專利名稱：一體化微電腦閘門啟閉控制柜的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種閘門啟閉控制柜。
背景技術：
隨著科學技術的快速發展和我國水利信息化事業的不斷推進，水利樞紐閘門的啟 閉控制從原始的現地目測控制逐漸逐步地走向集中數字控制和遠程控制。然而，當前實現 閘門自動化控制的設備均為針對各個水利樞紐工程專門設計制作，而無通用化成套產品， 使工程資金費用投入多，工程周期長，質量難于保證。有礙于我國水利樞紐實現自動化信息 化的發展。
發明內容
本發明的目的在于提供一種結構合理，通用性強、工作效果好的一體化微電腦閘 門啟閉控制柜。本發明的技術解決方案是一種一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是包括與閘門啟閉機進行一對一控 制的微電腦閘門啟閉控制系統，微電腦閘門啟閉控制系統與智能化閘位儀、荷重采集模塊、 水位采集模塊及電壓電流采集模塊連接，智能化間位儀、荷重采集模塊、水位采集模塊及電 壓電流采集模塊通過現場總線與工控觸摸平板電腦連接，工控觸摸平板電腦通過工業以太 網或現場總線與上位機通訊方式連接。微電腦閘門啟閉控制系統設有LED終端數字顯示裝置、工作狀態指示裝置、手動 控制邏輯裝置、工作方式切換裝置及故障、極限保護控制裝置。智能化間位儀包括絕對旋轉編碼器，絕對旋轉編碼器通過電平轉換及數據接收裝 置與微處理器連接，微處理器與輸出的三路信號經電平轉換隔離輸入輸出裝置，第一路與 D/A數據轉換模塊連接，第二路與外部終端同步串行接口連接，第三路與上位機通訊接口連 接；工作電源電路為上述各部件提供電源。微處理器是對絕對旋轉編碼器輸出的葛雷碼進行二進制譯碼、進行方向、零位處 理、進行揚程_開度計算、上下極限輸出處理及指令或凸輪控制輸出的微處理器。D/A數據轉換模塊是進行4_20mA輸出的模塊。外部終端同步串行接口是輸出閘門開度值、輸出升降指令及極限保護信號及外部 開關量輸入的接口。本發明結構合理，用戶只須根據閘門的結構和啟閉電機容量來選擇各種型號的微 電腦閘門啟閉控制柜就可方便地實現閘門的數字控制。如用一根網絡通訊電纜將所有的控 制柜聯接起來與一臺上位計算機通訊，通過組態軟件就可實現間門計算機自動化監控。本 發明是實現閘門自動化控制的理想設備。達到了閘門自動化控制工程的簡單化、通用化、產 品化。對我國水利信息化的推廣普及具有重要的現實意義。本發明采用分布式控制方案，即使用一臺閘門啟閉機配置一套微電腦閘門啟閉控制柜，有如下優點1.系統電纜聯接簡潔，安裝工作簡單、工期短。2.可靠性高，一旦發生故障，其它閘孔照樣運行，影響面小，不會像集中控制式出 現故障會造成全線崩潰。3.操作方便，維護簡單，即使更換一臺啟閉控制柜也僅需幾十分鐘就可搞定。4.系統擴充方便，增加一個閘門控制點只需增沒一個地址號即可。5.電力拖動控制與自動化監控一體化。集中控制式設計方案將電力拖動控制與自 動化監控分為二大部分，這將使整個間門自動化控制變得復雜，可靠性也由此而得不到保 證！6.通用化，便于產品化生產。
下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。圖1是本發明一個實施例的結構原理圖。圖2是本發明分布式控制方案系統結構圖。圖3是智能化閘位儀的工作原理框圖。
具體實施例方式一種一體化微電腦閘門啟閉控制柜，包括與閘門啟閉機1進行一對一控制的微電 腦閘門啟閉控制系統2，微電腦閘門啟閉控制系統與智能化閘位儀3、荷重采集模塊4、水位 采集模塊5及電壓電流采集模塊6連接，智能化間位儀3、荷重采集模塊4、水位采集模塊5 及電壓電流采集模塊6通過現場總線7與工控觸摸平板電腦8連接，工控觸摸平板電腦8 通過工業以太網或現場總線9與上位機18通訊方式連接。微電腦閘門啟閉控制系統設有LED終端數字顯示裝置、工作狀態指示裝置、手動 控制邏輯裝置、工作方式切換裝置及故障、極限保護控制裝置。圖中閘門啟閉機有閘門啟閉電機10、閘門電力拖動控制裝置11。本發明設有三種控制方式1.現地常規手動控制(也稱現地手動)；2.現地數字 設定控制(也稱現地自動)；3.計算機集中控制(也稱微機集控)。“現地常規手動控制” 為通常的升、降、仃按紐控制；“現地數字設定控制”是指由控制柜面板進行數字定高控制。 在正常情況下，使用計算機集中控制方式，而現場手動控制主要用于工程檢修及現場緊急 控制之用。控制優先級“現地常規手動控制”最高，其次為“現地數字設定控制”和“計算機 集中控制”。當進入現地控制時，此時計算機集中控制命令被閉鎖，但不影響單元控制器向 計算機上送信息。微電腦閘門啟閉控制柜使用控制柜與閘門啟閉機1對1的控制方式，與上位計 算機采用工業以太網或現場總線式分層分布控制結構，采用當前國際流行的“Ethernet”、 "Modbus-RTU"等多種經典通訊協議。既保證了控制的可靠性，又方便了上位計算機使用各 種國內外組態軟件標配的多種經典通訊協議，實現可靠的網絡聯接。微電腦閘門啟閉控制柜與上位計算機通訊聯接既可以使用有線雙絞電纜、光纖也 可使用無線傳輸，靈活實現多種網絡的系統聯接。
