大型钢坝闸控制系统设计
钢铁制水闸门的自动化控制系统设计
钢铁制水闸门的自动化控制系统设计随着工业的发展和技术的进步，钢铁制水闸门在水利工程中的应用越来越广泛。
为了提高水闸门的操作和控制效率，保证水闸门的安全稳定运行，自动化控制系统的设计变得非常重要。
本文将从控制系统的整体设计、硬件选型、软件开发以及系统的优化等方面进行详细介绍。
一、控制系统的整体设计钢铁制水闸门的自动化控制系统设计需要考虑到实际工程的要求和现有技术的可行性。
首先，应根据闸门的尺寸、工作环境和操作要求确定控制系统的整体方案。
一般来说，控制系统可以分为三个层次：传感器和执行器层、控制层和监控层。
在传感器和执行器层，需要选择合适的传感器和执行器来实现对闸门位置、速度、力度等参数的测量和控制。
常用的传感器包括位移传感器、速度传感器和力传感器等，执行器则可以选择液压或电动驱动等。
在控制层，需要设计合适的控制算法和控制器来实现对闸门运动的控制。
控制算法可以分为位置控制、速度控制和力控制等。
控制器可以选择PLC（可编程逻辑控制器）或微控制器等。
在监控层，需要设计出人机界面和数据采集系统来实现对闸门状态和运行情况的监控。
人机界面可以选择触摸屏或键盘显示器等，数据采集系统可以选择数据采集卡或通信模块等。
二、硬件选型在硬件选型方面，需要根据实际工程的要求选择合适的设备和元件。
首先，需要根据传感器和执行器的种类和数量来选购合适的设备。
其次，需要根据控制算法的复杂度和计算要求来选购合适的控制器。
最后，需要根据监控系统的功能和通信要求来选购合适的人机界面和数据采集系统。
在硬件选型过程中，需要注意设备的可靠性和兼容性，以及供应商的信誉和售后服务等因素。
同时，还需要考虑设备的成本和功耗等因素，以保证整体控制系统的性价比和可持续发展。
三、软件开发钢铁制水闸门的自动化控制系统设计的软件开发需要包括控制算法的实现、界面设计和数据处理等方面。
在控制算法的实现方面，需要根据闸门的工作特点和控制要求来编写相应的程序。
根据需要，可以选择使用 ladder diagram（梯形图）、structured text（结构化文本）或 C/C++ 等编程语言来实现控制算法。
基于底轴结构优化的钢坝闸设计
《河南水利与南水北调》2023年第11期勘测设计基于底轴结构优化的钢坝闸设计白晓明（太原市水利勘测设计院，山西太原030024）摘要：以巴公河治理段工程为背景，分不同工况对其拦截污水和泥沙的钢坝闸底轴受力情况展开分析，确定出闸门挡水的设计工况，并在该工况下对底轴、支绞座和驱动臂等主要构件展开设计分析，从底轴结构优化视角提出钢坝闸设计方法。
结果表明，河段治理工程钢坝闸金属结构埋件数量多且受力大，其所承受的应力传递至土建结构后会进一步影响土建结构应力分布。
对钢坝闸结构构件的设计思路及应力计算结果可为工程实践提供借鉴参考。
关键词：底轴结构；优化；钢坝闸设计；支绞座；驱动臂中图分类号：TV663.9文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）11-0070-021工程概况工程利用钢坝闸拦截污水和泥沙，配合截污工程为蓄水工程提供水源。
钢坝坝长25m ，坝高2m ；坝底板为6.20m 长、1.20m 厚的C25钢筋混凝土结构。
底板下部铺设厚0.10m 的C15素混凝土垫层，钢坝两侧设置长4m 、宽12m 的启闭机室。
钢坝上游设10m 长、0.50m 厚的C25钢筋混凝土防渗面板，面板下设置0.10m 厚的素混凝土垫层。
钢坝下游设8m长、0.40m 深的C25钢筋混凝土消力池，消力池末端与30m 长的格宾石笼海漫连接。
2设计工况受底轴驱动的翻板闸门主要包括门叶、驱动臂、支绞座、底轴等部分，结构详见图1，通过启闭机和驱动臂驱动底轴旋转后达到钢坝闸启闭的目的。
钢坝闸在底轴驱动下分别在闭门挡水、卧倒行洪、开门放水等工况运行，且闸门在闭门挡水工况下受力最大。
门叶、驱动臂、支绞座、底轴是钢坝闸主要的受力件，支绞座与驱动臂受力全部来自底轴；门叶则属于主纵梁结构，其受力程度与孔口宽度无关，而与挡水高度有关，且受力简单。
为此，文章仅分析钢坝闸底轴受力情况，并提出两种理论工况和一种实际工况。
理论工况1：钢坝闸关闭时下游无水，门叶和闸门水平面之间形成0°～90°的夹角；液压启闭机驱动力矩与水压力、结构自重、底轴和支绞座间动摩擦力所产生的力矩和处于平衡状态，扭矩主要由底轴承受。
钢坝闸初步设计
钢坝闸初步设计本文档旨在介绍钢坝闸的初步设计内容，包括设计目的、背景以及概述。
钢坝闸的初步设计旨在满足以下目的：提供可靠的水利工程控制手段，实现灵活的水位调节和水流控制；确保工程结构的安全性和稳定性；优化设计，提高水坝的效能。
随着经济社会的发展，对于水利工程的需求日益增长。
钢坝闸作为一种常见的水利工程设施，在水库管理、溢流调节等方面发挥着重要作用。
本次设计是为了满足某水利工程项目的实际需求而进行的。
在钢坝闸的初步设计中，我们将考虑以下主要内容：选址和布置：选择合适的位置并合理布置钢坝闸，以便能够满足工程要求；结构设计：根据水流条件和结构要求，设计稳定可靠的水坝结构；控制机构：设计安全可靠的水位调节和水流控制机构，以实现水利工程的灵活运行；安全性分析：进行安全性分析，评估钢坝闸在不同工况下的稳定性和可靠性。
通过这些初步设计的内容，我们将为实际的钢坝闸设计提供重要的参考和依据，以确保工程的可行性和成功实施。
