控制和遠(yuǎn)方控制兩級組合的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型控制方式，即在遠(yuǎn)程集中控制中心的工控計算機(jī)上，通過M0DIBUS現(xiàn)場總線協(xié)議，與N個水庫、水電站現(xiàn)地控制單元的PLC通訊模塊鏈接，并對各自的PLC設(shè)備分別發(fā)出指令信號，以達(dá)到對現(xiàn)地控制單元的閘門液壓啟閉機(jī)進(jìn)行雙邊平衡測量和控制的作用。同時，考慮到PLC設(shè)備出現(xiàn)故障或受其他隨機(jī)因素的影響，導(dǎo)致PLC控制功能無法啟動，為保證緊急情況下仍能啟閉閘門，安全調(diào)節(jié)水庫水量，本發(fā)明保留了基于繼電器邏輯的手動控制功能。并將基于常規(guī)繼電器邏輯的現(xiàn)地手動控制方式、基于PLC的現(xiàn)地自動控制方式和基于工控計算機(jī)指令的遠(yuǎn)程控制方式組合起來，形成一個多功能的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)。根據(jù)實(shí)際情況，在水庫、水電站閘門現(xiàn)場采用自動或手動方式操作閘門液壓啟閉機(jī)的升降；而在遠(yuǎn)程集中控制中心， 由工控計算機(jī)遠(yuǎn)程調(diào)用PLC自動控制功能，控制閘門液壓啟閉機(jī)的升降。操作權(quán)的切換可由電氣控制屏屏面上的切換開關(guān)選擇，也可由遠(yuǎn)程集中控制中心的工控機(jī)指令選擇。當(dāng)選定一種控制方式時，其他方式閉鎖。此組合控制結(jié)構(gòu)能夠更加可靠地控制閘門液壓啟閉機(jī)的運(yùn)行。三種控制方式能夠無擾動切換，滿足用戶需求。


圖I為本發(fā)明的液壓啟閉機(jī)閘門支臂轉(zhuǎn)角和閘門開度的擬合曲線圖。
圖2為本發(fā)明的模塊總體結(jié)構(gòu)框圖。
圖3為本發(fā)明的PLC配置電路圖。
圖4為本發(fā)明的PLC選通輸入模塊電路。
圖5為本發(fā)明的PLC控制信號輸入模塊電路。
圖6為本發(fā)明的PLC輸出模塊電路。
圖7為本發(fā)明發(fā)明的左右閘門油泵電動機(jī)控制電路。
圖8為本發(fā)明的繼電器邏輯控制電路圖。
具體實(shí)施方式
以下將結(jié)合附圖2 8，詳細(xì)論述本發(fā)明的設(shè)備部署情況和具體工作方法。
本發(fā)明的模塊連接結(jié)構(gòu)如圖2所示。不同水庫、水電站的閘門現(xiàn)場由各自的現(xiàn)地
控制單元控制其液壓啟閉機(jī)閘門的啟閉狀態(tài)，遠(yuǎn)程工控計算機(jī)則可以通過M0DIBUS現(xiàn)場總線協(xié)議同時監(jiān)測、控制多個現(xiàn)地控制單元的閘門運(yùn)行狀態(tài)?，F(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)地控制電路包含PLC控制電路和繼電器控制電路，分別用于對閘門液壓啟閉機(jī)做自動和手動升降操作。PLC控制電路輸出的閘門開度數(shù)值信號，通過閘門開度顯示器實(shí)時顯示。左右閘門電動機(jī)控制回路內(nèi)的接觸器觸頭通過PLC控制電路或繼電器控制電路內(nèi)的接觸器線圈的通電閉合，選擇液壓啟閉機(jī)內(nèi)左右閘門油泵電動機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)。液壓啟閉機(jī)內(nèi)設(shè)有油路電磁閥和閘門角度傳感器。油路電磁閥用于控制液壓啟閉機(jī)閘門的上升、下降和溢流功能。閘門角度傳感器實(shí)時測量左右閘門支臂的轉(zhuǎn)角大小，并將轉(zhuǎn)角數(shù)值傳輸至現(xiàn)地控制單元的PLC選通輸入模塊。遠(yuǎn)程集中控制中心內(nèi)的工控計算機(jī)采用M0DIBUS協(xié)議與現(xiàn)地控制單元內(nèi)的PLC通訊模塊建立鏈接，PLC上傳閘門運(yùn)行狀態(tài)和開度信號給遠(yuǎn)程工控機(jī)，用戶可以通過工控機(jī)調(diào)用升門、降門或停機(jī)等指令遠(yuǎn)程操作PLC設(shè)備實(shí)現(xiàn)對液壓啟閉機(jī)閘門的自動控制?；赑LC的現(xiàn)地自動控制方式如圖3 6所示。