一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统技术方案

本实用新型专利技术公开一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统，属于水利水电工程金属结构监测保护技术领域。包括安装于螺杆式启闭机基座上的高精度恒力式拉绳器和增量型光电式编码器，拉绳器传动轴通过联轴器联接编码器、PLC控制器采集编码器脉冲信号，PLC控制声光报警器以及切断启闭机动力电源。本实用新型专利技术提高了安全性，方便可靠。方便可靠。方便可靠。

【技术实现步骤摘要】
一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统


[0001]本技术涉及水利水电工程金属结构监测保护
,尤其涉及一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统。

技术介绍

[0002]螺杆式启闭机因具有自锁作用、结构简单、造价低廉、占地面积小、扬程小以及能施加启门力和闭门力等特点，广泛应用于水利水电、渠道、污水处理、环保、市政建设及农田水利等工程。起重螺杆和闸门是刚性联接，螺杆工作时承受轴向力，即启门力和闭门力。闸门上升时异步电动机需克服闸门重力、闸门与门槽摩擦阻力、机械传动系统摩擦阻力三者之和，闸门下降时仅需克服闸门与门槽摩擦阻力、机械传动系统摩擦阻力二者之和，可见螺杆式启闭机运行时启门力远大于闭门力，因此电动机设计选型时功率根据启门力而定。这样会导致当闸门在下行过程中一旦发生严重卡阻停滞，螺杆受力由原先的拉力变成压力，电动机的扭矩全部施加在螺杆端部，再加上螺杆长细比很大，易造成弯曲变形，严重时启闭机台（梁）位移、旋转、倾覆，电动机过载烧毁、甚至造成人员受伤，引发安全生产事故，这是螺杆式启闭机使用管理单位普遍要面对和解决的问题。

