[发明专利]工业网络型二级组合控制系统及控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种用于水库、水电站液压启闭机闸门升降的二级组合控制系统及控制方法，属于自动化控制技术领域。

背景技术

大中型水闸是水利枢纽工程中的重要建筑物，在排涝、泄洪、蓄水、流量调节等水库、水电站实际运行管理中，发挥着重要的作用。大中型水闸的升降往往采取液压启闭的方式，其原因在于液压启闭机具有体积小、重量轻、启闭力大等特点。同时，液压式启闭机油缸内的油液为柔性工作介质，能够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。

最基本的闸门启闭方式是使用继电器逻辑电路对闸门进行手动升降操作。这种方式设计和实现较为容易，成本低廉，但功能单一，不具备对左右闸门油泵电动机开度的自动纠偏功能，仅适用于对控制功能要求简易的闸门控制情况。同时，继电器逻辑电路结构复杂，电气元件过于庞多，导致其电气设备的维护和更新的难度较大。继电器逻辑电路的集成化水平略低，在某些复杂的闸门控制场合中，若需扩展电气设备的其他用途和功能，必须重新设计控制电路，其实用性受到影响。继电器逻辑电路的控制可视性程度不高，不能给操作人员一种直观有效的监测方式。为此，基于PLC的自动控制方式开始运用于液压启闭机闸门控制场合中。该方式通过调用PLC设备的升门、降门、停机等指令，控制PLC执行单元按照内嵌程序对闸门进行相应的自动化操作。常规的基于PLC控制的液压启闭机闸门升降方式有如下缺陷：

(1)水库、水电站闸门一般采用弧形闸门。弧形闸门具有圆弧形的挡水门叶，启闭闸门时，闸门支臂绕一固定支铰的水平轴转动，从而带动闸门升降。对于弧形闸门，PLC自动控制设备通常采用浮子式直接测量闸门底端到顶端的开度量。该方法功能过于单一，只能测量闸门的开度大小，不能获取对闸门升降起实际推动作用的闸门支臂的相关信息量。当外界高速水流作用或其他随机因素导致左右闸门传感器测得的开度量不一致时，难以有效调整相应的闸门支臂的转动角度，造成闸门左右油缸压力失衡，闸门倾斜，极易导致事故。

(2)常用的闸门传感器有线圈电阻型编码器、霍尔器件型编码器和光电编码器。这些传感器又分增量型和绝对型，一般在大量程下增量型的传感器售价较低，但是缺点是掉电时会失去以往的全部测量数据，实用性受到制约。绝对型的传感器在大量程下售价较高。霍尔器件型编码器、光电编码器和线圈电阻型编码器属于电磁型传感器，在强工业干扰现场易受电磁干扰，测量数据会出现较大的误差。上述传感器均不适用于闸门的高精度控制，影响闸门启闭的可靠性。但绝对型接触式轴角编码器售价适中，其工作原理不属于电磁型，因此具有优良的抗电磁干扰性能。

(3)基于PLC控制的闸门自动启闭方式通常需要两个输入模块，分别用于接收左右闸门传感器信号，以提供给CPU单元进行处理。该输入结构冗余，效率偏低，设备尺寸偏大，多出了不必要的硬件成本。

发明内容

本发明目的是针对采用单一继电器逻辑和常规PLC的液压启闭机闸门控制方式的缺陷，设计了一种改进的适用于水库、水电站的闸门液压启闭机双边平衡测量控制系统。该系统主要采用PLC设备，在闸门现场通过触摸式控制屏或在远程集中控制中心通过工控计算机对闸门进行自动控制。用户可以直接在测控屏或者工控机上监测液压启闭机和闸门的实时运行状态，并在其上直接输入数据，点击指令按钮。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明工业网络型二级组合控制系统，其特征在于包括了远程集中控制中心。远程集中控制中心通过MODIBUS现场总线协议同时监测、控制多个现地控制单元；所述现地控制单元包括现地控制电路、液压启闭机、左右闸门电动机控制单元和输入选通开关，其中现地控制电路的输出端分别接左右闸门电动机控制单元和液压启闭机的输入端，左右闸门电动机控制单元的输出端分别接液压启闭机的输入端，液压启闭机的输出端接输入选通开关的输入端，输入选通开关的输出端接现地控制电路的输入端。

所述现地控制电路包括继电器控制电路、闸门开度显示器和PLC控制电路。

所述液压启闭机包括左右闸门传感器和油路电磁阀。