一体化微电脑闸门启闭控制柜.pdf

本发明公开了一种一体化微电脑闸门启闭控制柜，微电脑闸门启闭控制系统与智能化闸位仪、荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块连接，智能化闸位仪、荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块通过现场总线与工控触摸平板电脑连接，工控触摸平板电脑通过工业以太网或现场总线与上位机通讯方式连接。本发明结构合理，用户只须根据闸门的结构和启闭电机容量来选择各种型号的微电脑闸门启闭控制柜就可方便地实现闸门的数字控制。

1.  一种一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：包括与闸门启闭机进行一对一控制的微电脑闸门启闭控制系统，微电脑闸门启闭控制系统与智能化闸位仪连接，智能化闸位仪、荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块通过现场总线与工控触摸平板电脑连接，工控触摸平板电脑通过工业以太网或现场总线与上位机通讯方式连接。

2.  根据权利要求1所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：微电脑闸门启闭控制系统设有LED终端数字显示装置、工作状态指示装置、手动控制逻辑装置、工作方式切换装置及故障、极限保护控制装置。

3.  根据权利要求1或2所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：微电脑闸门启闭控制系统与荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块连接。

4.  根据权利要求1或2所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：智能化闸位仪包括绝对旋转编码器，绝对旋转编码器通过电平转换及数据接收装置与微处理器连接，微处理器与输出的三路信号经电平转换隔离输入输出装置，第一路与D/A数据转换模块连接，第二路与外部终端同步串行接口连接，第三路与上位机通讯接口连接；工作电源电路为上述各部件提供电源。

5.  根据权利要求4所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：微处理器是对绝对旋转编码器输出的葛雷码进行二进制译码、进行方向、零位处理、进行扬程-开度计算、上下极限输出处理及指令或凸轮控制输出的微处理器。

6.  根据权利要求4所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：D/A数据转换模块是进行4-20mA输出的模块。

7.  根据权利要求4所述的一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：外部终端同步串行接口是输出闸门开度值、输出升降指令及极限保护信号及外部开关量输入的接口。