本文档旨在说明设计钢坝闸所需满足的技术和安全要求。
技术要求钢坝闸的设计应符合以下技术要求：主体结构：采用高强度和耐腐蚀材料构建，以确保坝身的稳定性和耐久性。
涵洞设计：确保流量顺利通过，减小溢流和漏水的可能性。
操作机构：采用可靠且易于操作的机构，以确保闸门的准确控制和调节。
设备选型：选择高质量的设备和材料，确保其功能性和可靠性。
洪水防护：钢坝闸应能够承受预期的最大洪水流量，并采取适当的措施来应对可能的洪水冲击。
安全要求钢坝闸的设计应满足以下安全要求：结构稳定：确保钢坝闸在面对各种内外力情况下的结构稳定性，包括洪水冲击、地震和冰冻等因素。
闸门操作安全：采用可靠且安全的操作机构，确保闸门的控制和调节过程中不会出现安全隐患。
紧急排涝能力：在紧急情况下，钢坝闸应具备快速排涝的能力，以减小可能造成损害的风险。
安全标识：在钢坝闸周围设置明显的安全标识，并提供必要的安全警示和紧急救援设施。
以上是钢坝闸初步设计所需满足的技术和安全要求的概述。
钢坝闸——一种新型挡水结构的设计和应用
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一
种新型挡水 结构 的设计和应用
孟建 发
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蔡金丽
（ 太原市水利勘测设计院 太原 ００ ０ ） （ ３０２ 河北省石津灌 区管理局 石家庄
【 摘
要 】 钢坝 闸作为一种新 型的挡水结构 ， 克服 了橡胶坝容 易被尖锐物刺破 、 易老 化、 充塌坝时间长影响行洪等不
该 档案保管 单位 顺序号 （ 即案卷号 ） 属类 代号 （ 印机 、 复 打印机 ）
项 目 别代号 （Ｂ 类 ｓ 表示设 备项 目 ） 类
得 心应 手 。 我 院 档号 的 编 制 标 准 得 到 了水 利 部 、 案 局 、 利 档 水 厅 有 关 负 责 同 志 和专 家 的认 可 。我 院 各 类 档 案 都 严 格 按 以上 分 类 组 卷 ，我们 将 档 号 中所 有 的数 据 输 入 档 案 程 序 并 取 值 ， 功 地 打 印 出所 需 要 的 各 种 表 单 ， 步 实 成 初
便 。到春天 解 冻时 ， 冰凌 不能 在橡 胶坝 上溢 流 ， 实 而 锋 结 利 的冰 块很可 能把 橡胶 坝划 破 。
３２ 缺点 ．
液压启闭机 ，每 台液压启 闭机的额定最大功率为 １ｋ Ｗ。 ５
１０ 的钢坝 闸用 ｈ 每
程投资额 ， 更为将来极少的维护减少 了许多管理工作 。
观上都有一定 的影响。 橡胶坝克服了以上缺点 ， 但是橡胶
图 ２ 钢 坝 闸启 闭设 备
坝 坝袋 易 被尖 锐 物刮 破 ， 其 充塌 坝 时 间较 长 ， 于北 方 且 对 季 节性 河 道来 说 ，一 是洪 水 期河 道 内夹 杂 的 大石 块 或树 枝 等较 多 ，坝袋 容 易 被 刮破 ，二是 塌 坝 时 间长 （ ３ ～ 约 ０
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现 姚玉翔
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现姚玉翔摘要：介绍了水库闸门自动控制系统的组成，并论述了闸门自动控制的安全性设计的方法，采取安全性设计后可有效消除安全性隐患，提高闸门自动控制系统的安全性，确保闸门的运行安全。
关键词：水库闸门；自动控制系统；安全设计；实现方法传统水闸启闭机控制系统一般采用继电器-接触器，通过按钮来操作启动和关闭，由于电器触点可靠性比较差，控制手段落后，闸门开度也多凭肉眼观察，误差大；并且不能根据水位或其它状态的变化实现自动控制；维修方式采用事后维修和计划维修，这些方法都是基于人工或现场操作人员的经验，实时性差、可靠性低，一旦出现故障则需要全站停机检修，造成较大的损失。
因此迫切需要对闸门控制方式进行自动化改造。
1水库闸门自动控制系统的构成要想实现水库闸门的自动控制,控制系统需要包括以下几个部分:现场控制部分、防雷系统、数据采集和信号传输系统以及应用软件。
中心计算机同时与打印机、避雷系统以及LPC或者DCS连接,用来测量闸门开度的开度仪与控制系相连。
1.1现场控制部分目前的现场控制设备一般采用DSC或者PLC,二者原理相似。
控制器接收到上位机发送过来的控制信号以后做出反应动作,对各接触器的通断进行控制,远程控制闸门的升降。
1.2防雷系统水库闸门的自动控制系统主要由电子元件构成,如果线路遭受雷击就会发生故障,还可能产生电磁暂态过程,形成过电压。
因此为了避免雷击损害自动控制设备并影响到系统功能,信传输以及供电线路等容易发生雷电故障的部位加装避雷设施。
1.3数据采集和信号传输系统数据采集系统主要由库水位传感器、闸门开度传感器、二次仪表以及数据采集设备构成,而信号传输系统则包括通讯设备、计算机终端以及通讯线路等部分。
闸门开度传感器通过二次仪表将开度信息传送给上位机,完成数据的采集和传输操作。
1.4应用软件水库闸门自动控制系统中的上位机软件既可以使用组态软件进行制作,也可以利用可视化语言来开发。
钢铁制水闸门的开闭机构设计与控制系统
钢铁制水闸门的开闭机构设计与控制系统摘要：钢铁制水闸门是水利工程中的重要设备，其开闭机构和控制系统的设计直接关系到水闸门的开闭效果和安全性。