微電腦閘門啟閉控制柜根據需要有多種型號供用戶選擇，不但能實現對閘門啟閉 的測量控制功能，同時，還能對閘門的荷重、電機的電壓、電流、閘門前后水位等多種參數進 行監控保護。微電腦閘門啟閉控制柜采用人性化的人機界面，既有直觀的LED數碼顯示，也有 觸摸屏動態圖形觸控顯示。充分體現高科技帶來的以人為本的可靠便利性。智能化間位儀包括絕對旋轉編碼器20，絕對旋轉編碼器通過電平轉換及數據接收 裝置19與微處理器12連接，微處理器與輸出的三路信號經電平轉換隔離輸入輸出裝置13， 第一路與D/A數據轉換模塊14連接，第二路與外部終端同步串行接口 15連接，第三路與上 位機通訊接口 16連接；工作電源電路17為上述各部件提供電源。微處理器是對絕對旋轉編碼器輸出的葛雷碼進行二進制譯碼、進行方向、零位處 理、進行揚程_開度計算、上下極限輸出處理及指令或凸輪控制輸出的微處理器。D/A數據轉換模塊是進行4_20mA輸出的模塊。外部終端同步串行接口是輸出閘門開度值、輸出升降指令及極限保護信號及外部 開關量輸入的接口。智能化間位測量儀采用絕對型光電旋轉編碼器加上微處理器組成。由機械機構將 閘門上升或下降的直線運動變為旋轉運動，帶動智能化間位測量儀內的絕對型光電旋轉編 碼器，絕對型光電旋轉編碼器輸出對應的葛雷碼，由微處理器進行二進制譯碼后，減去閘門 零位值，再根據揚程-開度轉換表(由用戶根據各閘門的揚程-開度數據初始預置)、每轉 開度值等數據計算閘門的實際開度。比較閘門開度值，產生上、下極限信號。最后將閘門開 度值分多種方式經多路輸出。第一路經D/A轉換為4-20mA后送出。第二路把開度數據和 上下極限位置、升降指令信號由時鐘同步后串行輸出至LED終端顯示控制儀，同時，將LED 終端顯示控制儀的外部開關量信號輸入給微處理器。通過隨機配套的軟件設置，該路輸出 還可供KDY-閘門開度儀和PLC可編程控制器的I/O 口接收16位的開度信號。第三路通過 異步串行通訊口組成RS-232/485或CAN等現場總線現與上位計算機或PLC可編程控制器 等外部設備通訊。智能化閘位測量儀(通過隨機配套的軟件設置)由二種工作方式“指令控制”與 “凸輪控制”。當在“指令控制”方式下，可由上位機或PLC進行閘門的上升、下降指令控制。 當在“凸輪控制”方式下，通過設定行程控制表，可作為一個凸輪控制器使用，任意控制四路 開關量輸出。
權利要求
一種一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是包括與閘門啟閉機進行一對一控制的微電腦閘門啟閉控制系統，微電腦閘門啟閉控制系統與智能化閘位儀連接，智能化閘位儀、荷重采集模塊、水位采集模塊及電壓電流采集模塊通過現場總線與工控觸摸平板電腦連接，工控觸摸平板電腦通過工業以太網或現場總線與上位機通訊方式連接。
2.根據權利要求1所述的一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是微電腦閘門啟閉 控制系統設有LED終端數字顯示裝置、工作狀態指示裝置、手動控制邏輯裝置、工作方式切 換裝置及故障、極限保護控制裝置。
3.根據權利要求1或2所述的一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是微電腦閘門 啟閉控制系統與荷重采集模塊、水位采集模塊及電壓電流采集模塊連接。
4.根據權利要求1或2所述的一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是智能化閘位 儀包括絕對旋轉編碼器，絕對旋轉編碼器通過電平轉換及數據接收裝置與微處理器連接， 微處理器與輸出的三路信號經電平轉換隔離輸入輸出裝置，第一路與D/A數據轉換模塊連 接，第二路與外部終端同步串行接口連接，第三路與上位機通訊接口連接；工作電源電路為 上述各部件提供電源。
5.根據權利要求4所述的一體化微電腦間門啟閉控制柜，其特征是微處理器是對絕 對旋轉編碼器輸出的葛雷碼進行二進制譯碼、進行方向、零位處理、進行揚程-開度計算、 上下極限輸出處理及指令或凸輪控制輸出的微處理器。
6.根據權利要求4所述的一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是D/A數據轉換模塊 是進行4-20mA輸出的模塊。
7.根據權利要求4所述的一體化微電腦閘門啟閉控制柜，其特征是外部終端同步串 行接口是輸出閘門開度值、輸出升降指令及極限保護信號及外部開關量輸入的接口。
全文摘要
本發明公開了一種一體化微電腦閘門啟閉控制柜，微電腦閘門啟閉控制系統與智能化閘位儀、荷重采集模塊、水位采集模塊及電壓電流采集模塊連接，智能化閘位儀、荷重采集模塊、水位采集模塊及電壓電流采集模塊通過現場總線與工控觸摸平板電腦連接，工控觸摸平板電腦通過工業以太網或現場總線與上位機通訊方式連接。本發明結構合理，用戶只須根據閘門的結構和啟閉電機容量來選擇各種型號的微電腦閘門啟閉控制柜就可方便地實現閘門的數字控制。
文檔編號G05B19/418GK101859136SQ20101018811
公開日2010年10月13日 申請日期2010年6月1日 優先權日2010年6月1日
發明者王惠平 申請人:王惠平