專利名稱：雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步的方法及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及水利水電工程雙吊點(diǎn)閘門啟閉控制，特別是一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同 步的方法及裝置。
背景技術(shù)：
水利水電工程卷揚(yáng)式啟閉機(jī)是用于啟閉閘門的起重機(jī)械，根據(jù)閘門的寬度分雙吊 點(diǎn)和單吊點(diǎn)啟閉機(jī)。雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)同步控制方法主要是采用機(jī)械軸同步。雙吊點(diǎn)啟閉機(jī) 起升機(jī)構(gòu)采用分別驅(qū)動(dòng)，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)減速器、開式齒輪變速后驅(qū)動(dòng)卷筒旋轉(zhuǎn)，通過纏繞在卷 筒、動(dòng)滑輪、定滑輪和平衡滑輪上鋼絲繩的收放，帶動(dòng)間門上升或下降?；蛘咄ㄟ^抓梁的連 接提升閘門。兩套驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中間設(shè)置機(jī)械同步軸。由于鋼絲繩的彈性誤差，啟閉機(jī)的安裝 誤差及制造誤差等引起的同步運(yùn)行誤差時(shí)，這時(shí)只能停機(jī)，拆掉機(jī)械同步軸，靠人工手動(dòng)調(diào) 節(jié)糾偏。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步的方法及裝置，可 以實(shí)現(xiàn)在啟閉機(jī)運(yùn)行過程中自動(dòng)調(diào)整控制雙吊點(diǎn)同步。保證閘門在門槽內(nèi)上下運(yùn)行過程中 始終水平，不會(huì)因偏斜產(chǎn)生卡阻，保證了啟閉機(jī)設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步 裝置，包括變頻電機(jī)、變頻電機(jī)通過制動(dòng)聯(lián)軸裝置與減速機(jī)的輸入軸連接，減速機(jī)的輸出軸 通過連接機(jī)構(gòu)與卷揚(yáng)裝置連接，變頻器的輸出端與變頻電機(jī)電連接，卷揚(yáng)裝置通過滑輪組 與閘門的一個(gè)吊點(diǎn)連接，閘門另一個(gè)吊點(diǎn)連接有一套同樣的裝置，在低速的軸上安裝有絕 對(duì)值編碼器，絕對(duì)值編碼器的輸出信號(hào)與PLClO的輸入端電連接，PLClO的輸出端與變頻器 的輸入端電連接。在變頻電機(jī)與變頻器之間還設(shè)有增量編碼器。在閘門液壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器，傾角傳感器的輸出信號(hào)與PLC的輸 入端電連接。PLC還與制動(dòng)聯(lián)軸裝置中的制動(dòng)裝置電連接。所述的制動(dòng)裝置為液壓推桿瓦塊式制動(dòng)器。一種使上述裝置電氣同步的方法，包括以下步驟
1)設(shè)一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為主機(jī)，即1號(hào)卷筒，另一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為從機(jī)，即2號(hào)卷筒， 將2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零；
2)根據(jù)絕對(duì)值編碼器獲取X=I號(hào)卷筒高度值，Y=2號(hào)卷筒高度值，運(yùn)算Z=X-Y；
3)當(dāng)|Ζ|<設(shè)定值時(shí)，不調(diào)節(jié)；當(dāng)|Ζ| >設(shè)定值時(shí)，將該值作為2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值，通過 PLC控制變頻器，再控制變頻電機(jī)的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)2號(hào)卷筒高度值；
通過上述的方法，實(shí)現(xiàn)雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步。傾角傳感器啟用的ι設(shè)定值ι > Izl >傾角傳感器停用的I設(shè)定值I。