本文重点讨论了钢铁制水闸门的开闭机构设计和控制系统的相关技术，包括机构设计的基本原理和要求、常见的开闭机构类型、机构的结构设计和计算、控制系统的组成及其控制策略。
1. 引言钢铁制水闸门作为水利工程中的一种关键设备，其开闭机构的设计和控制系统的性能直接影响着水闸门的正常开闭、安全运行和工程效果。
因此，对于钢铁制水闸门的开闭机构设计和控制系统的研究具有重要的意义和价值。
2. 钢铁制水闸门开闭机构的基本原理和要求钢铁制水闸门的开闭机构应具备可靠性、稳定性、精确性和适应性等基本要求。
其基本原理为利用机械力或液压力使闸门在不同的水压力条件下实现开闭，并且能够在不同的工况下保持稳定工作。
此外，开闭机构还应具备重叠避雷装置、水力缓冲装置、锁紧装置等辅助装置，以确保水闸门的开闭安全可靠。
3. 常见的钢铁制水闸门开闭机构类型常见的钢铁制水闸门开闭机构类型包括液压式、蜗轮蜗杆式、齿轮传动式等。
液压式机构通过液压力来实现开闭动作，具有动力大、速度快的特点，适用于大型水闸门。
蜗轮蜗杆式机构具有传动比稳定、传动效率高的特点，适用于中小型水闸门。
齿轮传动式机构在传动过程中具有比较低的噪声和较高的传动效率，适用于不同工况下的水闸门。
4. 钢铁制水闸门开闭机构的结构设计和计算钢铁制水闸门开闭机构的结构设计应遵循原理清晰、结构简单、重量轻、刚度大等原则。
结构设计应考虑到水压力、温度变化和使用寿命等因素，并进行强度和刚度计算。
此外，还需要进行传动效率、动力消耗、运动规律等方面的计算与分析。
5. 钢铁制水闸门控制系统的组成及其控制策略钢铁制水闸门的控制系统主要由主控制器、执行机构、传感器和通信设备等组成。
其中，主控制器负责协调和控制整个系统，执行机构实现开闭动作，传感器用于监测水位、压力等参数，通信设备用于与上位机或其他水利设备进行数据交互。
浅谈大型水闸启闭机控制系统的设计
– 144 – 2011年第10卷第9期一、大型水闸启闭机控制系统的内容及要求一般来说，大型水闸对于水利工程来说起到枢纽的作用，所需要的投资总额较大，而且大多数占相对重要的地理位置，因此，对于水闸启闭机控制来说必须要保证水闸的安全运行，并且在操作上不能过于复杂，否则会加大启闭操作的难度。
启闭系统主要包括以下几个方面的内容：启闭机工作时相关参数的监测，启闭机的工作状态，以及启闭机在发生短路时所采取的保护措施，另外，还包括照明动力供给等。
这要求闭启机控制系统要有一定的开放性并且留有一定的接口，从而满足后续的功能要求。
二、大型水闸启闭机控制的一、二次回路从目前的大型水闸控制系统来看，其采用的形式大部分是卷扬式，卷扬式启动机也就是使用齿轮转动以及卷筒钢丝绳进行牵引的启动机，电机的功率一般在3kW ~15kW之间。
启闭机控制的一、二次回路前后有所不同，首先采用的是电源控制，使电机进行正向或者反向旋转，然后再检查电机是否出现短路或者负载过大等现象，并且采取相应的保护措施。
对于大型水闸的启闭系统来说，还需要进行上、下限位的控制，最好采用自动控制和远程控制的方式进行控制，并且为要为其他的控制如集中控制等留有接口。
三、启闭机控制系统采用二合一精密行程开关以往大型水闸启闭机控制系统所采用的控制器大多是主令控制器，这种控制器属于机械结构，传动结构主要是蜗轮蜗杆，这种结构的缺点是不容易调节并且比较浪费时间，另外，它的控制精度还不够高，在开关复位时所经过的行程较大，因此需要对其进行改进。
随着开关技术的发展，现在比较先进的是长丝杆传动结构，也就是将接近开关以及机械行程开关合二为一，最终形成精度比较大的开关。
从相关的数据来看，这种开关在复位时精度在0.1mm以内，在操作上也十分简便，无需进行人工干预，如果操作得当，它比起传统的开关而言寿命大大增加，因此正在逐渐取代传统开关的位置。
长丝杆通过齿轮和启闭机的减速器输出轴相连，而在闸门升起或者降落的过程中，长丝杆也会随着进行转动，最终使和长丝杆的圆螺母轴线发生移动，而圆螺母装有电子接近开关触发器，可以触发闸门开关动作。
大型钢坝闸控制系统设计
大型钢坝闸控制系统设计作者：桂跃武来源：《现代电子技术》2010年第13期摘要:阐述了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计原则、系统结构、功能和软硬件特点。
考虑到新安江大型钢坝闸控制的重要程度,从安全可靠运行的角度出发,选用了先进的、稳定的、有成功经验的控制系统。
根据新安江钢坝闸的要求和特点,采用了当前工控领域比较先进的技术和设备,使其成为具有国际先进水平,又能充分满足各方面实用要求的成熟可靠的控制系统。