技术实现思路

[0003]针对现有技术的不足，本技术提供了一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统。
[0004]本技术的技术方案为：包括PLC控制器、恒力式拉绳器、编码器、声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，
[0005]所述恒力式拉绳器设在启闭机的基座上，所述基座位于闸门的上方，所述恒力式拉绳器的钢丝绳连接闸门，所述编码器连接在恒力式拉绳器的转动轴上，
[0006]所述恒力式拉绳器连接PLC控制器，所述PLC控制器用于连接声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，
[0007]所述声光报警器用于发出报警，所述继电器用于切断启闭机动力电源，所述LED显示仪表用于显示闸门的实时位移速度。
[0008]所述编码器采用增量型光电式编码器，分辨率为2000P/R。
[0009]所述PLC控制器采用西门子S7
‑
200 smart系列PLC。
[0010]所述HMI人机界面采用昆仑通泰触摸屏。
[0011]还包括PC上位机，所述PLC控制器用于连接PC上位机。
[0012]所述恒力式拉绳器和编码器分别具有多组。
[0013]本技术在工作中，通过设置带有编码器的恒力式拉绳器能够实时监测闸门位移速度,当检测到闸门位移速度低于设定阈值时，意味着闸门卡阻严重甚至停滞，则PLC控制器立即切断启闭机动力电源，并同时触发声光报警器提醒工作人员。本技术方便可靠，提高安全性。
附图说明
[0014]图1为本技术的原理框图，
[0015]图2为本技术闸门的结构示意图，
[0016]图中1是恒力式拉绳器，2是编码器，3是基座，4是闸门，5是钢丝绳。
具体实施方式
[0017]为了使得本领域技术人员对本技术有更清晰的认知和了解，以下结合实施例对本技术进行进一步的详细说明。应当知晓的，下述所描述的具体实施例只是用于解释本技术，方便理解，本技术所提供的技术方案并不局限于下述实施例所提供的技术方案，实施例所提供的技术方案也不应当限制本技术的保护范围。
[0018]本技术如图1
‑
2所示，一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统，包括PLC控制器、恒力式拉绳器1、编码器2、声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，
[0019]所述恒力式拉绳器设在启闭机的基座3上，所述基座位于闸门4的上方，所述恒力式拉绳器的钢丝绳5连接闸门4，所述编码器连接在恒力式拉绳器的转动轴上，
[0020]所述恒力式拉绳器连接PLC控制器，所述PLC控制器用于连接声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，
[0021]所述声光报警器用于发出报警，所述继电器用于切断启闭机动力电源，所述LED显示仪表用于显示闸门的实时位移速度。
[0022]本技术包括安装于螺杆式启闭机基座上的高精度恒力式拉绳器，恒力式拉绳器传动轴通过联轴器联接增量型光电式编码器，PLC控制器采集编码器脉冲信号，PLC控制声光报警器及切断启闭机动力电源。
[0023]另外，通过PLC控制器集成的RS485串口总线实现数据的共享，使安装在不同地点的多个LED显示仪表显示闸门实时位移速度；通过PLC控制器集成的TCP/IP工业以太网口与HIM人机界面、PC上位机实现实时通讯，完全兼容水利水电工程其它自动化监控系统。
[0024]所述编码器采用增量型光电式编码器，分辨率为2000P/R。
[0025]所述PLC控制器采用西门子S7
‑
200 smart系列PLC。
[0026]还包括PC上位机，所述PLC控制器用于连接PC上位机，PC上位机采用工业控制计算机。
[0027]所述恒力式拉绳器和编码器分别具有多组，可对应多台螺杆式启闭机，方便可靠。
[0028]应用中，恒力式拉绳器的钢丝绳每伸缩200mm则带动编码器旋转一圈。编码器采用增量型光电式脉冲编码器，工作电源为DC 12V～24V，NPN集电极开路输出，每旋转一圈脉冲量为2000P/r，则分辨率可达 。
[0029]PLC控制器采用西门子专用高速处理器，基本指令执行时间可达0.15μs；PLC标配PROFINET接口，支持多种通信协议，可与其它PLC、触摸屏、变频器、上位机等连网通信；PLC本体集成多路高速脉冲输入和输出通道，最大支持输入脉冲频率为200KHz，最多可同时采集6组脉冲信号，可同时保护6台螺杆式启闭机。利用PLC高速计数功能实现编码器脉冲数量
自动累加，将每100ms周期内产生的脉冲累加值的变化量转换为闸门位移速度。当闸门位移速度低于设置阈值，PLC控制器通过继电器输出端口发信号至启闭机动力电源控制回路从而切断电源，同时触发声光报警器提醒工作人员。
[0030]LED显示仪表有5位LED数码管，工作电源为DC 8V～25V，支持标准Modbus
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RTU协议。PLC控制器通过本体集成RS485串口总线将闸门实时位移速度发送至多个LED显示仪表，可以实现多地实时显示闸门位移速度。
[0031]HMI人机界面采用昆仑通泰G系列触摸屏，其性能强大、应用面广、有双USB口、双LAN网口、1GB的内存，基于先进的Cortex 4核CPU，单核主频高达1GHz，预装了基于Linux版本的MCGS组态软件。
[0032]PLC控制器通过本体集成的TCP/IP工业以太网口和HMI人机界面、PC上位机实现实时通讯，数据共享。HMI触摸屏及PC上位机可以显示闸门实时位移速度，也可经授权后在线更改报警阈值。HMI人机界面支持标准Modbus
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TCP等国际主流通讯协议，兼容水利水电工程其它自动化监控本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统，其特征在于：包括PLC控制器、恒力式拉绳器、编码器、声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，所述恒力式拉绳器设在启闭机的基座上，所述基座位于闸门的上方，所述恒力式拉绳器的钢丝绳连接闸门，所述编码器连接在恒力式拉绳器的转动轴上，所述恒力式拉绳器连接PLC控制器，所述PLC控制器用于连接声光报警器、继电器、LED显示仪表和HMI人机界面，所述声光报警器用于发出报警，所述继电器用于切断启闭机动力电源，所述LED显示仪表用于显示闸门的实时位移速度。2.根据权利要求1所述一种水利水电工程用螺杆式启闭机防螺杆压弯保护系统，其特征在于：所述编码器采用增...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈宇潮，李扬，何云轩，滕军，胡春麟，俞薇，路庭军，蔡信，毛静，肖强，刘兵，严军，
申请(专利权)人：江苏省江都水利工程管理处，
类型：新型
国别省市：