其中，本發(fā)明的PLC配置電路圖如圖3所示。PLC電氣控制設(shè)備共含有6個子模塊，分別為一個通訊模塊、一個CPU模塊、 兩個開關(guān)量輸入模塊和兩個開關(guān)量輸出模塊。通訊模塊用于和遠(yuǎn)程工控計算機(jī)建立通訊鏈接，滿足工控機(jī)對PLC的遠(yuǎn)程控制要求。CPU是PLC的控制中樞，接收并存儲用戶數(shù)據(jù)和命令，按內(nèi)嵌程序執(zhí)行邏輯或算數(shù)運(yùn)算，并將結(jié)果傳送到相應(yīng)的輸出設(shè)備。開關(guān)量輸入模塊一個用于接收16位的經(jīng)選通處理后的左右閘門角度傳感器信號，此信號具有平衡測量功能。 另一個用于接收閘門液壓啟閉機(jī)的各個控制信號。開關(guān)量輸出模塊的輸出信號包括電磁閥回路控制信號、左右閘門電動機(jī)選通信號和閘門狀態(tài)指示信號，以達(dá)到對閘門液壓啟閉機(jī)的自動化控制和狀態(tài)顯示功能。用戶可以根據(jù)具體需求，在輸入、輸出模塊的備用接口上另接其他電氣元件，用以擴(kuò)展或重新配置PLC的輸入、輸出模塊功能。PLC選通輸入模塊電路如圖4所示。左右閘門角度傳感器信號采用時分原則共用同一個16位開關(guān)量輸入模塊 TffDDDI 16DT作為輸入設(shè)備，通過電路內(nèi)的左右閘門油泵電動機(jī)接觸器觸頭(KA_L、KA_R)的開閉，接通相應(yīng)的閘門傳感器電源，使得PLC的CPU單元讀取相應(yīng)的閘門角度數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理。一定時隙后，該閘門電機(jī)的接觸器觸頭斷開，另一個閘門電機(jī)的接觸器觸頭閉合，從而帶動另一路閘門角度數(shù)據(jù)的處理。系統(tǒng)如此往復(fù)運(yùn)行。該時隙轉(zhuǎn)換由PLC的內(nèi)嵌程序自動完成，無需人工介入。閘門角度傳感器的數(shù)據(jù)傳輸引腳與PLC輸入模塊之間通過二極管連接，有效防止兩路閘門角度傳感器信號之間的相互干擾。PLC控制信號輸入模塊電路如圖5所不。該電路同樣米用一塊16位開關(guān)量輸入模塊TWDDDI16DT作為輸入設(shè)備，外接一個轉(zhuǎn)換開關(guān)和4個控制按鈕。操作權(quán)選擇開關(guān)(SA) 用于從“閘門現(xiàn)地自動控制”、“閘門遠(yuǎn)方自動控制”和“閘門現(xiàn)地手動控制”中選擇相應(yīng)的工作方式，選擇一種方式時，其余方式自動閉鎖。然后再對閘門液壓啟閉機(jī)進(jìn)行操作，按壓相應(yīng)的升門(SBl)JAI (SB2)或停止按鈕(SB3)，發(fā)出指令信號。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，可由故障復(fù)位按鈕(SB4)重置系統(tǒng)狀態(tài)。PLC按照各自指令程序工作，其結(jié)果由輸出模塊電路輸出。輸入模塊的備用引腳可根據(jù)用戶需求，接入其他電氣元件，擴(kuò)展系統(tǒng)輸入功能。PLC輸出模塊電路如圖6所不。輸入控制信號按PLC內(nèi)嵌程序處理后,輸出至16 點(diǎn)開關(guān)量輸出模塊TWDDRA16RT。輸出信號既可以顯示液壓啟閉機(jī)閘門的上升(HLl)、下降 (HL2)、停止(HL3)和油泵故障狀態(tài)(HL4)，又可以對溢流閥(KC)、閘門上升電磁閥(Kl)、閘門下降電磁閥(K2)和左右閘門油泵電動機(jī)接觸器線圈(KA_L、KA_R)通電，以啟動相應(yīng)的系統(tǒng)功能。當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重問題時，還能自動報警提醒用戶注意，采取相應(yīng)措施。備用輸出接口用于實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的擴(kuò)展輸出功能。左右閘門油泵電動機(jī)控制電路如圖7所示。油泵電機(jī)控制回路采用三相電源供電，自動空氣開關(guān)(QF1、QFr )通斷電源。左右閘門電動機(jī)接觸器觸頭(KA_L、KA_R)根據(jù)其接觸器線圈的通電與否，選擇對應(yīng)的油泵電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。