專利名稱：基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，屬大型開啟橋電氣驅(qū)動領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
開啟橋為橋跨結(jié)構(gòu)可以轉(zhuǎn)動或移動的橋梁。當陸地運輸不甚繁忙，河流上有船舶航行而固定式橋梁不能建造在通航凈空以上時，就需要建造活動橋。多建在河流的下游、靠近入?？诔鞘兄兴懡煌ń徊嫣?。開啟橋為永久性建筑，為確保水路交通的暢通,開啟橋?qū)﹄姎怛?qū)動系統(tǒng)的設(shè)計有很高的要求?，F(xiàn)有開啟橋只包含一套電氣驅(qū)動系統(tǒng)，即市電供電、單一的控制器等來完成開啟橋的開閉動作。當市電供電斷電或控制元件發(fā)生故障時，傳統(tǒng)開啟橋就無法及時的恢復(fù)正常工作，影響到橋面上車輛的行駛以及橋下船舶的航行。·

實用新型內(nèi)容本實用新型的目的是提供一種基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，通過采用CPU熱備冗余控制技術(shù)，并通過市電與緊急發(fā)電機雙重供電方式，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。本實用新型的目的是通過如下技術(shù)方案實現(xiàn)的本設(shè)計基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，包括雙電源供電系統(tǒng)、雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)、驅(qū)動系統(tǒng)、冗余控制系統(tǒng)和同步控制，由市電、緊急發(fā)電機組成的雙電源供電系統(tǒng)，經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與馬達驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)連接供電，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)經(jīng)馬達啟動裝置、液壓馬達、比例閥組、液壓油缸與兩片開啟橋面連接驅(qū)動，通過液壓油缸的伸縮實現(xiàn)雙片開啟橋面的開啟或關(guān)閉，正常狀況由市電供電，當市電突發(fā)停電時，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)自動轉(zhuǎn)換至緊急發(fā)電機電源側(cè)為系統(tǒng)提供電源；冗余控制系統(tǒng)包括CPU熱備冗余和現(xiàn)場I/o從站冗余，核心控制器CPU按熱備用模式由主CPU和熱備CPU組成，通過同步光纜連接，現(xiàn)場I/o從站由兩個型號相同的I/O模塊配對組成冗余模塊，主CPU和熱備CPU通過現(xiàn)場總線方式分別與兩個型號相同的I/o從站連接，共同組成冗余模塊對，其中一個模塊對發(fā)生故障，控制器即實施全面控制，確保控制系統(tǒng)無擾動切換。上述同步控制由液壓油缸的位移傳感器輸出與冗余控制系統(tǒng)連接，將位移信號反饋給冗余控制系統(tǒng)，經(jīng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，再控制兩片橋面同步運行。本實用新型電氣控制系統(tǒng)的創(chuàng)新性體現(xiàn)在電源的一備一用、控制系統(tǒng)的冗余以及同步控制。在開啟橋工作過程中，若出現(xiàn)市電停電突發(fā)狀況，系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)換為緊急電源供電，絲毫不會影響開啟橋的正常工作；控制系統(tǒng)采用的CPU熱備冗余，I/O冗余方式，能有效減少系統(tǒng)故障率。本開啟橋兩片橋面有較高的同步精度，同步誤差可控制在2_以內(nèi)，開啟橋作為一種景觀橋，更具有欣賞的美感。本設(shè)計還實現(xiàn)了開啟橋控制的實時監(jiān)控，故障報警和歷史記錄等多種功能，相比以往的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，功能完善、安全可靠、故障率低、通訊靈活、實時性好、維護方便，具有顯著的社會公用效益。

圖I本實用新型驅(qū)動及控制示意圖圖2本實用新型控制系統(tǒng)原理圖
