一种气动盾形闸门的控制方法技术

本发明专利技术揭示了一种气动盾形闸门的控制方法，基于负反馈闭环实现，该负反馈闭环由气动盾形闸门接设信号采集单元、PLC控制器及触摸屏构成，其中该信号采集单元实时采集气动盾形闸门及其周边环境的模拟信号和开关信号，并输入PLC控制器，该PLC控制器被动通过触摸屏手动输入参考设定值，并将所接收到的模拟信号与参考设定值比较及预设的逻辑算法处理，输出对应阀门的开关控制。应用本发明专利技术该控制方法，通过PLC控制器中基于偏差比例的积分、微分变换处理并结合PWM调节，随闸门高度距离设定值的变化而自动切换脉冲波形的占空比，实现闸门控制精度的提升，使得闸门之间的误差达到毫米级，确保闸门得以调平。确保闸门得以调平。确保闸门得以调平。

【技术实现步骤摘要】
一种气动盾形闸门的控制方法


[0001]本专利技术涉及一种可实现截流、蓄水泄洪的闸门系统，尤其涉及一种气动操控盾形闸门的控制方法，属于电气应用领域。

技术介绍

[0002]闸门是一种挡水建筑物，用于水坝蓄水、泄水。目前使用的闸门有翻板闸门、橡胶坝、地轴式闸门、弧形闸门等多种门型。
[0003]如专利号CN104018472A所记载的浮体闸门，是现在使用较为广泛的闸门，具备闸门运输、维修、安装方便，具有很好的应用前景，且闸门止水结构长期稳定有效，可避免频繁更换。但同时该闸门亦存在缺陷，该种闸门的开启或者关闭难以精确掌控，而且每个闸门无法独立升降运行。
[0004]现有技术中还有一种利用液压装置控制闸门整体实现上升或者下降，该方案存在以下缺陷，首先液压组件存在油品泄露，导致污染环境的问题，其次，液压装置相对复杂，维护和维修较为困难。
[0005]针对不同的闸门结构，其驱动控制方式各有区别。例如对于浮动式闸门，需要对其气腔进行高精度的充压控制，且通常附带闸门升降限位的附加机构。对于液压驱动式闸门，同样需要配合闸门高度的实时计量，对液压泵进行数字化的精度控制。然而，浮动式闸门由于气腔相关的充放气控制与所在的液态环境易产生冲突，从而闸门高度难于保障精度；而液压泵存在同样的控制精度困扰。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的旨在提出一种气动盾形闸门的控制方法，结合闸门外形构造和驱动方式的变化，高精度地调节气袋的饱满度和闸门高度。
[0007]本专利技术实现上述目的的技术解决方案是，一种气动盾形闸门的控制方法，钢闸门相对基底倾斜设置且在钢闸门背水侧与基底之间的锐角空间内设置气袋，气袋通过气管及阀门与空压机、储气罐相接成闭环气路，其特征在于：所述控制方法基于负反馈闭环实现，所述负反馈闭环由气动盾形闸门接设信号采集单元、PLC控制器及触摸屏构成，其中所述信号采集单元实时采集气动盾形闸门及其周边环境的模拟信号和开关信号，并输入PLC控制器，所述PLC控制器被动通过触摸屏手动输入参考设定值，并将所接收到的模拟信号与参考设定值比较及预设的逻辑算法处理，输出对应阀门的开关控制。
[0008]上述气动盾形闸门的控制方法，进一步地，所述PLC控制器中预载入设有PID算法，所述PID算法由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，且以模拟信号与参考设定值的差值作为PID算法的输入。
[0009]上述气动盾形闸门的控制方法，进一步地，所述阀门为数字式的电磁阀，所述PLC控制器中通过PWM调制方法所得的脉冲信号对阀门进行通断控制。
[0010]上述气动盾形闸门的控制方法，进一步地，所采集的模拟信号至少包括闸门对应
蓄水的水位，钢闸门的倾角或高度，气袋的压力及闭环气路的进气压力。
[0011]上述气动盾形闸门的控制方法，更进一步地，在信号采集单元与PLC控制器之间接设AI模块，用于隔离并向PLC控制器传接采集所得的模拟信号。
[0012]上述气动盾形闸门的控制方法，进一步地，由两个以上钢闸门沿水流宽度方向并排设置复用，各钢闸门对应而设的气袋通过分支管路接入空压机、储气罐，各分支管路中用于通断控制的阀门接入PLC控制器，并与分路标记的各子系统双向信号相连、受控；所述信号采集单元对应各钢闸门独立采集模拟信号并汇总输入PLC控制器。
[0013]与现有技术相比，本专利技术该气动盾形闸门控制方法的应用，其有益效果是：通过PLC控制器中应用基于偏差比例的积分、微分变换处理并结合PWM调节，随闸门高度距离设定值的变化而自动切换脉冲波形的占空比，实现闸门控制精度的提升，使得闸门之间的误差达到毫米级，确保闸门得以调平。