关键词:钢坝闸; PLC; 操作员站; Unity; Quantum; Modbus中图分类号:TP273 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)13-0171-03Design of Control System for Heavy Steel Dam GatesGUI Yue-wu(Shanghai Municipal Engineering Design General Institute, Hefei 230061, China)Abstract: The design principles, system structure, function and hardware and software features of the control system, for the heavy steel dam gates in Huangshan Xin'anjiang are elaborated. Taking into account the importance of the heavy steel dam gate control and proceeding from the perspective of safety and reliability, an advanced, stable and successful control system is selected. The advanced technology and equipments in the current industrial filed are adopted in accordance with the requirements and characteristics of Xin'anjiang steel dam gates for making them to reach the international advanced level. The design meets all practical requirements of mature and reliable control system.Keywords: steel dam gate; PLC; operation station; Unity; Quantum; Modbus0 引言随着我国城市用水、景观建设及环境整治和灌溉、发电的需要,在水利水电建设中水闸和橡胶坝得到广泛的运用。
闸门控制系统方案
按照建设要求闸门控制系统能够实现远程自动控制及现地控制相结合的方式，由于部分闸门距离水库管理所较远，为了及时进行配水调度工作，有必要对相应的闸门实现自动控制。
考虑到闸门实现全自动控制造价较高，首先对关键控制性闸门实现自动控制，同时对多孔闸门中使用较频繁闸门实现自动控制，因此，为逐步实现灌区配水调度的高效性，有必要建设闸门自动控制系统。
闸门控制系统的方案设计在水利信息化的进程中，闸门安全、可靠的自动控制一直都是核心问题。
针对目前闸门自动控制系统的需求，我司提出了基于现地控制层，远程控制层，集中控制中心三层控制体系结构。
采用先进的PLC、以太网技术，避免了传统控制带来的风险，从而实现精准、可靠的控制系统。
为了更好地建设闸门自动化监控系统，我司制定以下设计原则：1）先进性原则：高起点、新技术、国内领先。
2）实用性原则：结构简洁、功能实用、操作简单、界面友好。
3）可靠性原则：设备可靠性高、适应恶劣环境且系统防雷抗干扰能力强。
3.2.系统结构闸门自动控制系统主要包括监控中心站、现场监控单元和监控终端，实现闸门实时信息自动采集、传输和控制。
1）监控中心站：采用工业计算机，进行数据存储；为管理人员提供人机操作界面，实时显示闸门启闭机、出口工作阀等机电的工况；实时显示闸门的开度；实现数据查询及报表输出；通过授权的操作人员可通过工控机的人机界面远程控制闸门启闭。
2）现场监控单元：主要由机柜、PLC（可编程逻辑控制器）电源、继电器、交流接触器等构成。
3）监控终端：实时监测采集工况数据（水位，水情，流量，闸（阀）门开度、电压、电流）；在设备工作异常时自动保护；控制机电设备合理运行；接收中心发出的控制命令，根据命令向中心传输系统运行参数。
4）现场控制屏现场控制屏相当于闸门控制按钮，它直接对闸门上升、下降、停止进行控制。
也是闸门控制的采集部分，负责将闸门开度值传到下位机中，将开度传来的模拟信号装换成RS-485信号传到下位机中，完成开度采集传输工作。
水库闸门系统设计及实现
水库闸门系统设计及实现随着社会的不断发展和进步，工程建设也逐步转变为智能化和自动化的方向。
水利工程是人们生产生活中不可或缺的重要组成部分，而水库是最主要的水利工程之一。
由于天气的不确定性和突发性，水库的运营存在着重大风险。
如何能够寻找一种自动化的控制系统规避风险，并最大化效益，这就是我们要讨论的课题——水库闸门系统的设计及实现。
一、水库闸门系统的需要现代水库的建设有助于改善干旱地区的灌溉条件，防止洪涝灾害，并为城市居民提供饮用水和发电。
但是，由于水库设计的不确定性以及天气的变化，使得水库的管理和维护变得尤为重要。
水库管理者必须能够在各种气象条件下正确地管理闸门系统，以确保水库的安全和最大化的效益水平。
二、水库闸门系统的工作流程水库闸门系统是由一系列闸门组成的机械装置，可以通过遥控进行开闭。
系统的工作流程如下：1. 水库的水位变化被传感器监测，如果水位高于安全水位限制，则向控制中心发出警报。
2. 当控制中心接收到警报时，系统会自动开启闸门，以释放多余的水量。
3. 当闸门开启时，控制中心会根据水库容量、闸门属性、气象条件等因素来进行调整，以保证水库安全并最大化效益。
4. 闸门位置和水位高度会通过传感器实时监测，以确保闸门处于适当的位置，并及时发出警报。
5. 如果气象条件发生变化或突发事件发生，控制中心会连续监测闸门位置和水位高度。
如果水位太高或太低，控制中心将紧急关闭闸门来避免风险或损失。
