閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 變頻器作為一種高效的電動(dòng)機(jī)電源驅(qū)動(dòng)設(shè)備，由于控制性能、速度控制范圍、效率 及維修性能方面的優(yōu)越性，以及節(jié)能、效率高、保護(hù)功能等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)已廣泛在工業(yè)生產(chǎn)中并 將陸續(xù)應(yīng)用在閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)中。
[0003] 目前國(guó)內(nèi)閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)方式主要有以下幾種類型：
[0004] 1)采用數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置實(shí)現(xiàn)（典型產(chǎn)品：國(guó)電南京自動(dòng)化股份有限公 司的PSM400數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)測(cè)控裝置）；
[0005] 2)采用開度荷重儀、電量智能儀表實(shí)現(xiàn)；
[0006] 3)基于PLC控制器實(shí)現(xiàn)。帶以太網(wǎng)接口的PLC，綜合顯示控制屏（觸摸屏），電氣 主回路、控制回路設(shè)備，自動(dòng)化元器件等構(gòu)成。
[0007] 根據(jù)以上組成發(fā)現(xiàn)，開度荷重儀只能對(duì)閘門系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)控，而缺少對(duì)主電機(jī)的保 護(hù)；變頻器設(shè)備卻和以上設(shè)備功能相反?；赑LC構(gòu)建的自動(dòng)化系統(tǒng)存在成本較高、系統(tǒng)復(fù) 雜、二次開發(fā)工作量大等缺點(diǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是現(xiàn)有的基于PLC構(gòu)建的閘門自動(dòng)化控制系統(tǒng)成 本高、系統(tǒng)復(fù)雜、二次開發(fā)工作量大、閘門啟閉機(jī)運(yùn)行速度不可調(diào)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案是：閘門啟閉機(jī)控制系統(tǒng)，包括 信號(hào)采集單元、控制運(yùn)算單元、執(zhí)行單元和反饋單元；所述信號(hào)采集單元包括閘門開度傳感 器和荷重傳感器；所述控制運(yùn)算單元的輸入端連接信號(hào)采集單元的輸出端，控制單元的輸 出端連接執(zhí)行單元的輸入端，所述控制運(yùn)算單元采用pid控制可編程模塊；執(zhí)行單元的輸 出端連接反饋單元的輸入端，執(zhí)行單元包括變頻調(diào)速系統(tǒng)和通過變頻調(diào)速系統(tǒng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)的 電機(jī)；反饋單元的輸入端連接變頻調(diào)速系統(tǒng)的輸出端，反饋單元的輸出端連接控制運(yùn)算單 元的輸入端。
[0010] 該啟閉機(jī)控制裝置，解決現(xiàn)有裝置、尤其是數(shù)字式電動(dòng)機(jī)保護(hù)裝置不具備閘門開 度監(jiān)測(cè)、荷重監(jiān)測(cè)保護(hù)及閘門運(yùn)行調(diào)速等功能的不足，通過本裝置可實(shí)現(xiàn)具備閘門開度與 荷重實(shí)時(shí)監(jiān)控、啟閉電機(jī)監(jiān)控保護(hù)、調(diào)速等一體化功能。不同于傳統(tǒng)的基于PLC構(gòu)建的自動(dòng) 化系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，該裝置通過變頻器控制閘門啟閉機(jī)啟動(dòng)，電機(jī)電壓采用數(shù)字自動(dòng)斜坡補(bǔ)償技 術(shù)，電機(jī)緩步升速時(shí)系統(tǒng)機(jī)械沖擊小，能顯著延長(zhǎng)控制元件及電機(jī)機(jī)械的壽命，并以標(biāo)準(zhǔn)的 MODBUS通訊協(xié)議與觸摸屏和上位機(jī)通訊同時(shí)能夠有效降低成本、提高效率。
[0011] 進(jìn)一步，所述控制運(yùn)算單元采用可編程多功能擴(kuò)展卡，包括模擬量輸入/輸出端 子、RS485、PID控制器；開度傳感器和荷重傳感器的信號(hào)通過模擬量輸入/輸出端子輸入 RS485和PID控制器；RS-485通訊接口和外設(shè)的觸摸屏依次交互連接，外設(shè)的觸摸屏通過 RS-485通訊接口電連接PID控制器；PID控制器的輸出端與執(zhí)行單元的輸入端連接；閘門 開度傳感器與荷重傳感器的輸出的模擬量信號(hào)連接至可編程多功能擴(kuò)展卡模擬量輸入端 子，并通過RS-485通訊接口上傳至觸摸屏，供可編程多功能擴(kuò)展卡在程序執(zhí)行時(shí)做信號(hào)判 斷以發(fā)出相應(yīng)的控制命令，觸摸屏給出啟動(dòng)及正反轉(zhuǎn)信號(hào)到可編程多功能擴(kuò)展卡，可編程 多功能擴(kuò)展卡接到命令后控制執(zhí)行單元的變頻調(diào)速系統(tǒng)。可編程多功能擴(kuò)展卡是一種集成 了可編程控制器PLC功能的擴(kuò)展卡（也稱用戶可編程擴(kuò)展卡）。用戶可安裝該擴(kuò)展卡到變 頻器上，進(jìn)行自由編程，以實(shí)現(xiàn)所需的控制與驅(qū)動(dòng)特性。該卡與變頻器在邏輯設(shè)計(jì)上無縫連 接，可使得PLC編程對(duì)變頻器的控制更簡(jiǎn)單更快捷，相比獨(dú)立的PLC+變頻器的組合更有性 能優(yōu)勢(shì)，本PLC卡支持高達(dá)8K的用戶程序空間，極大地滿足了用戶的工藝需求。