根據(jù)傾角傳感器的輸出信號(hào)，對(duì)比預(yù)先設(shè)定的差值大小，正負(fù)，輸出控制信號(hào)。當(dāng)獲取傾角傳感器輸出信號(hào)的值超出預(yù)先設(shè)定的差值，則屏蔽絕對(duì)值編碼器來的 信號(hào)，同時(shí)將號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零，再輸入新的高度調(diào)節(jié)值，直至傾角傳感器輸出信號(hào)的值在 預(yù)先設(shè)定的差值范圍內(nèi)。本發(fā)明提供的一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步的方法及裝置，克服了機(jī)械同步方法需 停機(jī)人工調(diào)整同步的缺點(diǎn)，采用了電氣同步糾偏技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在啟閉機(jī)運(yùn)行過程中自動(dòng)調(diào)整 控制雙吊點(diǎn)同步。保證閘門在門槽內(nèi)上下運(yùn)行過程中始終水平，不會(huì)因偏斜產(chǎn)生卡阻，保證 了啟閉機(jī)設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。設(shè)備現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試運(yùn)行時(shí)，當(dāng)啟閉機(jī)兩吊點(diǎn)起升高度不一致時(shí)，通過同步糾偏控制，使 兩個(gè)吊點(diǎn)達(dá)到電氣同步運(yùn)行，啟閉機(jī)的兩吊點(diǎn)始終處于水平狀態(tài)。對(duì)雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)在沒有 機(jī)械同步軸的情況下進(jìn)行電氣同步控制是十分必要的，同步控制運(yùn)行實(shí)驗(yàn)結(jié)果也是成功 的，而且同步控制精度完全滿足設(shè)計(jì)要求。


下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說明 圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，包括變頻電機(jī)1、變頻電機(jī)1通過制動(dòng)聯(lián)軸裝置 3與減速機(jī)4的輸入軸連接，減速機(jī)4的輸出軸通過連接機(jī)構(gòu)與卷揚(yáng)裝置7連接，卷揚(yáng)裝置 7通過滑輪組與閘門8的一個(gè)吊點(diǎn)連接，閘門8另一個(gè)吊點(diǎn)連接有一套同樣的裝置，變頻器 5的輸出端與變頻電機(jī)1電連接，PLClO通過Profibus-DP總線方式與變頻器5連接，以控 制變頻電機(jī)1的轉(zhuǎn)速；在卷筒低速軸上安裝有絕對(duì)值編碼器6，所述的低速的軸為減速機(jī)4 輸出軸，或者卷筒的軸，絕對(duì)值編碼器6的輸出信號(hào)與PLClO的輸入端電連接。在變頻電機(jī)1與變頻器5之間還設(shè)有增量編碼器2。增設(shè)增量編碼器2，以確保設(shè) 備在低速運(yùn)行時(shí)的穩(wěn)定性。在閘門8液壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器9，傾角傳感器9的輸出信號(hào)與 PLClO的輸入端電連接。PLClO還與制動(dòng)聯(lián)軸裝置3中的制動(dòng)裝置電連接。制動(dòng)聯(lián)軸裝置3為一帶制動(dòng)輪 聯(lián)軸器，在制動(dòng)輪上安裝有制動(dòng)裝置，即液壓推桿瓦塊式制動(dòng)器。一種使上述裝置電氣同步的方法，其特征在于包括以下步驟
1)設(shè)一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為主機(jī)，即1號(hào)卷筒，另一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為從機(jī)，即2號(hào)卷筒， 將2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零；
2)根據(jù)絕對(duì)值編碼器6獲取X=I號(hào)卷筒高度值，Y=2號(hào)卷筒高度值，運(yùn)算Z=X-Y；
3)當(dāng)|Ζ|彡設(shè)定值，例如10時(shí)，不調(diào)節(jié)；當(dāng)|Ζ|>設(shè)定值10時(shí)，將該值作為2號(hào)卷筒 調(diào)節(jié)值，通過PLC5控制變頻電機(jī)2的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)2號(hào)卷筒高度值；