三、实现水库闸门系统自动化控制的技术及方法水库闸门系统的自动化技术和方法主要是通过智能化的电子控制和数据处理技术来实现的. 我们可以通过以下技术和方法实现系统自动化控制：1. 传感器技术传感器是主要的监测控制设备。
它们可以检测气体、水液、温度、压力等多种参数，并将这些数据送回监控中心用于数据处理和控制。
2. 人工智能技术人工智能技术是当前最热门的技术之一。
利用人工智能技术，我们可以创建一个能够学习、适应和控制系统的智能控制单元。
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现摘要：随着技术的不断发展，水库闸门自动控制系统的研究也不断取得新的进展。
本文对水库闸门自动控制系统的设计及实现进行了浅析，重点阐述了系统的主要构成、功能要求、控制原理和实现方法。
结果表明，水库闸门自动控制系统能够在保障水库安全的同时，提高水资源的利用率和多功能利用效应，对实现可持续发展具有重要意义。
关键词：水库闸门、自动控制系统、构成、功能要求、控制原理、实现方法、可持续发展正文：水库闸门自动控制系统是一种能够实现水库闸门自动控制的技术手段，具有高效、准确、方便等优点，可广泛应用于水利工程领域。
其主要构成包括传感器、控制器、执行器、监测系统等。
传感器主要用于测量水库的水位、流量、温度等参数，并将其送到控制器中进行处理；控制器是系统的核心，负责对水库闸门的开关状态进行控制，并提供相应的控制策略；执行器则是根据控制器的指令对水库闸门进行开关，保证系统的稳定性和可靠性；监测系统则用于对系统的运行状态进行监测和管理，包括故障诊断、报警等功能。
水库闸门自动控制系统的主要功能要求包括：高精度、高效率、稳定性好等。
水库闸门自动控制系统的控制原理主要有三种：基于水位控制、基于流量控制和基于温度控制。
其中，基于水位控制的原理最为常用，它通过对水位信号进行采集、分析和处理，根据水库的水位变化情况，对水库闸门进行开关控制。
水库闸门自动控制系统的实现方法主要有两种：基于PLC控制和基于单片机控制。
其中，基于PLC控制的方案适用于控制规模较大、控制逻辑复杂的水利工程，它通过采集和处理传感器信号，根据控制逻辑输出控制指令，来实现对水库闸门的自动控制。
基于单片机控制的方案则适用于控制规模较小、控制逻辑简单的水利工程，它通过单片机实现对传感器信号的采集、处理和控制指令的输出，从而实现对水库闸门的自动控制。
总之，水库闸门自动控制系统能够有效保障水库的安全运行，提高水资源的利用率和多功能利用效应，对实现可持续发展具有重要意义。
钢板坝智慧控制系统建设方案
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数据库：MySQL、Oracle、SQL Server等
架构模式：B/S、C/S等
通信方式：采用无线通信和有线通信相结合的方式，保证数据传输的稳定性和可靠性。
通信协议：采用通用的通信协议，如Modbus、Profibus等，保证数据传输的标准化和互通 性。
通信设备：选用高可靠性、高性能的通信设备，如交换机、路由器等，保证数据传输的高速 性和安全性。
简介：远程监控模块是钢板坝智慧控制系统的核心模块之一，用于实时 监测和控制钢板坝的运行状态。
功能：远程监控模块具备数据采集、处理、存储和传输功能，能够实现 远程监控和智能预警，提高钢板坝的运行效率和安全性。
技术实现：远程监控模块采用先进的数据采集技术和通信技术，实现数 据的实时传输和处理，同时具备高可靠性和稳定性。
传输。
集成方案：数据 采集模块可与钢 板坝智慧控制系 统的其他模块进 行无缝集成，为 系统提供全面、 可靠的数据支持。
数据采集：实时监测钢板坝的 运行状态和环境数据
数据处理：对采集的数据进行 预处理、分析和挖掘
数据存储：将处理后的数据存 储在数据库中，方便后续查询 和分析
数据安全：采用加密技术，保 证数据传输和存储的安全性
自动化控制： 通过智能化管 理，减少人工 干预，降低人
力成本
节能设计：优 化能源利用， 减少能源浪费， 降低能源成本
延长使用寿命： 采用高品质材 料和先进工艺， 提高设备耐久 性，延长维修 周期，降低维
护成本
提高运行效率： 通过智能调度 和优化算法， 提高设备运行 效率，降低运
行成本
实时监测：对钢板坝的运行状态进行实时监测，及时发现异常情况。 数据处理：对监测数据进行智能分析，为决策提供科学依据。 远程控制：通过智能控制系统实现对钢板坝的远程控制，提高管理效率。 预警预报：根据监测数据预测钢板坝的运行状态，提前预警可能出现的风险。
大型钢坝闸控制系统设计
大型钢坝闸控制系统设计0 引言随着我国城市用水、景观建设及环境整治和灌溉、发电的需要，在水利水电建设中水闸和橡胶坝得到广泛的运用。
由于橡胶坝运行管理较复杂、安全性差、橡胶易老化等弊端，质量事故发生率高。
而钢结构闸门是一种新型可调控溢流坝，它由土建结构、带固定轴的钢性坝体、驱动装置设备等组成。
这种构筑物适合于河道孔口较宽(20～300 m)而水位差比较小的工况(2～8 m)，由于可以立坝蓄水，卧坝行洪排涝，还可以利用坝顶过水，形成人工瀑布的景观效果，因此在越来越多的水利建设工程中得到应用。
本文介绍了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计体会，该系统具有很好的可靠性、稳定性和实时性，符合控制系统危险分散的原则。
1 系统介绍黄山新安江钢坝闸共有5 孔，每孔宽度为46 m，挡水高度为4．8 m。