[0012] 進(jìn)一步，所述反饋單元包括電機(jī)速度傳感器、閘門開度傳感器和電機(jī)溫度傳感器， 前述傳感器的輸出信號(hào)均通過模擬量輸入/輸出端子輸入控制運(yùn)算單元內(nèi)。反饋單元將檢 測(cè)的信號(hào)傳遞給控制運(yùn)算單元，Pid控制器根據(jù)該信息對(duì)電機(jī)轉(zhuǎn)速和變頻器的工作狀態(tài)進(jìn) 行實(shí)時(shí)的調(diào)控，達(dá)到精確的控制效果，此外，電機(jī)溫度過高存在安全隱患，設(shè)置溫度傳感器 可以克服這種危險(xiǎn)，在溫度過高時(shí)直接停止電機(jī)的工作。
[0013] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是：以變頻器和可編程多功能擴(kuò)展卡為控制核心的啟閉機(jī)控制 裝置，可以實(shí)時(shí)控制，還具有啟閉力矩大，節(jié)能效果顯著，機(jī)械沖擊小，運(yùn)行安全可靠，操作 簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)，可滿足不同工況的應(yīng)用場(chǎng)合；實(shí)現(xiàn)了低成本、功能一體化，技術(shù)先進(jìn)，具有較 高的推廣價(jià)值，達(dá)到了預(yù)期目標(biāo)。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015] 圖2是本實(shí)用新型閘門控制的流程圖（上升）。
[0016] 圖3是本實(shí)用新型閘門控制的流程圖（下降）。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明。
[0018] 如圖1-3所示，本實(shí)用新型包括信號(hào)采集單元、控制運(yùn)算單元、執(zhí)行單元和反饋單 元；所述信號(hào)采集單元包括閘門開度傳感器和荷重傳感器；所述控制運(yùn)算單元的輸入端連 接信號(hào)采集單元的輸出端，控制單元的輸出端連接執(zhí)行單元的輸入端，所述控制運(yùn)算單元 采用pid控制可編程模塊；執(zhí)行單元的輸出端連接反饋單元的輸入端，執(zhí)行單元包括變頻 調(diào)速系統(tǒng)和通過變頻調(diào)速系統(tǒng)控制運(yùn)轉(zhuǎn)的電機(jī)；反饋單元的輸入端連接變頻調(diào)速系統(tǒng)的輸 出端，反饋單元的輸出端連接控制運(yùn)算單元的輸入端。所述控制運(yùn)算單元采用可編程多功 能擴(kuò)展卡，包括模擬量輸入/輸出端子、RS485、PID控制器；開度傳感器和荷重傳感器的信 號(hào)通過模擬量輸入/輸出端子輸入RS485和PID控制器；RS-485通訊接口和外設(shè)的觸摸屏 依次交互連接，外設(shè)的觸摸屏通過RS-485通訊接口電連接PID控制器；PID控制器的輸出 端與執(zhí)行單元的輸入端連接；閘門開度傳感器與荷重傳感器的輸出的模擬量信號(hào)連接至可 編程多功能擴(kuò)展卡模擬量輸入端子，并通過RS-485通訊接口上傳至觸摸屏，供可編程多功 能擴(kuò)展卡在程序執(zhí)行時(shí)做信號(hào)判斷以發(fā)出相應(yīng)的控制命令，觸摸屏給出啟動(dòng)及正反轉(zhuǎn)信號(hào) 到可編程多功能擴(kuò)展卡，可編程多功能擴(kuò)展卡接到命令后控制執(zhí)行單元的變頻調(diào)速系統(tǒng)。 所述反饋單元包括電機(jī)速度傳感器、閘門開度傳感器和電機(jī)溫度傳感器，前述傳感器的輸 出信號(hào)均通過模擬量輸入/輸出端子輸入控制運(yùn)算單元內(nèi)。
[0019] 以啟閉機(jī)由兩組卷筒組成為例進(jìn)行分析，為了維持閘門水平的上升或下降，防止 閘門傾斜，在提升裝置裝有高度測(cè)量裝置和壓力傳感器用于檢測(cè)閘門的高度和荷重，當(dāng)兩 吊點(diǎn)高度差大于5mm或者荷重差大于50噸時(shí)，控制系統(tǒng)將報(bào)警，停止變頻器和電機(jī)。除此 之外，變頻器還提供了 PT100電機(jī)溫度報(bào)警等?？删幊潭喙δ軘U(kuò)展卡可編程卡是一款集成 PLC功能的擴(kuò)展卡，通過該卡與變頻器的無縫連接，除了可以訪問變頻器的功能碼，進(jìn)行變 頻器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)視，并在該裝置中集成的觸摸屏進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)視，還可以訪問一些變頻器 內(nèi)部的特殊變量，使其比傳統(tǒng)的PLC加變頻器的組合更具優(yōu)勢(shì)。
[0020] 閘門控制采用常規(guī)控制方式---本地操作。在柜門上裝有主令控制按鈕用于設(shè)備 的起停操作，