熱繼電器熱元件(FR、FR’ )與油泵電機(jī)相連，使得電動機(jī)在高溫工作環(huán)境下，自動停機(jī)保護(hù)。熔斷器(FUUFU1’ )與電壓表相連，互感器(TA、TA’ )與電流表(PA、PA’ )相連，用于顯示閘門電動機(jī)回路的電壓、電流狀態(tài)。三相電源中的一相(1W2)引出，用于對繼電器手動控制電路供電。基于繼電器邏輯的現(xiàn)地手動控制方式如圖8所示。被引入的220V交流電轉(zhuǎn)換成 24V直流電后，供應(yīng)給整個繼電器控制電路，并由自動空氣開關(guān)(QFO)控制通斷。將操作權(quán)選擇開關(guān)(SA’ )打到“現(xiàn)地手動”位置，按下閘門上升按鈕(SB1’)，此時中間繼電器線包 (KA_R、KA_L、KA5、KA3)得電，閘門油泵電機(jī)和電磁閥電源指示被同時啟動，常開觸頭(KA3) 閉合，閘門上升指示燈(HL7)被點(diǎn)亮，時間繼電器線包(KTl)因此得電，導(dǎo)致觸頭(KA2)閉合，溢流閥(YVl)通電。油路壓力控制閥門被打開，防止油泵系統(tǒng)過載，保持油路壓力恒定。 時間繼電器觸頭(KTl) 一旦斷開，繼電器線圈(KA2)失電，溢流閥功能停止，同時閘門上升繼電器線包(KA13)得電，升門電磁閥(YV2)功能啟動，閘門開始上升。上升過程中，若按下閘門升降停止按鈕(SB3’)，繼電器控制電路斷開，閘門油泵電動機(jī)功能停止，升降停止指示燈(HL6)被點(diǎn)亮，閘門保持靜止?fàn)顟B(tài)。若按下閘門下降按鈕(SB2’ )，中間繼電器線包(KA_R、KA_L、KA5、KA4)得電，觸頭 (KA4)閉合，時間繼電器線包(KTl)因此得電，閘門下降指示燈(HL8)被點(diǎn)亮，溢流閥(YVl) 功能被開啟。時間繼電器觸頭(KTl)斷開后，溢流閥停止運(yùn)行，常開觸頭(KA14)閉合，降門電磁閥(YV3)功能啟動，閘門開始下降。若在此期間按下停止按鈕(SB3’)，閘門油泵電動機(jī)停止下降，升降停止指示燈(HL6)被點(diǎn)亮。本發(fā)明在基于PLC自動控制技術(shù)的前提下，設(shè)計了一種閘門液壓啟閉機(jī)雙邊平衡測量控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)能夠增強(qiáng)傳感器的測量功能，有效應(yīng)對因左右傳感器信號量不一致時導(dǎo)致的閘門傾斜隱患，提高閘門操作的安全性和穩(wěn)定性。閘門傳感器采用了一種新型的絕對型編碼器來測量閘門支臂的轉(zhuǎn)角信號，克服了常用編碼器帶來的易受電磁干擾、掉電失憶的影響。同時，PLC采用的選通型數(shù)據(jù)讀取技術(shù)，改進(jìn)了 PLC輸入模塊，提高了輸入效率，減少了硬件成本。
權(quán)利要求
1.一種工業(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M0DIBUS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。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)，其特征在于所述現(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。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)，其特征在于所述液壓啟閉機(jī)包括左右閘門傳感器和油路電磁閥。
4.一種基于權(quán)利要求I所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的PLC現(xiàn)地自動控制方法，其特征在于所述方法如下左右閘門開度傳感器信號送入PLC輸入模塊進(jìn)行處理；操作權(quán)選擇開關(guān)(SA)用于從“閘門現(xiàn)地自動控制”、“閘門遠(yuǎn)方自動控制”和“閘門現(xiàn)地手動控制”中選擇相應(yīng)的工作方式，選擇一種方式時，其余方式自動閉鎖；按壓相應(yīng)的升門(SB1)、 降門(SB2)或停止按鈕(SB3)，發(fā)出指令信號。當(dāng)系統(tǒng)產(chǎn)生故障時，可由故障復(fù)位按鈕(SB4) 重置系統(tǒng)狀態(tài)；PLC按照內(nèi)嵌指令程序工作，其輸出信號既可以顯示液壓啟閉機(jī)閘門的上升(HL1)、下降(HL2)、停止(HL3)和油泵故障狀態(tài)(HL4)，又可以對溢流閥(KC)、閘門上升電磁閥(Kl)、閘門下降電磁閥(K2)和左右閘門油泵電動機(jī)接觸器線圈(KA_L、KA_R)通電， 以啟動相應(yīng)的系統(tǒng)功能；當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)嚴(yán)重問題時，還能自動報警(R)提醒用戶注意，采取相應(yīng)措施。