钢坝闸门向下游一侧倾倒，卧倒后行洪。
门顶(站立时)过水高度最大值为40 cm，以形成瀑布景观效果。
行洪时闸门以上设计水深为7．78 m。
闸门最大转角不小于90°，并可以在任意设定角度使闸门处于锁定状态。
钢坝闸门采用启闭机驱动，液压启闭机分两侧布置，其中右岸一侧启闭机控制2 孔闸门，左岸一侧启闭机控制3 孔闸门。
正常工况下运行速度可达3～5 m／min，一般不超过10 min 即可完成升坝和塌坝，可有效保证突发洪水时能及时泄洪。
示意图见图1。
钢坝闸控制系统按少人值守要求进行设计，以分层管理、集中控制为原则组成控制中心、现地控制和设备三层拓扑结构。
系统配置和设备选型充分利用了计算机领域的先进技术，软硬件均采用全开放、分布式模块化结构，使之有良好的扩充性，也便于运行管理的智能化。
钢坝闸控制系统作为新安江水利枢纽工程的一个子系统，不单设监控中心(中控室)，在左、右岸液压启闭机房设。
钢坝闸工作原理
钢坝闸工作原理
钢坝闸是一种用于控制水位的水利设备，其工作原理如下：
1. 调节闸板角度：钢坝闸的主要部件是闸门，通过调节闸门的倾斜角度来控制水流量和水位。
当闸门完全打开时，水流量最大，水位最高；当闸门完全关闭时，水流量最小，水位最低。
2. 调节闸门高度：除了调节闸门角度外，钢坝闸还可以通过调节闸门的高度来控制水位。
当闸门上升时，水位下降；当闸门下降时，水位上升。
3. 控制闸门开合速度：钢坝闸还可以通过控制闸门的开合速度来影响水位的变化。
开合速度较快时，水位变化迅速；开合速度较慢时，水位变化缓慢。
4. 监测水位：钢坝闸通常配备有水位监测器，用于实时监测水位的变化情况。
通过监测水位，可以根据需要及时调整闸门的角度和高度，以控制水位的稳定和调节。
综上所述，钢坝闸通过调节闸门角度、高度和开合速度，以及监测水位的变化，实现对水位的控制和调节。
这种水利设备可广泛应用于水利工程、水电站、灌溉系统等领域。
滨州市西沙河钢坝闸工程设计研究
DOI：10.16616/ki.11-4446/TV.2021.04.07滨州市西沙河钢坝闸工程设计研究刘俊刚（滨州市水利资源开发建设中心，山东滨州256603）【摘要】钢坝闸是一种新型景观水闸，具有景观河道效果好、运行自动化程度高、使用寿命长等优点。
当前河道蓄水项目建设中，多跨低水头或单跨高水头的钢坝闸使用较为广泛。
本文以滨州市西沙河基础设施建设工程为例，对多跨高水头大型钢坝闸设计方案进行详细分析和总结,认为钢坝闸工程设计更为经济适用，可为类似工程设计提供参考。
【关键词】钢坝闸；城市河道治理；工程设计；西沙河；防治中图分类号：TV222文献标志码：B文章编号：1005）774（2021）04-031-05Study on the design of steel dam sluice in Binzhou Xishahc RiverLID Jungang(Binzhou Water Resources Development and Coostructioo Center,Binzhou256603China)Abstract:Sted dam sluicc gate is a novec landscape sluicc gate which has the adventages of good landscape V vcv couoc effect,high decree of operation automation and long servicc life,etc.The sted dam sluicc with multi-span low head ot single-span high head is widely used in the current rivee storage project construction.The infrastructure construction projectof Xishahe River in Binzhou City is adopted as an example in the papee The desicn scheme of larae sted dam sluicc with multi-span and high head is analyzed and summarized in details.D is considered that the desicn of sted dam sluicc is more economical and applicable,which can provide referenco for similae engineering desicn.Keywords:sted dam gate；urban rivae manarement；project desicn；Xishahe Rivee；prevention and eeatment1工程概况和闸型比选拟建西沙河节制闸位于滨州市西沙河与北外环交叉口下游150m处，其作用为非汛期拦蓄上游西沙河来水，并保障主城区水系水位，汛期迅速开闸排泄城区水系汇集的城市雨洪水。
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大型钢坝闸控制系统设计桂跃武(上海市政工程设计研究总院,安徽合肥 230061)摘 要:阐述了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计原则、系统结构、功能和软硬件特点。
