一种大中型液压闸门的双纠偏控制系统技术领域
本实用新型属于闸门控制技术领域，具体涉及一种大中型液压闸门的双纠偏控制系统。
背景技术
闸门是水利工程中重要的蓄/排控制设备。大中型闸门因为跨度宽、质量大多采用液压系统作为伺服动力。现行液压闸门的启闭控制技术方案多采用“开度/行程传感器+闸控PLC自动化组件+通讯总线”的基本结构。核心功能逻辑可以简述为：以“开度/行程传感器”建立启闭状态感知、以“PLC工业自动化模块/组件”建立管理逻辑、以“通讯总线”建立信号交互。该技术方案控制精度高、反映迅速能够较好地满足闸门的启闭管理需求，大大减轻“水工”的劳动强度和操作繁琐程度，现阶段应用已十分广泛。但是现有的技术方案还是存在以下问题：
现有的技术方案系统结构耦合过紧，基于PLC系统的“液压闸门控制技术方案”必须通过“中央处理器单元”执行状态检测、发出控制指令、实现状态调整。整个控制链路中任何一处单点故障均可能造成闸门控制失效，引发事故；
现有的技术方案传感器部件较脆弱，基于PLC系统的“液压闸门控制技术方案”主要通过“开度/行程传感器”检测闸门的开度(瞬时位置)、行程(运行距离)、平衡(左右行程差)，此类传感器通过编码器变送电流信号，存在器件老化、信号衰减、易受环境干扰和雷击损坏等问题，一旦发生故障闸门就无法正常启闭，存在一定风险。
实用新型内容
本实用新型的目的在于：针对现有技术的闸门控制领域中存在的问题，提供一种大中型液压闸门的双纠偏控制系统，包括基于PLC的纠偏系统和机械式纠偏系统，基于PLC纠偏系统控制简单方便，机械式纠偏系统安全可靠，通过将两种系统相结合，使得闸门控制更加安全。
为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
一种大中型液压闸门的双纠偏控制系统，包括闸门，动力控制装置，电源装置，
还包括检测闸门开度行程的开度行程传感器，开度行程传感器与PLC控制装置连接，PLC控制装置通过第一换向开关与电源装置连接，并同时与动力控制装置连接；
以及与闸门的行程钢索连接的机械式纠偏装置，机械式纠偏装置两端设置有检测开关，用于将机械式纠偏装置的位移信号转换成电信号，检测开关与旁路控制电路连接，旁路控制电路经第一换向开关与电源装置连接，旁路控制电路同时与动力控制装置连接。
优选地，所述的动力控制装置包括控制闸门升降换向阀的换向阀继电器，以及控制闸门动作的油缸节流阀继电器；
PLC控制装置分别与换向阀继电器、油缸节流阀继电器连接；
所述的旁路控制电路包括用于闸门升降换向的第二换向开关，换向阀继电器经第二换向开关与切换电源的第一换向开关连接；检测开关与油缸节流阀继电器串联后与切换电源的第一换向开关连接。
进一步优选地，所述的换向阀继电器包括上升换向阀继电器和下降换向阀继电器，上升换向阀继电器和下降换向阀继电器，分别连接第二换向开关。
进一步优选地，所述的检测开关包括设置机械式纠偏装置一端左检测开关和另一端的右检测开关，油缸节流阀继电器包括左油缸节流阀继电器和右油缸节流阀继电器，左检测开关与左油缸节流阀继电器串联后与第一换向开关连接，右检测开关与右油缸节流阀继电器串联后与第一换向开关连接。
由于采用了上述技术方案，本实用新型的有益效果是：
本实用新型的大中型液压闸门的双纠偏控制系统，采用传感器检测及PLC控制作为基于PLC的智能纠偏控制系统，采用机械式纠偏装置及旁路控制电路作为机械式纠偏控制系统，智能纠偏系统控制简单方便，机械式纠偏系统安全可靠，通过将两种系统相结合，使得闸门控制更加安全。
附图说明
图1是本实用新型的双纠偏控制系统电路简图。
图2是本实用新型的机械式纠偏装置结构简图。
图3是本实用新型的机械式纠偏装置运行原理图。
附图标记：