一体化微电脑闸门启闭控制柜
技术领域：
本发明涉及一种闸门启闭控制柜。
背景技术：
随着科学技术的快速发展和我国水利信息化事业的不断推进，水利枢纽闸门的启闭控制从原始的现地目测控制逐渐逐步地走向集中数字控制和远程控制。然而，当前实现闸门自动化控制的设备均为针对各个水利枢纽工程专门设计制作，而无通用化成套产品，使工程资金费用投入多，工程周期长，质量难于保证。有碍于我国水利枢纽实现自动化信息化的发展。
发明内容：
本发明的目的在于提供一种结构合理，通用性强、工作效果好的一体化微电脑闸门启闭控制柜。
本发明的技术解决方案是：
一种一体化微电脑闸门启闭控制柜，其特征是：包括与闸门启闭机进行一对一控制的微电脑闸门启闭控制系统，微电脑闸门启闭控制系统与智能化闸位仪、荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块连接，智能化闸位仪、荷重采集模块、水位采集模块及电压电流采集模块通过现场总线与工控触摸平板电脑连接，工控触摸平板电脑通过工业以太网或现场总线与上位机通讯方式连接。
微电脑闸门启闭控制系统设有LED终端数字显示装置、工作状态指示装置、手动控制逻辑装置、工作方式切换装置及故障、极限保护控制装置。
智能化闸位仪包括绝对旋转编码器，绝对旋转编码器通过电平转换及数据接收装置与微处理器连接，微处理器与输出的三路信号经电平转换隔离输入输出装置，第一路与D/A数据转换模块连接，第二路与外部终端同步串行接口连接，第三路与上位机通讯接口连接；工作电源电路为上述各部件提供电源。
微处理器是对绝对旋转编码器输出的葛雷码进行二进制译码、进行方向、零位处理、进行扬程-开度计算、上下极限输出处理及指令或凸轮控制输出的微处理器。
D/A数据转换模块是进行4-20mA输出的模块。
外部终端同步串行接口是输出闸门开度值、输出升降指令及极限保护信号及外部开关量输入的接口。
本发明结构合理，用户只须根据闸门的结构和启闭电机容量来选择各种型号的微电脑闸门启闭控制柜就可方便地实现闸门的数字控制。如用一根网络通讯电缆将所有的控制柜联接起来与一台上位计算机通讯，通过组态软件就可实现闸门计算机自动化监控。本发明是实现闸门自动化控制的理想设备。达到了闸门自动化控制工程的简单化、通用化、产品化。对我国水利信息化的推广普及具有重要的现实意义。
本发明采用分布式控制方案，即使用一台闸门启闭机配置一套微电脑闸门启闭控制柜，有如下优点：
1.系统电缆联接简洁，安装工作简单、工期短。
2.可靠性高，一旦发生故障，其它闸孔照样运行，影响面小，不会像集中控制式出现故障会造成全线崩溃。
3.操作方便，维护简单，即使更换一台启闭控制柜也仅需几十分钟就可搞定。
4.系统扩充方便，增加一个闸门控制点只需增没一个地址号即可。
5.电力拖动控制与自动化监控一体化。集中控制式设计方案将电力拖动控制与自动化监控分为二大部分，这将使整个闸门自动化控制变得复杂，可靠性也由此而得不到保证！
6.通用化，便于产品化生产。
附图说明：
下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。
图1是本发明一个实施例的结构原理图。
图2是本发明分布式控制方案系统结构图。
图3是智能化闸位仪的工作原理框图。
具体实施方式：
一种一体化微电脑闸门启闭控制柜，包括与闸门启闭机1进行一对一控制的微电脑闸门启闭控制系统2，微电脑闸门启闭控制系统与智能化闸位仪3、荷重采集模块4、水位采集模块5及电压电流采集模块6连接，智能化闸位仪3、荷重采集模块4、水位采集模块5及电压电流采集模块6通过现场总线7与工控触摸平板电脑8连接，工控触摸平板电脑8通过工业以太网或现场总线9与上位机18通讯方式连接。
微电脑闸门启闭控制系统设有LED终端数字显示装置、工作状态指示装置、手动控制逻辑装置、工作方式切换装置及故障、极限保护控制装置。
图中闸门启闭机有闸门启闭电机10、闸门电力拖动控制装置11。
本发明设有三种控制方式：1.现地常规手动控制(也称现地手动)；2.现地数字设定控制(也称现地自动)；3.计算机集中控制(也称微机集控)。“现地常规手动控制”为通常的升、降、仃按纽控制；“现地数字设定控制”是指由控制柜面板进行数字定高控制。在正常情况下，使用计算机集中控制方式，而现场手动控制主要用于工程检修及现场紧急控制之用。控制优先级“现地常规手动控制”最高，其次为“现地数字设定控制”和“计算机集中控制”。当进入现地控制时，此时计算机集中控制命令被闭锁，但不影响单元控制器向计算机上送信息。
微电脑闸门启闭控制柜使用控制柜与闸门启闭机1对1的控制方式，与上位计算机采用工业以太网或现场总线式分层分布控制结构，采用当前国际流行的“Ethernet”、“Modbus-RTU”等多种经典通讯协议。既保证了控制的可靠性，又方便了上位计算机使用各种国内外组态软件标配的多种经典通讯协议，实现可靠的网络联接。
微电脑闸门启闭控制柜与上位计算机通讯联接既可以使用有线双绞电缆、光纤也可使用无线传输，灵活实现多种网络的系统联接。
微电脑闸门启闭控制柜根据需要有多种型号供用户选择，不但能实现对闸门启闭的测量控制功能，同时，还能对闸门的荷重、电机的电压、电流、闸门前后水位等多种参数进行监控保护。
微电脑闸门启闭控制柜采用人性化的人机界面，既有直观的LED数码显示，也有触摸屏动态图形触控显示。充分体现高科技带来的以人为本的可靠便利性。
智能化闸位仪包括绝对旋转编码器20，绝对旋转编码器通过电平转换及数据接收装置19与微处理器12连接，微处理器与输出的三路信号经电平转换隔离输入输出装置13，第一路与D/A数据转换模块14连接，第二路与外部终端同步串行接口15连接，第三路与上位机通讯接口16连接；工作电源电路17为上述各部件提供电源。
微处理器是对绝对旋转编码器输出的葛雷码进行二进制译码、进行方向、零位处理、进行扬程-开度计算、上下极限输出处理及指令或凸轮控制输出的微处理器。
D/A数据转换模块是进行4-20mA输出的模块。
外部终端同步串行接口是输出闸门开度值、输出升降指令及极限保护信号及外部开关量输入的接口。
智能化闸位测量仪采用绝对型光电旋转编码器加上微处理器组成。由机械机构将闸门上升或下降的直线运动变为旋转运动，带动智能化闸位测量仪內的绝对型光电旋转编码器，绝对型光电旋转编码器输出对应的葛雷码，由微处理器进行二进制译码后，减去闸门零位值，再根据扬程-开度转换表(由用户根据各闸门的扬程-开度数据初始预置)、每转开度值等数据计算闸门的实际开度。比较闸门开度值，产生上、下极限信号。最后将闸门开度值分多种方式经多路输出。第一路经D/A转换为4-20mA后送出。第二路把开度数据和上下极限位置、升降指令信号由时钟同步后串行输出至LED终端显示控制仪，同时，将LED终端显示控制仪的外部开关量信号输入给微处理器。通过随机配套的软件设置，该路输出还可供KDY-闸门开度仪和PLC可编程控制器的I/O口接收16位的开度信号。第三路通过异步串行通讯口组成RS-232/485或CAN等现场总线现与上位计算机或PLC可编程控制器等外部设备通讯。
智能化闸位测量仪(通过随机配套的软件设置)由二种工作方式：“指令控制”与“凸轮控制”。当在“指令控制”方式下，可由上位机或PLC进行闸门的上升、下降指令控制。当在“凸轮控制”方式下，通过设定行程控制表，可作为一个凸轮控制器使用，任意控制四路开关量输出。