考虑到新安江大型钢坝闸控制的重要程度,从安全可靠运行的角度出发,选用了先进的、稳定的、有成功经验的控制系统。
根据新安江钢坝闸的要求和特点,采用了当前工控领域比较先进的技术和设备,使其成为具有国际先进水平,又能充分满足各方面实用要求的成熟可靠的控制系统。
关键词:钢坝闸;PL C;操作员站;U nity;Q uantum;M o dbus中图分类号:T P273 文献标识码:A 文章编号:1004 373X(2010)13 0171 03Design of C ontrol System for Heavy Steel Dam GatesGU I Y ue wu(Shang hai M unici pal Eng ineering Design General Institute,H efei 230061,China)Abstract :T he desig n pr inciples,system structure,functio n and har dw are and softw ar e features of the contro l sy stem,for the heavy steel dam g ates in Huangshan X in'anjiang are elabo rated.T aking into account the impo rtance of the heav y steel dam g ate co nt rol and pr oceeding from the per spectiv e o f safet y and reliability,an advanced,stable and successful contr ol sy s tem is select ed.T he advanced techno log y and equipments in the cur rent industrial filed are adopted in acco rdance w ith the r e quirements and character istics of Xin'anjiang steel dam g ates for making them to reach the internatio nal advanced level.T he desig n meets all practical requirements o f matur e and reliable contr ol sy stem.Keywords :steel dam gate;PL C;operation station;U nity;Quantum;M odbus收稿日期:2010 02 260 引 言随着我国城市用水、景观建设及环境整治和灌溉、发电的需要,在水利水电建设中水闸和橡胶坝得到广泛的运用。
由于橡胶坝运行管理较复杂、安全性差、橡胶易老化等弊端,质量事故发生率高。
而钢结构闸门是一种新型可调控溢流坝,它由土建结构、带固定轴的钢性坝体、驱动装置设备等组成[1]。
这种构筑物适合于河道孔口较宽(20~300m)而水位差比较小的工况(2~8m ),由于可以立坝蓄水,卧坝行洪排涝,还可以利用坝顶过水,形成人工瀑布的景观效果,因此在越来越多的水利建设工程中得到应用。
本文介绍了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计体会,该系统具有很好的可靠性、稳定性和实时性,符合控制系统危险分散的原则。
1 系统介绍黄山新安江钢坝闸共有5孔,每孔宽度为46m,挡水高度为4 8m 。
钢坝闸门向下游一侧倾倒,卧倒后行洪。
门顶(站立时)过水高度最大值为40cm,以形成瀑布景观效果。
行洪时闸门以上设计水深为7 78m 。
闸门最大转角不小于90 ,并可以在任意设定角度使闸门处于锁定状态。
钢坝闸门采用启闭机驱动,液压启闭机分两侧布置,其中右岸一侧启闭机控制2孔闸门,左岸一侧启闭机控制3孔闸门。
正常工况下运行速度可达3~5m/m in,一般不超过10m in 即可完成升坝和塌坝,可有效保证突发洪水时能及时泄洪。
示意图见图1。
图1 湖边水利枢纽钢坝闸效果图钢坝闸控制系统按 少人值守!要求进行设计,以 分层管理、集中控制!为原则组成控制中心、现地控制和设备三层拓扑结构。
系统配置和设备选型充分利用了计算机领域的先进技术,软硬件均采用全开放、分布式模块化结构,使之有良好的扩充性,也便于运行管理的智能化[2]。
钢坝闸控制系统作为新安江水利枢纽工程的一个子系统,不单设监控中心(中控室),在左、右岸液171∀现代电子技术#2010年第13期总第324期电子技术应用!压启闭机房设2个现地控制站(PLC01站、PLC02站)。
其中PLC01站控制2孔闸门,PLC02站控制3孔闸门。
系统最关键的控制对象是液压启闭机液压缸的行程控制,以防止在钢坝闸启闭时液压缸行程偏差过大造成闸门扭曲变形甚至损坏。
2 系统结构新安江钢坝闸控制系统为三层拓扑结构。
第一层为控制中心层。
以枢纽控制中心网管型交换机为核心,通讯协议为T CP/IP,通信网络数据吞吐率为100M b/s 。