通過上述的方法，實(shí)現(xiàn)雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步。優(yōu)化的方案是，根據(jù)傾角傳感器9的輸出信號(hào)，對(duì)比預(yù)先設(shè)定的差值大小，正負(fù)，輸出控制信號(hào)。優(yōu)化的方案是，當(dāng)獲取傾角傳感器9輸出信號(hào)的值超出預(yù)先設(shè)定的差值，則屏蔽 絕對(duì)值編碼器6來的信號(hào)，同時(shí)將2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零，再輸入新的高度調(diào)節(jié)值，直至傾角 傳感器9輸出信號(hào)的值在預(yù)先設(shè)定的差值范圍內(nèi)。采用傾角傳感器9是從最終端獲取信 號(hào)，實(shí)現(xiàn)了完全的閉環(huán)控制，但是，應(yīng)該考慮到的是，傾角傳感器9從終端獲取信號(hào)，從信號(hào) 到獲得調(diào)整結(jié)果需要較長(zhǎng)的時(shí)間，調(diào)節(jié)速度較慢，同時(shí)傾角傳感器9的運(yùn)行環(huán)境較惡劣，與 半閉環(huán)控制的絕對(duì)值編碼器6反饋控制配合可以彌補(bǔ)互相之間的缺點(diǎn)，確保系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn) 定性和容錯(cuò)性，延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命，避免因控制系統(tǒng)的原因出現(xiàn)誤動(dòng)作。優(yōu)化的方案是，傾角傳感器9啟用的I設(shè)定值I > |Z| >傾角傳感器9停用的 設(shè)定值I。通過差異性的設(shè)定值，可以避免出現(xiàn)疊加控制而引起的系統(tǒng)振蕩。實(shí)施例1
某水電站裝有10臺(tái)套2 X 4000kN固定卷揚(yáng)式啟閉機(jī)，此起吊閘門的水平誤差要求不得 大于20mm，揚(yáng)程50米。2X4000KN啟閉機(jī)的控制是采用“觸摸屏+PLC+變頻調(diào)速”的控制方式。變頻 器選用2臺(tái)日本安川公司CIMR-G7A110系列產(chǎn)品，PLC選用西門子S7-300，觸摸屏選用 TP277-10，增量編碼器2選用2臺(tái)圖爾克EH88P1024，絕對(duì)值編碼器6選用2臺(tái)德國海德漢 R0Q425。R0Q425絕對(duì)值編碼器，分辨率8192線/圈，量程4096圈，輸出SSI接口，工作電壓 5-30V。從機(jī)械計(jì)算查得，卷筒鋼絲繩纏繞共53. 8圈對(duì)應(yīng)50米，
卷筒直徑 Φ=1. 7m，每圈長(zhǎng)度 L=2 π R= Ji φ =3. 14X 1. 7=5. 338 m, 分辨率=5. 338/8192=0. 00065 m=0. 65 mm。即精確度完全可以滿足水平誤差不得大于20mm的要求，同步調(diào)節(jié)時(shí)，設(shè)定1號(hào) 卷筒為主機(jī)，2號(hào)卷筒為從機(jī)，從機(jī)跟隨主機(jī)作動(dòng)態(tài)調(diào)整。間門在起升中，絕對(duì)值編碼器 R0Q425作為起升機(jī)構(gòu)高度測(cè)量的反饋，其輸出數(shù)據(jù)信號(hào)送入PLC的位置模塊SM338，由位置 模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，求出同步偏差值，根據(jù)預(yù)先設(shè)定的差值大小例如I Z I =10，在觸摸屏上 設(shè)定、正負(fù)，輸出控制信號(hào)，控制變頻器U2進(jìn)行同步糾偏，使閘門的兩吊點(diǎn)始終處于同步狀 態(tài)。本例的特點(diǎn)是調(diào)節(jié)、糾偏速度快，但是只能消除電機(jī)速度不一致造成的誤差，適用 于揚(yáng)程不高，起吊閘門不采用液壓抓梁連接的方式。實(shí)施例2
某水電站尾水調(diào)壓室裝有1臺(tái)套2X2000kN單向橋式啟閉機(jī)，要求水平誤差不得大于 20mm，揚(yáng)程98米。2X2000kN單向橋式啟閉機(jī)的控制是采用“觸摸屏+PLC+變頻調(diào)速”的控制方 式。變頻器選用2臺(tái)西門子公司6SE70系列產(chǎn)品，PLC選用西門子S7-300，觸摸屏選用 TP277-10，增量編碼器選用2臺(tái)圖爾克EH88P1024，絕對(duì)值編碼器選用2臺(tái)德國P+F公司 AVM58。起吊閘門采用液壓抓梁連接的方式，在液壓自動(dòng)抓梁中間裝有1臺(tái)伺服式傾角傳 感器 DAS-15/V。DAS-15/V雙軸傾角傳感器。類型雙軸傾角傳感器；量程士15°，精確度