5.一種基于權(quán)利要求I所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的繼電器邏輯現(xiàn)地手動控制方法，其特征在于所述方法如下被引入的220V交流電轉(zhuǎn)換成24V直流電后，供應(yīng)給整個繼電器控制電路，并由自動空氣開關(guān)(QFO)控制通斷；將操作權(quán)選擇開關(guān)(SA’ )打到 “現(xiàn)地手動”位置，按下閘門上升按鈕(SB1’)，此時中間繼電器線包(KA_R、KA_L、KA5、KA3) 得電，閘門油泵電機(jī)和電磁閥電源指示被同時啟動，常開觸頭(KA3)閉合，閘門上升指示燈 (HL7)被點(diǎn)亮，時間繼電器線包(KTl)因此得電，導(dǎo)致觸頭(KA2)閉合，溢流閥(YVl)通電； 油路壓力控制閥門被打開，防止油泵系統(tǒng)過載，保持油路壓力恒定；時間繼電器觸頭(KTl) 一旦斷開，繼電器線圈(KA2)失電，溢流閥功能停止，同時閘門上升繼電器線包(KA13)得電，升門電磁閥(YV2)功能啟動，閘門開始上升；上升過程中，若按下閘門升降停止按鈕 (SB3’)，繼電器控制電路斷開，閘門油泵電動機(jī)功能停止，升降停止指示燈(HL6)被點(diǎn)亮， 閘門保持靜止?fàn)顟B(tài)；若按下閘門下降按鈕(SB2’)，中間繼電器線包(KA_R、KA_L、KA5、KA4)得電，觸頭(KA4) 閉合，時間繼電器線包(KTl)因此得電，閘門下降指示燈(HL8)被點(diǎn)亮，溢流閥(YVl)功能被開啟。時間繼電器觸頭(KTl)斷開后，溢流閥停止運(yùn)行，常開觸頭(KA14)閉合，降門電磁閥(YV3)功能啟動，閘門開始下降。若在此期間按下停止按鈕(SB3’)，閘門油泵電動機(jī)停止下降，升降停止指示燈(HL6)被點(diǎn)亮。
6.一種基于權(quán)利要求I所述的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)的工控計算機(jī)指令遠(yuǎn)程控制方法，其特征在于所述方法如下遠(yuǎn)程集中控制中心內(nèi)的工控計算機(jī)采用M0DIBUS協(xié)議與現(xiàn)地控制單元內(nèi)的PLC通訊模塊建立鏈接，PLC上傳閘門運(yùn)行狀態(tài)和開度信號給遠(yuǎn)程工控機(jī)，用戶可以通過工控機(jī)自主調(diào)用升門、降門或停機(jī)等指令遠(yuǎn)程操作PLC設(shè)備實(shí)現(xiàn)對液壓啟閉機(jī)閘門的自動控制。
全文摘要
本發(fā)明公布了一種工業(yè)網(wǎng)絡(luò)型二級組合控制系統(tǒng)及控制方法。整個控制系統(tǒng)將遠(yuǎn)程集中控制中心和多個現(xiàn)地控制單元通過MODIBUS總線相連，遠(yuǎn)程控制中心通過現(xiàn)場總線協(xié)議同時監(jiān)測、控制多個現(xiàn)地控制單元。所述方法包括PLC現(xiàn)地自動控制方法、繼電器邏輯現(xiàn)地手動控制方法和工控計算機(jī)指令遠(yuǎn)程控制方法。本發(fā)明能夠增強(qiáng)傳感器的測量功能，有效應(yīng)對因左右傳感器信號量不一致時導(dǎo)致的閘門傾斜隱患，提高閘門操作的安全性和穩(wěn)定性。閘門傳感器采用了絕對型接觸式軸角編碼器來測量閘門支臂的轉(zhuǎn)角信號，克服了常用編碼器帶來的易受電磁干擾、掉電失憶的影響。同時，系統(tǒng)改進(jìn)了PLC輸入模塊，提高了輸入效率，減少了硬件成本。
文檔編號G05B19/418GK102608957SQ20111009797
公開日2012年7月25日 申請日期2011年4月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年4月19日
發(fā)明者嚴(yán)錫君, 徐立中, 李臣明, 樊棠懷, 殷興輝, 郭銳, 馬小平 申請人:河海大學(xué)