控制中心操作员站采用双机冗余热备工作方式,任何一台计算机故障,不会影响系统的正常运行,保证系统的高可用性。
工程师站可进行上下位软件编程及调试。
该层完成系统的数据分析、监测、控制、通信及管理调度等功能,显示钢坝闸工作过程中的工艺参数、电气参数、设备运行状态(工作/停止/故障)和闸门开度等。
第二层为现地控制层。
以施耐德Unity 平台为控制核心,主要完成对现场设备的数据采集、顺序控制流程、逻辑控制流程以及与系统中其他装置的数据交换等。
控制层网络采用TCP/IP 网络以及环形拓扑结构,以单模光纤为通信介质,通过以太环网交换机构成带宽为100M b/s 的工业以太网络,实现控制信号的高速传输[3 4]。
该网络为自愈性环网,当环网发生一个光纤断点时,通讯仍能够正常进行。
同时作为枢纽的控制主干网,光纤环网能在任何节点在线增加或删除任意一个设备,也不会影响到其他设备的运行和通讯,充分考虑了枢纽工程系统管理的方便性。
控制系统拓扑结构如图2所示。
图2 钢坝闸控制系统结构图第三层为设备层。
利用U nity PLC 上MB 通讯接口对M CC 柜中的软起动器和其他智能仪器进行多点通讯。
这种不用传统I/O 模块而直接采用总线电缆连接的通讯方式,在实现现场离散设备和PLC 之间的数据数字化传输的同时,将成本费用减少到最小。
这种用于底层设备的低成本、高效率信息集成模式,已经逐渐成为控制领域的主流[5]。
3 控制系统设计3.1 技术要求对控制系统的技术要求如下:(1)由于钢坝闸控制水平要求高,模件的负荷率必须小于50%;(2)I/O 点余量为15%;(3)内部存储器占用容量小于等于50%,外部存储器占用容量小于等于40%;(4)在满足高稳定性的控制要求前提下,提高性能价格比;(5)当系统发生故障时,维护人员可以根据还原的历史记录迅速消除故障。
3.2 控制站PLC 的硬件构成系统设计选用施耐德Unity 系列PLC,电源为冗余配置,Unity 模件全部支持带电热插拔功能,通过模块故障自检功能可以使模块的故障瞬间反应在上位机系统上,大大方便了钢坝闸控制系统运行、检修和维护人员。
以左岸PLC01站为例,开关量输出54点、开关量输入152点、模拟量输出5点、模拟量输入11点,右岸PLC02站相同。
模块配置时在实际统计的点数上还需留有15%的余量。
PLC01站硬件配置如表1所示。
表1 PLC01站硬件配置模块型号数量/块触摸屏XBTGT 53301电源模块140CPS114202CPU 模块140CPU311101以太网通信模块140NOE 771011开关量输入模块140DDI353006开关量输出模块140DDO353002模拟量输出模块140ACO020002模拟量输入模块140AVI030002底板140XBP016001端子块140XT S00200123.3 上位监控系统上位监控系统承担着对钢坝闸控制、系统管理及PLC 编程、上位组态和调试等工作。
编程软件使用施耐德Unity Pro 软件,上位监控软件采用Wonderw ar e 公司的Intouch 10.0,操作系统为Window XP Profes sional 。
U nity Pro 编程软件完成对硬件组态、子站地址的分配,编写整个系统程序的控制逻辑。
该编程软件采用国际标准的IEC61131 3编程语言,通俗易懂、直观简单,强大的编程环境基本可以满足一切工业逻辑要求[6 7]。
Intouch 10.0监控软件是一套工业自动化组态软件,为系统提供了一个 过程化的窗口!和实时数据,为操作员提供了功能强大操作方便的人机界面[8]。
In172工控技术桂跃武:大型钢坝闸控制系统设计to uch通过现地PLC实现数据采集、设备控制、记录、故障报警等功能,并以图形或报表的方式进行实时显示及事件记录、打印等[9]。
3.4 控制模式钢坝闸控制系统操作运行设有远程自动!、远程手动!、现地手动!三种工作模式。
远程自动!模式为正常的主要运行方式,根据钢坝闸自动顺序运行的条件,在操作员站上操作完成整个工作流程。
在程序编写中注意自动顺序执行期间,出现任何故障或运行人员中断信号,都能使正在运行的程序中断并回到安全状态,使程序中断的故障或运行人员的指令都将在画面实时显示。
远程手动!模式为运行人员在画面上点操作被控对象。
在远程手动模式下,系统提供了丰富的操作指导和反馈信息,指引操作人员的操作,以防止误操作。
现地手动!模式是运行人员通过现地控制柜上按钮操作被控对象。
4 主要控制功能的实现新安江钢坝闸每孔闸门宽度为46m,两侧液压启闭机液压缸微小的行程偏差都会产生较大的扭力造成闸门在开启过程中的偏转、卡堵甚至损坏,因此在钢坝闸运行中液压缸的行程控制是关键。
为防止出现在钢坝闸启闭过程中液压缸行程偏差过大,各闸门启闭机上均设置有闸门开度(行程)检测装置,现地PLC可接受检测装置中绝对型编码器发送的闸门开度数据(分辨率为1/4096),控制中心可据此数据对现地各孔闸门的运行进行严密监控[10]。
其中行程检测装置及行程开关是关键的检测部件,要求选用具有高可靠性、技术先进的产品。
通过行程检测装置可顺利实现钢坝闸的主要控制功能:(1)液压缸同步控制。
在闸门启闭过程中,行程检测装置全程连续检测同一孔闸门2只液压缸的行程偏差,当偏差值大地等于20mm时,液压系统自动调整相应液压缸的进、出油量,使液压缸同步。