50.01 ；輸出比例，脈寬調(diào)制；供電電源5-15Vdc ；工作溫度-30°C 65°C ；電氣連接板載 式。特點(diǎn)雙軸，雙功能，高性價(jià)比、高精度產(chǎn)品。閘門的液壓自動(dòng)抓梁的寬度為11190mm，由于傾角傳感器9裝在中間。所以，水平 調(diào)節(jié)的精度為X=tanO. 01*11190/2=0. 9765mm。即精確度完全可以滿足水平誤差不得大于 20mm的要求。此方案的主回路，同步調(diào)節(jié)原理和方案1相同。不同的是信號(hào)由裝在液壓抓梁上 的伺服式傾角傳感器代替裝在卷筒上的絕對(duì)值編碼器。在液壓自動(dòng)抓梁內(nèi)裝有的伺服式傾角傳感器及預(yù)處理電路，具有較高的靈敏度和 測(cè)量分辨率，通過裝在自動(dòng)抓梁密封盒里的單片機(jī)處理系統(tǒng)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)信號(hào)進(jìn)行采集、處理， 然后直接輸出標(biāo)準(zhǔn)的RS485通訊信號(hào)供PLC采集處理后，求出同步偏差值，根據(jù)預(yù)先在觸摸 屏上設(shè)定的差值大小、正負(fù)，輸出控制信號(hào)，控制變頻器U2進(jìn)行同步糾偏，使啟閉機(jī)的兩吊 點(diǎn)始終處于同步狀態(tài)。本例的技術(shù)方案，可以消除電機(jī)速度誤差、鋼絲繩彈性誤差、卷筒加工誤差、安裝 誤差、系統(tǒng)誤差等，同步糾偏效果可靠，但是傾角傳感器9采集的是終端數(shù)據(jù)，對(duì)系統(tǒng)參數(shù) 設(shè)置的要求較高，錯(cuò)誤的超調(diào)量設(shè)置會(huì)引起系統(tǒng)振蕩而較低的超調(diào)量又會(huì)降低實(shí)時(shí)糾偏的 效果，造成在數(shù)據(jù)采集和糾偏的結(jié)果之間延時(shí)較長(zhǎng)；同時(shí)傾角傳感器9的安裝位置運(yùn)行環(huán) 境較惡劣，如傾角傳感器9損壞則會(huì)造成系統(tǒng)崩潰或停機(jī)。實(shí)施例3
在控制系統(tǒng)中同時(shí)啟用絕對(duì)值編碼器6和傾角傳感器9的數(shù)據(jù)采集，對(duì)絕對(duì)值編碼器 6的啟動(dòng)調(diào)節(jié)值設(shè)定為I Z I =10，對(duì)于傾角傳感器9的啟動(dòng)調(diào)節(jié)的絕對(duì)值設(shè)定為18，而傾角傳 感器9的停用調(diào)節(jié)的絕對(duì)值設(shè)定為5，系統(tǒng)平時(shí)采用絕對(duì)值編碼器6進(jìn)行調(diào)節(jié)，以獲得較快 的調(diào)節(jié)速度，如果絕對(duì)值編碼器6的調(diào)節(jié)超限，例如因?yàn)殡姍C(jī)速度誤差、鋼絲繩彈性誤差、 卷筒加工誤差、安裝誤差、系統(tǒng)誤差、或者它們的累積的原因，造成實(shí)際誤差達(dá)到調(diào)節(jié)值設(shè) 定18，(此時(shí)的絕對(duì)值編碼器6采集的信號(hào)仍在調(diào)節(jié)范圍內(nèi))，啟動(dòng)傾角傳感器9的采集信號(hào) 作為調(diào)節(jié)依據(jù)，同時(shí)屏蔽絕對(duì)值編碼器6的采集信號(hào)，并將調(diào)節(jié)參數(shù)清零，根據(jù)啟動(dòng)傾角傳 感器9的采集信號(hào)計(jì)算出新的調(diào)節(jié)值進(jìn)行調(diào)節(jié)，直至傾角傳感器9的采集信號(hào)達(dá)到設(shè)定的 停用值5，從而將傾角傳感器9的采集信號(hào)停用，交由根據(jù)絕對(duì)值編碼器6的采集信號(hào)進(jìn)行 調(diào)節(jié)。將絕對(duì)值編碼器6與傾角傳感器9之間的切換進(jìn)行計(jì)數(shù)和計(jì)時(shí)，如果在短時(shí)間內(nèi) 頻繁切換，則提示需要進(jìn)行系統(tǒng)檢修。本例的技術(shù)方案，綜合了半閉環(huán) 制快速和閉環(huán)控制準(zhǔn)確的優(yōu)點(diǎn)，兩種控制方式 的切換也增加了系統(tǒng)的容錯(cuò)性，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性及可靠性。
權(quán)利要求
