閘門啟閉機控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及一種閘門啟閉機控制系統。
【背景技術】
[0002] 變頻器作為一種高效的電動機電源驅動設備，由于控制性能、速度控制范圍、效率 及維修性能方面的優越性，以及節能、效率高、保護功能等優點，現已廣泛在工業生產中并 將陸續應用在閘門自動化控制系統中。
[0003] 目前國內閘門自動化控制系統的實現方式主要有以下幾種類型：
[0004] 1)采用數字式電動機保護測控裝置實現（典型產品：國電南京自動化股份有限公 司的PSM400數字式電動機保護測控裝置）；
[0005] 2)采用開度荷重儀、電量智能儀表實現；
[0006] 3)基于PLC控制器實現。帶以太網接口的PLC，綜合顯示控制屏（觸摸屏），電氣 主回路、控制回路設備，自動化元器件等構成。
[0007] 根據以上組成發現，開度荷重儀只能對閘門系統進行測控，而缺少對主電機的保 護；變頻器設備卻和以上設備功能相反。基于PLC構建的自動化系統存在成本較高、系統復 雜、二次開發工作量大等缺點。
【發明內容】
[0008] 本實用新型要解決的技術問題是現有的基于PLC構建的閘門自動化控制系統成 本高、系統復雜、二次開發工作量大、閘門啟閉機運行速度不可調。
[0009] 為解決上述技術問題，本實用新型采用的技術方案是：閘門啟閉機控制系統，包括 信號采集單元、控制運算單元、執行單元和反饋單元；所述信號采集單元包括閘門開度傳感 器和荷重傳感器；所述控制運算單元的輸入端連接信號采集單元的輸出端，控制單元的輸 出端連接執行單元的輸入端，所述控制運算單元采用pid控制可編程模塊；執行單元的輸 出端連接反饋單元的輸入端，執行單元包括變頻調速系統和通過變頻調速系統控制運轉的 電機；反饋單元的輸入端連接變頻調速系統的輸出端，反饋單元的輸出端連接控制運算單 元的輸入端。
[0010] 該啟閉機控制裝置，解決現有裝置、尤其是數字式電動機保護裝置不具備閘門開 度監測、荷重監測保護及閘門運行調速等功能的不足，通過本裝置可實現具備閘門開度與 荷重實時監控、啟閉電機監控保護、調速等一體化功能。不同于傳統的基于PLC構建的自動 化系統結構，該裝置通過變頻器控制閘門啟閉機啟動，電機電壓采用數字自動斜坡補償技 術，電機緩步升速時系統機械沖擊小，能顯著延長控制元件及電機機械的壽命，并以標準的 MODBUS通訊協議與觸摸屏和上位機通訊同時能夠有效降低成本、提高效率。
[0011] 進一步，所述控制運算單元采用可編程多功能擴展卡，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通訊接口和外設的觸摸屏依次交互連接，外設的觸摸屏通過 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連接至可編程多功能擴展卡模擬量輸入端 子，并通過RS-485通訊接口上傳至觸摸屏，供可編程多功能擴展卡在程序執行時做信號判 斷以發出相應的控制命令，觸摸屏給出啟動及正反轉信號到可編程多功能擴展卡，可編程 多功能擴展卡接到命令后控制執行單元的變頻調速系統。可編程多功能擴展卡是一種集成 了可編程控制器PLC功能的擴展卡（也稱用戶可編程擴展卡）。用戶可安裝該擴展卡到變 頻器上，進行自由編程，以實現所需的控制與驅動特性。該卡與變頻器在邏輯設計上無縫連 接，可使得PLC編程對變頻器的控制更簡單更快捷，相比獨立的PLC+變頻器的組合更有性 能優勢，本PLC卡支持高達8K的用戶程序空間，極大地滿足了用戶的工藝需求。
[0012] 進一步，所述反饋單元包括電機速度傳感器、閘門開度傳感器和電機溫度傳感器， 前述傳感器的輸出信號均通過模擬量輸入/輸出端子輸入控制運算單元內。反饋單元將檢 測的信號傳遞給控制運算單元，Pid控制器根據該信息對電機轉速和變頻器的工作狀態進 行實時的調控，達到精確的控制效果，此外，電機溫度過高存在安全隱患，設置溫度傳感器 可以克服這種危險，在溫度過高時直接停止電機的工作。
[0013] 本實用新型的優點是：以變頻器和可編程多功能擴展卡為控制核心的啟閉機控制 裝置，可以實時控制，還具有啟閉力矩大，節能效果顯著，機械沖擊小，運行安全可靠，操作 簡單等優點，可滿足不同工況的應用場合；實現了低成本、功能一體化，技術先進，具有較 高的推廣價值，達到了預期目標。
【附圖說明】
[0014] 圖1是本實用新型的結構示意圖。
[0015] 圖2是本實用新型閘門控制的流程圖（上升）。
[0016] 圖3是本實用新型閘門控制的流程圖（下降）。
【具體實施方式】
[0017] 下面結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0018] 如圖1-3所示，本實用新型包括信號采集單元、控制運算單元、執行單元和反饋單 元；所述信號采集單元包括閘門開度傳感器和荷重傳感器；所述控制運算單元的輸入端連 接信號采集單元的輸出端，控制單元的輸出端連接執行單元的輸入端，所述控制運算單元 采用pid控制可編程模塊；執行單元的輸出端連接反饋單元的輸入端，執行單元包括變頻 調速系統和通過變頻調速系統控制運轉的電機；反饋單元的輸入端連接變頻調速系統的輸 出端，反饋單元的輸出端連接控制運算單元的輸入端。所述控制運算單元采用可編程多功 能擴展卡，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通訊接口和外設的觸摸屏 依次交互連接，外設的觸摸屏通過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連接至可 編程多功能擴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 能擴展卡在程序執行時做信號判斷以發出相應的控制命令，觸摸屏給出啟動及正反轉信號 到可編程多功能擴展卡，可編程多功能擴展卡接到命令后控制執行單元的變頻調速系統。 所述反饋單元包括電機速度傳感器、閘門開度傳感器和電機溫度傳感器，前述傳感器的輸 出信號均通過模擬量輸入/輸出端子輸入控制運算單元內。
[0019] 以啟閉機由兩組卷筒組成為例進行分析，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量裝置和壓力傳感器用于檢測閘門的高度和荷重，當兩 吊點高度差大于5mm或者荷重差大于50噸時，控制系統將報警，停止變頻器和電機。除此 之外，變頻器還提供了 PT100電機溫度報警等。可編程多功能擴展卡可編程卡是一款集成 PLC功能的擴展卡，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，進行變 頻器運行狀態的監視，并在該裝置中集成的觸摸屏進行實時監視，還可以訪問一些變頻器 內部的特殊變量，使其比傳統的PLC加變頻器的組合更具優勢。
[0020] 閘門控制采用常規控制方式---本地操作。在柜門上裝有主令控制按鈕用于設備 的起停操作，