具體實施方案現(xiàn)結(jié)合附圖進一步說明本實用新型是如何實施的如圖I所示，正常情況通過市電Pl供電，當開啟橋運行過程中市電Pl斷電時，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)ATS轉(zhuǎn)換至緊急發(fā)電機P2側(cè)，系統(tǒng)啟動緊急發(fā)電機P2。電源為馬達啟動裝置 Gl、G2和控制系統(tǒng)提供電源，當液壓馬達Ml、M2啟動后，液壓系統(tǒng)為比例閥組Al、A2液壓油，比例閥組通過控制器調(diào)節(jié)開度來調(diào)節(jié)液壓油缸Hl、H2的伸縮，從而實現(xiàn)橋面的開啟或關(guān)閉運行。液壓油缸的位移量通過位移傳感器Yl、Y2將位移信號反饋給控制器CPU，以位移傳感器Yl的位移量為主，計算Y2與Yl的偏差，通過CPU進行PID控制來調(diào)節(jié)位移偏差，從而實現(xiàn)兩個橋面開啟的同步。本設(shè)計控制系統(tǒng)原理如圖2所示，控制器主站按照“熱備冗余”模式運行，有兩個CPU單元，正常狀態(tài)下兩個單元同時處于運行狀態(tài)，CPUl主控制，CPU2為從控制，控制器上電以后，通過同步光纖自動完成同步過程；同步后，CPUl中的部分或全部內(nèi)容實時地交叉加載到CPU2中，加載內(nèi)容包括在線編程、強置數(shù)值、屬性和數(shù)值改變以及程序執(zhí)行結(jié)果等。如果在執(zhí)行某個任務(wù)時，CPUl出現(xiàn)了故障，CPU2便會立即自動接替主控制器，重新執(zhí)行出現(xiàn)故障時的那段任務(wù)。此刻，CPU2使用的輸出映像表數(shù)據(jù)來自于CPUl上一個工作周期的執(zhí)行結(jié)果。但是，如果在用戶將編人的程序下載到控制器之前發(fā)生切換，則該次編輯無效，這樣就防止了由于錯誤的在線編程可能造成的主從控制器故障，保證了系統(tǒng)的安全性。在冗余熱備系統(tǒng)的切換過程中，不會出現(xiàn)數(shù)據(jù)的丟失和突變現(xiàn)象，實現(xiàn)了系統(tǒng)的無擾動切換?？刂浦髡就ㄟ^總線與現(xiàn)場1/0-1、1/0-2連接，1/0-1、1/0-2為型號相同的模塊，包括共同組成冗余模塊對，其模塊包括數(shù)字量輸入、數(shù)字量輸出、模擬量輸入和模擬量輸出，在正常運行過程中，兩個模塊都處于運行狀態(tài)，當一個模塊發(fā)生故障時，CPU會比較輸入或輸出的信號，將發(fā)生故障的模塊進行鈍化，系統(tǒng)仍能通過正常的模塊接收和發(fā)出信號，從而確保系統(tǒng)的正常運行。
權(quán)利要求1.基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，包括雙電源供電系統(tǒng)、雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)、驅(qū)動系統(tǒng)、冗余控制系統(tǒng)和同步控制，其特征在于由市電、緊急發(fā)電機組成的雙電源供電系統(tǒng)，經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與馬達驅(qū)動機構(gòu)和控制系統(tǒng)連接供電，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)經(jīng)馬達啟動裝置、液壓馬達、比例閥組、液壓油缸與兩片開啟橋面連接驅(qū)動，通過液壓油缸的伸縮實現(xiàn)雙片開啟橋面的開啟或關(guān)閉，正常狀況由市電供電，當市電突發(fā)停電時，雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)自動轉(zhuǎn)換至緊急發(fā)電機電源側(cè)為系統(tǒng)提供電源；冗余控制系統(tǒng)包括CPU熱備冗余和現(xiàn)場I/o從站冗余，核心控制器CPU按熱備用模式由主CPU和熱備CPU組成，通過同步光纜連接，現(xiàn)場I/o從站由兩個型號相同的I/O模塊配對組成冗余模塊，主CPU和熱備CPU通過現(xiàn)場總線方式分別與兩個型號相同的I/o從站連接，共同組成冗余模塊對，其中ー個模塊對發(fā)生故障，控制器即實施全面控制，確?？刂葡到y(tǒng)無擾動切換。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，其特征在于同步控制由液壓油缸的位移傳感器輸出與冗余控制系統(tǒng)連接，將位移信號反饋給冗余控制系統(tǒng)，經(jīng)控制系統(tǒng)數(shù)據(jù)處理，再控制兩片橋面同步運行。
專利摘要本實用新型基于冗余控制技術(shù)的開啟橋電氣驅(qū)動系統(tǒng)，屬大型開啟橋電氣驅(qū)動領(lǐng)域，由市電、緊急發(fā)電機組成的雙電源供電系統(tǒng)，經(jīng)雙電源轉(zhuǎn)換開關(guān)分別與驅(qū)動系統(tǒng)和控制系統(tǒng)連接供電，冗余控制系統(tǒng)核心控制器CPU按熱備用模式由主CPU和熱備CPU組成，經(jīng)同步光纜連接，并通過現(xiàn)場總線方式分別與兩個型號相同的I/O從站連接，共同組成冗余模塊對，本創(chuàng)新系統(tǒng)有電源一備一用、控制系統(tǒng)冗余和同步控制設(shè)計特點，在開啟橋工作過程中，若出現(xiàn)市電停電突發(fā)狀況，系統(tǒng)可自動轉(zhuǎn)換為緊急電源供電，不影響開啟橋的正常工作；冗余控制系統(tǒng)能有效確?？刂葡到y(tǒng)無擾動切換，安全可靠、故障率低，并且兩片橋面有較高的同步開啟精度，同步誤差可控制在2mm以內(nèi)。
文檔編號E01D19/00GK202453716SQ20122001016
公開日2012年9月26日 申請日期2012年1月10日 優(yōu)先權(quán)日2012年1月10日
發(fā)明者余巍, 姚超, 張建鋼 申請人:武橋重工集團股份有限公司