一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，包括變頻電機(jī)(1)，其特征在于變頻電機(jī)(1)通過制動(dòng)聯(lián)軸裝置(3)與減速機(jī)(4)的輸入軸連接，減速機(jī)(4)的輸出軸通過連接機(jī)構(gòu)與卷揚(yáng)裝置(7)連接，變頻器(5)的輸出端與變頻電機(jī)(1)電連接，卷揚(yáng)裝置(7)通過滑輪組與閘門(8)的一個(gè)吊點(diǎn)連接，閘門(8)另一個(gè)吊點(diǎn)連接有一套同樣的裝置，在低速的軸上安裝有絕對(duì)值編碼器(6)，絕對(duì)值編碼器(6)的輸出信號(hào)與PLC(10)的輸入端電連接，PLC(10)的輸出端與變頻器(5)的輸入端電連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，其特征在于變頻電機(jī)(1) 與變頻器(5)之間還設(shè)有增量編碼器(2)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，其特征在于在閘門(8)液 壓抓梁的中間還安裝有傾角傳感器(9)，傾角傳感器(9)的輸出信號(hào)與PLC (10)的輸入端 電連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，其特征在于PLC(10)還 與制動(dòng)聯(lián)軸裝置(3)中的制動(dòng)裝置電連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步裝置，其特征在于所述的制動(dòng) 裝置為液壓推桿瓦塊式制動(dòng)器。
6.一種使上述裝置電氣同步的方法，其特征在于包括以下步驟1)設(shè)一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為主機(jī)，即1號(hào)卷筒，另一個(gè)吊點(diǎn)上的裝置為從機(jī)，即2號(hào)卷筒， 將2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零；2)根據(jù)絕對(duì)值編碼器(6)獲取X=I號(hào)卷筒高度值，Y=2號(hào)卷筒高度值，運(yùn)算Z=X-Y；3)當(dāng)|Ζ|<設(shè)定值時(shí)，不調(diào)節(jié)；當(dāng)|Ζ| >設(shè)定值時(shí)，將該值作為2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值，通過 PLC (10)控制變頻器(5 )，再控制變頻電機(jī)(2 )的轉(zhuǎn)速，調(diào)節(jié)2號(hào)卷筒高度值；通過上述的方法，實(shí)現(xiàn)雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其特征在于根據(jù)傾角傳感器(9)的輸出信號(hào)，對(duì)比預(yù) 先設(shè)定的差值大小，正負(fù)，輸出控制信號(hào)。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于當(dāng)獲取傾角傳感器(9)輸出信號(hào)的值超出 預(yù)先設(shè)定的差值，則屏蔽絕對(duì)值編碼器(6)來的信號(hào)，同時(shí)將2號(hào)卷筒調(diào)節(jié)值清零，再輸入 新的高度調(diào)節(jié)值，直至傾角傳感器(9)輸出信號(hào)的值在預(yù)先設(shè)定的差值范圍內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其特征在于傾角傳感器(9)啟用的I設(shè)定值I> |Z >傾角傳感器(9)停用的I設(shè)定值I。
全文摘要
一種雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步的方法及裝置，涉及水利水電工程雙吊點(diǎn)閘門啟閉控制，通過采用絕對(duì)值編碼器和傾角傳感器，配合PLC與變頻電機(jī)的自動(dòng)控制，實(shí)現(xiàn)了雙吊點(diǎn)啟閉機(jī)電氣同步控制，克服了機(jī)械同步方法需停機(jī)人工調(diào)整同步的缺點(diǎn)，采用了電氣同步糾偏技術(shù)，實(shí)現(xiàn)在啟閉機(jī)運(yùn)行過程中自動(dòng)調(diào)整控制雙吊點(diǎn)同步。保證閘門在門槽內(nèi)上下運(yùn)行過程中始終水平，不會(huì)因偏斜產(chǎn)生卡阻，保證了啟閉機(jī)設(shè)備安全可靠的運(yùn)行。
文檔編號(hào)B66D1/40GK101949469SQ201010292498
公開日2011年1月19日 申請(qǐng)日期2010年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月27日
發(fā)明者彭景亮, 李麗麗, 王孝魯, 覃建青, 陳明東, 黃定春 申請(qǐng)人:中國葛洲壩集團(tuán)機(jī)械船舶有限公司