100-机械式纠偏装置，101-AⅡ轮，102-AⅠ轮，103-AⅢ轮，104-AⅣ轮，105-BⅡ轮，106-BⅠ轮，107-BⅢ轮，108-BⅣ轮，109-拉簧，110-平衡梁，110a-滑槽，111-连接链条，112-张紧轮，201-左检测开关，202-右检测开关，300-旁路控制电路，301-第二换向开关，400-动力控制装置，401-上升换向阀继电器，402-下降换向阀继电器，403-左油缸节流阀继电器，404-右油缸节流阀继电器，500-电源装置，501-第一换向开关，600-PLC控制装置，601-开度行程传感器，701-左行程钢索，702-右行程钢索。
具体实施方式
参照图1，本实用新型的一种大中型液压闸门的双纠偏控制系统，包括闸门(图未示)，动力控制装置400和电源装置500。
还包括检测闸门开度行程的开度行程传感器601，开度行程传感器601与PLC控制装置600连接，PLC控制装置600通过第一换向开关501与电源装置500连接，并同时与动力控制装置400连接。其中，动力控制装置400包括控制闸门升降换向阀的换向阀继电器401、402，以及控制闸门动作的油缸节流阀继电器403、404；PLC控制装置600分别与换向阀继电器401、402、油缸节流阀继电器403、404连接。通过开度行程传感器601以及PLC控制装置600，形成可检测闸门运行偏差的智能纠偏控制系统。
双纠偏控制系统还包括与闸门的行程钢索701、702连接的机械式纠偏装置100，机械式纠偏装置100两端设置有检测开关201、202，用于将机械式纠偏装置100的位移信号转换成电信号，检测开关201、202与旁路控制电路300连接，旁路控制电路300经第一换向开关501与电源装置500连接，旁路控制电路300同时与动力控制装置400连接。
所述的旁路控制电路300包括用于闸门升降换向的第二换向开关301，换向阀继电器401、402经第二换向开关301与切换电源的第一换向开关501连接；检测开关201、202与油缸节流阀继电器403、404串联后与切换电源的第一换向开关501连接。
换向阀继电器401、402包括上升换向阀继电器401和下降换向阀继电器402，上升换向阀继电器401和下降换向阀继电器402，分别连接第二换向开关301。检测开关201、202包括设置机械式纠偏装置100一端左检测开关201和另一端的右检测开关202，油缸节流阀继电器403、404包括左油缸节流阀继电器403和右油缸节流阀继电器404，左检测开关201与左油缸节流阀继电器403串联后与第一换向开关501连接，右检测开关202与右油缸节流阀继电器404串联后与第一换向开关501连接。
由机械式纠偏装置100和旁路控制电路300连接形成能够检测闸门运行的机械式纠偏系统。平时运行时，将第一换向开关501打到PLC控制装置600一端，实现基于PLC的智能控制系统。当PLC控制装置600或者开度行程传感器601出现故障时，即可将第二换向开关301打到机械式纠偏装置100端，实现机械式纠偏，保证闸门的正常运行。
基于PLC的智能纠偏控制系统，主要是依靠开度行程传感器601检测闸门运行过程中的偏差，然后传输到PLC控制装置600，由PLC控制装置600纠正控制动力控制装置400的信号，进而纠正闸门运行过程中的偏差。
而机械式纠偏控制系统，主要是依靠机械式纠偏装置100检测闸门运行过程中的偏差，然后放大后输出，触动机械式纠偏装置100两端的检测开关201、202，检测开关201、202断开时，则对应的油缸节流阀继电器403、404也断电，从而闸门对应侧失去动力，闸门平衡后，机械式纠偏装置100则不会输出偏差，检测开关201、202闭合，对应的油缸节流阀继电器403、404又继续动作，使得闸门重新回到平衡运行的状态。
机械式纠偏装置100的偏差输出原理为：