附图说明
[0014]图1是本专利技术气动盾形闸门的侧视结构透视图。
[0015]图2是本专利技术控制方法相关的PLC系统框图。
[0016]图3是本专利技术控制方法中逻辑算法处理的控制趋势示意图。
[0017]图4是本专利技术控制方法一优选实施例的系统拓扑图。
具体实施方式
[0018]以下便结合实施例附图，对本专利技术的具体实施方式作进一步的详述，以使本专利技术技术方案更易于理解、掌握，从而对本专利技术的保护范围做出更为清晰的界定。
[0019]本专利技术设计者针对现有各种闸门及其驱动控制方法的诸多不足，针对已有的闸门结构改型，创新提出了一种气动盾形闸门的控制方法，广泛适用于截流、蓄水泄洪等应用领域，通过进一步优化闸门的启闭驱动，以获得闸门抬升高度的精确可控性。
[0020]如图1所示，上述气动盾形闸门改型后的结构特征概述为：其由基于坝基5装接的闸门气袋总成及与之相接的气管6、空压机组成。这里该闸门气袋总成可能仅设有一套，为单闸门应用模式；也可能是多套合用，为多闸门并排设置、同步受控启闭应用模式。其中任一闸门气袋总成包括钢闸门1，强化橡胶制成的气袋2，安全带3和一对锚固螺栓，该钢闸门1为沿水流向正视为盾形、侧视为弧线形的板体，钢闸门的底端通过主锚固螺栓41与坝基5相接固定，而气袋2呈封闭状设置于钢闸门1背水一侧与坝基5之间靠近两者接合处，且埋设于坝基5之中的气管6与气袋2相连接并受控对气袋2充放气，钢闸门1远离坝基5的顶端腾空，并随气袋2鼓胀而升高、收缩而降低。上述安全带3一端通过副锚固螺栓42与坝基5相接固定、另一端接合于钢闸门1的内侧面。主要用于高强度牵引下限位钢闸门向上翻启的最大幅度。
[0021]该气动盾形闸门中钢闸门作为蓄水、截流的主要功能部件，而河道、水库的水位高低很大程度上取决于钢闸门升高、降低的幅度。本专利技术中该钢闸门的主要驱动方式为气袋的鼓瘪变化，通过灵活的受控充放气和气压监测，能提高闸门升降操控的精度。
[0022]为提升该钢闸门的远程可控性，钢闸门1在背水一侧靠近顶端处设有检测闸门高度的倾角传感器7，而气管6中设有检测进气压力的第一压力表，气袋中设有自检气压的第
二压力表，且倾角传感器和两个压力表远程信号接入上位的控制系统中。
[0023]本专利技术上述气动盾形闸门的控制方法基于负反馈闭环实现，概括而言，该负反馈闭环由气动盾形闸门接设信号采集单元、PLC控制器及触摸屏构成，其中信号采集单元除实时采集气动盾形闸门的上述倾角、气压等模拟信号、开关信号外，还同时采集周边环境包括流量、水位的模拟信号，并输入PLC控制器，该PLC控制器被动通过触摸屏手动输入参考设定值，并将所接收到的模拟信号与参考设定值比较及预设的逻辑算法处理，面向气管中数字式电磁阀输出开关控制。该负反馈闭环的信号流向可参见图2所示的PLC系统框图。其中，信号采集单元与PLC控制器之间还接设有AI模块，用于隔离并向PLC控制器传接采集所得的模拟信号。
[0024]这里，PLC控制器是整个系统的核心处理器件，负责控制对外采集水位、闸门高度、进气压力、气袋压力等模拟量和过压、欠压、空压机启停、故障停机等开关量。而触摸屏为优化人机交互设置。优选实施均选用西门子的系列产品，以保障系统可靠性。
[0025]图2所示系统框图中可见，该PLC控制本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种气动盾形闸门的控制方法，钢闸门相对基底倾斜设置且在钢闸门背水侧与基底之间的锐角空间内设置气袋，气袋通过气管及阀门与空压机、储气罐相接成闭环气路，其特征在于：所述控制方法基于负反馈闭环实现，所述负反馈闭环由气动盾形闸门接设信号采集单元、PLC控制器及触摸屏构成，其中所述信号采集单元实时采集气动盾形闸门及其周边环境的模拟信号和开关信号，并输入PLC控制器，所述PLC控制器被动通过触摸屏手动输入参考设定值，并将所接收到的模拟信号与参考设定值比较及预设的逻辑算法处理，输出对应阀门的开关控制。2.根据权利要求1所述气动盾形闸门的控制方法，其特征在于：所述PLC控制器中预载入设有PID算法，所述PID算法由比例单元P、积分单元I和微分单元D组成，且以模拟信号与参考设定值的差值作为PID算法的输入。3.根据权利要求1所述气动盾形闸门的控制方...

【专利技术属性】
技术研发人员：王勇，王之烁，李芳芳，王春生，
申请(专利权)人：苏州工业职业技术学院，
类型：发明
国别省市：