CN201225880Y - 闸门开度测量装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种大坝闸门自动化控制设备，尤其是一种闸门开度测量装置，包括控制器、位置开关1、位置开关2、接触器、人机对话窗口；位置开关1与计数器组成计数电路；位置开关2与闸门全开或全关位置对应；控制器根据位置开关1输入信号，以及启闭机传动齿数与闸门的直线位移计算公式，计算出闸门开度值，根据位置开关2的输入信号，对计数器清零。解决了常规测量不准确和累积误差的问题，具有测量精度、性价比高的特点，适用于各种闸门开度测量。可以接受远方监控计算机的控制指令，实现闸门的启闭，对闸门启闭高度进行精确的测量和数据共享等功能；本实用新型安装灵活、维护、拆卸方便，使用安全可靠。

Description

闸门开度测量装置

技术领域

本实用新型涉及一种水利、水电行业、防汛泄洪、节水灌溉设施的大坝闸门自动化控制设备，尤其是一种闸门开度测量装置。

背景技术

目前闸门高度测量方法仍采用常规的模式，即在大坝闸门和闸门框之间设置测量装置，测量装置的测量的实际位移与闸门开度值对应，而大坝闸门动辄上百米，这种测量存在着测量误差大、测量设备安装不方便、不便于维护、成本高的弊端，不能满足大坝闸门控制自动化水平的要求。

实用新型内容

本实用新型的目的是：提供一种测量控制精度高、误差小、自动化程度高的闸门开度测量装置。

本实用新型的目的是通过实施下述技术方案來实现的：

一种闸门开度测量装置，其特征在于：包括控制器、位置开关1、位置开关2、人机对话窗口；位置开关1设置于启闭机传动齿轮的上升或下降沿位置，其与控制器的计数器组成计数电路，所采集的启闭机传动齿轮的齿数信号与控制器双向传输；位置开关1的先后位置信号输入控制器，用于判断闸门上身或下降运行方向；安装在启闭机上机械终端位置的位置开关2与闸门全开或全关位置对应，位置开关2的信号输入控制器；控制器与连接的人机对话窗口的信息双向传输，控制器计算闸门开度值输出到人机对话窗口，人机对话窗口的开度设置信号输入到控制器。

也可以通过在闸门电机设置接触器，其采集的闸门电机的上升或下降的信号输入控制器，来判断闸门上身或下降运行方向。

所述位置开关1为两只，错位安装于启闭机传动齿轮相邻两齿的上升或下降沿位置，位置开关1的信号在控制器程序中进行主备处理。

所述控制器包括PLC控制器基本单元、I/O模块、人机单元、通讯接口、浪涌保护器。

所述的控制器输出端口通过RS485通讯口或以太网口与远程控制的微机双向传输信号。

采用本实用新型，位置开关1和计数器组成计数电路，当传动齿轮转动一齿，计数器记录一个数并累加，从而完成齿数的计数，计数值信号输入到控制器中，控制器将齿数转化为闸门的直线位移(开度)计算出闸门开度值。闸门上升接触器、下降接触器(或位置开关1的先后位置)判断电机的正转或反转，为控制器提供开度计数值的加减信号。这样通过测得的齿轮转动齿数以及正反转就可计算得知当前闸门的实际开度。

当需要将闸门升降至任意开度时，通过人机对话窗口(LCD)或与远方监控计算机连接的通讯接口预先设定开度值，控制器将当前实际开度与给定开度进行判断比较，当给定开度>实际开度时，闸门上升；当给定开度<实际开度时，闸门下降。

启闭机上安装的机械终端位置开关2(全开/全关位置处)，作为闸门启闭上下极限的机械限位。

控制器的开度计算程序设置的闸门开度与齿数的计算公式如下：

闸门实际开度＝齿数×k(每齿对应的闸门开度)

每一齿对应闸门的直线位移率定方法是：按比例提升闸门高度，将闸门的开度与齿轮转动的齿数记录下来，通过记录的值换算出系数k(每齿对应的闸门开度)，计算出闸门当前实际开度值。其计算如下：首先测量闸门的当前高度h₀，然后将闸门提升或下降到某一高度h₁，同时记录齿轮的转动齿数r(正向转动n为正，反向转动r为负)，那么k₁＝h₀-h₁/r，同理可测得k₂、k₃……k_n(测试的次数n越多，求得的k值越准确)，所以k＝k₁+k₂+...+k_n/n。

对于弧形门的开度来说，齿数与开度的关系是非线性的，所以要将曲线转换成直线来实现计算。可以采用线性分段拟合方法读取和显示弧形闸门的开度，线性分段数目越多，误差越小，在满足测量要求的情况下，合理地选择线性分段数目。