参照图2，图3，机械式纠偏装置100包括同轴固定的AⅠ轮102和AⅡ轮101，及同轴固定的AⅢ轮103和AⅣ轮104，左行程钢索701缠绕在AⅠ轮102上，AⅡ轮101和AⅢ轮103的外圆边缘均设置有齿部，并通过齿部相互啮合；以及同轴固定的BⅠ轮106和BⅡ轮105，及同轴固定的BⅢ轮107和BⅣ轮108，右行程钢索702以相对AⅠ轮102同一侧的缠绕在BⅠ轮106上，BⅡ轮105和BⅢ轮107的外圆边缘均设置有齿部，并通过齿部相互啮合，BⅠ轮106的半径和AⅠ轮102的半径相等，BⅡ轮105的半径和AⅡ轮101的半径相等。AⅠ轮102和BⅠ轮106的缠绕表面均刻槽，以保证钢索等径卷绕排列。
平衡梁110一侧设置有滑槽110a，BⅢ轮107和BⅣ轮108的传动轴穿过平衡梁110的滑槽110a，以可转动的方式固定设置；AⅢ轮103和AⅣ轮104以可转动的方式固定在平衡梁110另一侧，并在该侧端部设置有拉簧109将AⅢ轮103与AⅡ轮101保持啮合状态；AⅣ轮104和BⅣ轮108上套设有保持AⅣ轮104和BⅣ轮108同步转动的连接链条111。所述的连接链条111还可以采用有齿皮带代替。
为了使得连接链条111始终具有足够的张力，所述的AⅣ轮104和BⅣ轮108之间还设置有张紧连接链条111的张紧轮112。
当左行程钢索701和右行程钢索702之间出现行程差Ln时，将导致等径轮AⅠ轮102和BⅠ轮106转动出现差角∠N，AⅠ轮102和BⅠ轮106顺时针转动，AⅠ轮102比BⅠ轮106超前∠N。
因AⅠ轮102和AⅡ轮101同轴固定，BⅠ轮106和BⅡ轮105同轴固定，所以同时导致AⅡ轮101和BⅡ轮105转动出现差角∠N。AⅡ轮101顺时针转动时，由于AⅡ轮101和AⅢ轮103相互啮合，则AⅡ轮101向AⅢ轮103施加带动其转动动力；但是，由于BⅠ轮106和BⅡ轮105均为保持相对静止的，则与BⅡ轮105相互啮合的BⅢ轮107也是相对静止的，与BⅢ轮107同轴固定的BⅣ轮108也是相对静止的，BⅣ轮108和AⅣ轮104通过连接链条111张紧，保持同步转动，当BⅣ轮108静止时，AⅣ轮104也是相对静止的，与AⅣ轮104同轴固定AⅢ轮103也是相对静止的，由于AⅡ轮101向AⅢ轮103施加带动其逆时针转动的动力，在AⅢ轮103不会转动的情况下，只能带动AⅢ轮103以AⅡ轮101的圆心为圆心沿AⅡ轮101边缘顺时针移动，AⅢ轮103移动时，则可以带动平衡梁110向左移动，且平衡梁110的移动距离为Lx，其关系如下：
L x = c o s ( L n 2 × R 1 ) × s i n ( L n 2 × R 1 ) × 2 × ( R 1 + R 2 ) ; ]]>
式中，R1为AⅠ轮102和BⅠ轮106的半径，R2为AⅡ轮101和BⅡ轮105的半径。
从上述关系中，可以看出：左右钢索行程差Ln一定的情况下，AⅠ轮102和BⅠ轮106半径R1越小，∠N角度放大越显著。左右钢索行程差Ln、AⅠ轮102和BⅠ半径R1均为定值的情况下，AⅡ轮101和BⅡ半径R2越大，偏角通过平衡梁110转化出的左右平移距离Lx越长。
因此，为了实现对左右钢索行程差Ln的放大，一般AⅠ轮102的半径小于AⅡ轮101的半径，BⅠ轮106的半径小于BⅡ轮105的半径。
当AⅠ轮102和BⅠ轮106顺时针转动，AⅠ轮102比BⅠ轮106滞后∠N时，则AⅠ轮102相对于BⅠ轮106静止，BⅠ轮106转动时带动BⅡ轮105转动，BⅡ轮105转动带动与之啮合的BⅢ轮107逆时针转动，BⅢ轮107转动带动同轴固定的BⅣ轮108转动，由于AⅠ轮102相对于静止，则AⅡ轮101、AⅢ轮103和AⅣ轮104也是相对静止的。BⅣ轮108逆时针转动时，则通过连接链条111带动AⅣ轮104和AⅢ轮103以AⅡ轮101的圆心为圆心，沿AⅡ轮101的边缘逆时针移动，AⅢ轮103移动时，则可以带动平衡梁110向右移动。