引黄济青工程闸位测量与控制

宋学功

山东省胶东调水工程寿光管理站，山东 寿光 262700

1 概述

本装置安装完成后，闸门量程为5.12m，误差为±1cm，采用DC12v电源。

2 闸位测量及控制过程

2.1 齿轮传动采集数据

首先要将起动螺杆的上下移动距离转变成旋转的角度，需在启闭机闸室内起动螺杆的侧面安装一个传动齿轮。当启闭机螺杆升落闸门的同时，带动该齿轮旋转，它的旋转角度就可以作为编码器的计数依据。因此，闸位测量的精度主要取决于传动齿轮。限于现场安装等客观原因，传动齿轮不可能做得太大，因此还需要在光电编码器内加装一次齿轮传动装置（通过设计令齿轮传动比为32：1）。

传动齿轮的主要参数为：

1）分度圆直径d k=M/n/π1

=5120/32/3.14

=50.9mm

M—量程，本装置为5120mm；

观察组和对照组均采用标准的化疗方案，对获得CR的急性髓细胞性白血病的缓解后治疗，主要包括表柔红霉素+阿糖胞苷（DA）、高三尖杉酯醇+阿糖胞苷（HA）、米托蒽醌+阿糖胞苷（MA）、阿霉素+阿糖胞苷（AA）及中/大剂量阿糖胞苷（Ara-C）等方案；对获得CR的急性淋巴细胞白血病患者的缓解后治疗，主要包括长春新碱+柔红霉素+环磷酰胺+强的松（VDCP）、足叶乙苷+阿糖胞苷（EA）以及甲氨蝶呤（HD-MTX）等方案。观察组加用十一味参芪片（吉林金恒制药股份有限公司，国药准字Z10900029，0.3 g/片）口服，每日服用3次，每次服4粒。

n—光电编码器内部齿轮传动比（本装置为32：1）。

2）齿数 Z=16。

3）齿厚b=11mm。

4）齿轮压力角。

为使主动齿轮与起动螺杆紧密啮合，二者压力角须一致。本工程取5°（安装时应注意其方向）。

2.2 光电编码、闸位实时显示

2.2.1 格雷码编码

二进制编码方式采用9位格雷码。其优点是具有循环性和反射性，相邻两个代码之间仅有一位取值不同。编码数0-29-1（即0—511）。下表列出部分9位格雷码编码的真值表。

编码数 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1实际闸位（m）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.012 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0.02

3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0.03… …………………………100 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1.00… …………………………200 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2.00… …………………………509 1 0 0 0 0 0 0 1 1 5.09510 1 0 0 0 0 0 0 0 1 5.10511 1 0 0 0 0 0 0 0 0 5.11

在光敏传感器的圆形码盘上沿径向有9道同心码道，每条码道由透光和不透光的扇区相间组成，扇区的透光与否按照格雷码的编码原则来安排设计，当主动齿轮带动码盘旋转时，9个光敏二极管产生9位格雷码，这样就把0-511这些数字转换成了二进制的格雷码了。

2.2.2 数据的处理及显示

此时产生的二进制数据，仍不稳定，因此用四-集成运放LM339和六-反相施密特触发器CD40106进行放大和整形，消除尖峰脉冲和干扰信号，得到标准幅值的矩形波。然后，通过晶体三极管输出，提高了电流驱动能力，同时相当于“非门”。在微处理和显示电路中，通过CMOS 微处理器对编码进行运算处理，运算结果送到显示驱动电路显示出来，这就是在闸门现场显示的实时闸位；另一路信号转变成4mA～20mA的模拟量信号，通过电缆传送到PLC处理。

2.3 闸位的控制管理

2.3.1 闸门需改装之处

为防止在远方控制时螺杆移动到上下极限时破坏闸门及闸室，需在螺杆的上下两端分别安装限位装置，并在适当位置装设限位开关，当限位装置移动到限位开关处即发出数字信号。

2.3.2 硬件配置

闸站现场自动化控制系统采用B&R公司的B&R2003 PLC，系统硬件组成：接口模块（2个IF311接口及2个模/数转换器AI774）；CPU和电源模块，上有RS232接口；2个数字量输入模块DI435；数字量输出模块DO4352。

2.3.3 编程及控制

B&R提供的编程语言有梯形图LAD、指令表、高级语言PL2000等。

需处理的模拟量有：闸门开度、电机电流等。

需处理的数字量有：启闭机电源有电否；现/远转换位；手/自转换位；闸门停按钮；闸门升态；闸门降态；闸门升指令；闸门降指令；闸门是否达上限位；闸门是否达下限位等。

当模拟量和数字量列出以后，就要根据具体的控制需求，建立流程模型，对PLC和HMI编程，实现在HMI和上位机上控制闸门的功能。

一段PLC控制程序如下（设定开度值，PLC运算处理决定升或降并达到设定值）：

PLC与Modem连接，通过数字电话信道，将闸门开度及状态、电机电流等数据实时传到远方调度中心。在调度中心，通过组态软件（Citect编程），在上位机上显示闸门闸门状态、开度并进行远程控制。

3 结论

这种闸门开度测量方法比较实用，具有掉电自保持等优点，精度和量程可靠性等能满足工程需要，投资省，使用方便。通过运行情况来看，较好地完成运行任务。自动化测量控制装置安装完成后，可实现对沿途各个闸站闸门开度等运行参数的自动采集、传输及控制，在调度中心可对数据进行分析计算，提高了引黄济青工程的运行管理水平。

[1]沈云，耿玉岐主编.机械工人基础技术[M].北京：金盾出版社，2008：185-187.

[2]齐蓉主编.新一代可编程计算机控制器技术[M].西安：西北工业大学出版社，2000：24-27.