作为本实用新型的进一步改进，位置开关1错位安装在相邻两齿的上升或下降沿位置，位置开关1的信号进行主备处理，当一只位置开关因安装位置偏移或出现故障时，程序中自动判断并将其屏蔽，并告警提示用户，并自动将另一只位置开关的齿数进行处理，转换为闸门开度。采用这种方法既可以消除累计误差又能实现冗余。

本实用新型安装灵活、方便，便于维护与拆卸。使用安全可靠，具有测量精度、性价比高的特点，可适用于各种闸门开度测量。

附图说明

图示为本实用新型电路方框图。

具体实施方式

如图所示，闸门开度测量装置包括设置有CO(CU/CD)两个控制位(Boolen类型)双向计数器的控制器、位置开关1、位置开关2、接触器；所述位置开关1错位安装于启闭机传动齿轮相邻两齿的上升或下降沿位置，位置开关1的信号在控制器程序中进行主备处理，位置开关1与控制器的计数器组成计数电路，其采集的启闭机传动齿轮的转数信号与控制器双向传输，传动齿轮转动一齿，计数器记录一个数并累加，将齿数值信号输入到控制器中。设置在闸门电机的上升和下降接触器采集闸门电机的上升或下降信号输入到控制器，提供闸门运行方向判断，当闸门上升接触器闭合时，计数器采集的齿数加计数，当闸门下降接触器闭合时，用减计数；或者也可以通过输入控制器的位置开关1的先后位置信号判断闸门运行方向。根据齿数，控制器的开度计算程序计算出闸门开度值，即可得知当前闸门的实际开度。当测量开度在其允许误差范围内时，则认为其开度是正确的。

闸门的位置开关2为与闸门全开或全关位置对应，安装在启闭机机械终端位置，位置开关2信号输入控制器；当位置开关2动作后，相应的电路被切断，启闭机停止运转。再次接通电源时，启动机只向相反的方向运转。闸门全开全关后计数器自动清零，减少累积误差的产生。

控制器与显示器或远程控制微机的信息双向传输，控制器计算的开度值输出到显示器或微机上；当需要将闸门升降至任意开度时，通过与控制器连接的人机对话窗口(LCD)或与远方监控计算机连接的通讯接口预先设定开度值，控制器将当前闸门实际开度与给定开度进行判断比较，当给定开度>实际开度或给定开度<实际开度时，控制器开度计算程序计算出启闭机传动齿轮需要转动的齿数信号输出到计数电路，实现闸门的上升或下降的自动启停。各种参数的设置和查看均通过后台人机接口及仪表的液晶屏进行，方便直观易操作；

上述控制器包括PLC控制器基本单元、I/O模块、人机单元、通讯接口、浪涌保护器。本实用新型装置的核心采用高性能的控制器及标准I/O板，外加相应的信号调理模块，对数据采集及输出控制可灵活变更，可靠性进一步提高，通讯接口可采用现场总线和以太网。

本实用新型采用的位置开关1、位置开关2的信号为开关量，信号不会被干扰；接受远方监控计算机的控制指令，实现闸门的启闭，对闸门启闭高度进行精确的测量和数据共享等功能；可以结合库区水位的变化趋势和闸门的启停设置值，实现闸门的自动启停，防止出现水翻坝、淹没库区设备及下游民用设施的危险。还具有防浪涌及雷击，防误动功能；本装置结构合理，易于维护与使用，具有自动化程度高、运行可靠、控制精度高、误差小、方便直观易操作等特点。非常适宜大坝闸门开度测量。

Claims (5)

1、一种闸门开度测量装置，其特征在于：包括控制器、位置开关1、位置开关2、人机对话窗口；位置开关1设置于启闭机传动齿轮的上升或下降沿位置，其与控制器的计数器组成计数电路，所采集的启闭机传动齿轮的齿数信号与控制器双向传输；位置开关1的先后位置信号输入控制器；安装在启闭机上机械终端位置的位置开关2与闸门全开或全关位置对应，位置开关2的信号输入控制器；控制器与连接的人机对话窗口的信息双向传输，控制器计算闸门开度值输出到人机对话窗口，人机对话窗口的开度设置信号输入到控制器。

2、如权利要求1所述的闸门开度测量装置，其特征在于：在闸门电机设置接触器，其采集的闸门电机的上升或下降的信号输入控制器。

3、如权利要求1或2所述的闸门开度测量装置，其特征在于：所述位置开关1为两只，错位安装于启闭机传动齿轮相邻两齿的上升沿位置或下降沿位置，位置开关1的信号在控制器中进行主备处理。

4、如权利要求1所述的闸门开度测量装置，其特征在于：所述控制器包括PLC控制器基本单元、I/O模块、AI/AO混合模块、人机单元、通讯接口、浪涌保护器。

5、如权利要求1或2所述的闸门开度测量装置，其特征在于：所述的控制器输出端口通过RS485通讯口或以太网口与远程控制的微机双向传输信号。

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