一种高精度的液压闸门纠偏处理方法及其装置14页word

一种高精度的液压闸门纠偏处理方法及其装置北江大堤全堤范围内现装有自动化控制闸门的水闸10座，其中西南水闸和芦苞水闸为泄洪闸，排灌涵闸8座，分别为骑背岭灌溉涵、乐排河水闸、黄布灌溉涵、石岩庙涵、红岗引水闸、狮山水闸、黄塘进水闸、北基涵闸。

这些涵闸历史上由于技术条件限制，设计比较老化。为提高闸门控制的可靠性和自动化水平，满足北江大堤水利信息化建设和管理的要求，本次北江大堤改造工程作为现代水利设施的工程来规划、建设。在水利信息化方面其规划、设计立足于高起点、高标准，综合利用自动化控制、图像监视和计算机网络、通信技术，建立先进的自动化监视和控制系统，以提高涵闸的安全性、可靠性，充分发挥工程效益，促进工程管理的科学化、现代化。

1 泄洪闸自动监控系统

北江大堤西南水闸和芦苞水闸为泄洪闸，连接西南、芦苞两涌，与飞来峡水利枢纽、琶江天然滞洪区一起是构成广州市和珠江三角洲地区防洪体系的核心建筑物。

1.1泄洪闸控制系统中的重点技术分析——开度读取

北江大堤××局范围内现装有自动化控制闸门的水闸10座，其中泄洪闸2座、排灌水闸8座。目前已完成了西南水闸和芦苞水闸2座泄洪闸的闸门监控系统建设，排灌水闸中已完成骑背岭灌溉涵、乐排河水闸、黄布灌溉涵、石岩庙涵、红岗引水闸、狮山水闸、黄塘进水闸、北基涵闸门等8座闸门监控系统。

泄洪闸液压系统中，液压缸采用CERAMAX，传感器采用高精度CIMSMKII 位移传感器，与之接口读取位移值的PLC模块是GEFANUC的APU300高速计数模块，这种配合据我们所知是史无前例的。

（1）CIMS MKII位移传感器

CIMS MKII位移传感器带有磁阻元件的传感器装在油缸头部的不锈钢外壳中，其中也包含磁敏二极管（SMD）技术的全部电子设备。各传感元件和电子设备的保护级别为IP68，直至10巴。电源电压是24V DC，输出是增量的正交的RS-422特性的信号。CIMS MKII位移传感器的4个磁阻元件构成两个一半的惠斯登（Wheatston）电桥，用来检测交变的磁场。这种交变磁场产生在永久磁铁和绝缘的CERAMAX○R活塞杆涂层下面的带沟槽的活塞杆之间。传感元件由高频正弦信号激励。由活塞杆位移信息调制输出信号。这两种输出信号连同参考的激励信号变换为增量的A和B计数脉冲。作为必要的内部电压，供给位移系统的24V DC电源具有宽的容限，由于它是在板式稳压转换器/调节器上。输出是正文编码器输出，连同增量的A和B脉冲，同时把A和B脉冲变换成EIA RS-422标准化格式。 RS-422格式对电磁干扰（EMI）极不敏感，它的传输长度高达900M的位移信息的能力。 RS-422规定差动数据传输，它取消基底移位和噪音信号的影响，它们会在传输线路上引起普通形式的电压。

（2）APU300高速计数模块

APU300高速计数器用于工业控制直接处理80 K 的脉冲信号包括：

涡轮流量仪

仪器检验

材料处理

简单运动控制

速度测量

过程控制

这种模块能迅速处理高速输入的数据单独或用CPU 控制输出并能实现下列三种计数方式中的任一种：

A 型： 4 个独立脉冲计数器

B 型：两个A Quad B 计数器

C 型：一个复合计数器该计数器用两个

此种模块的输入特性是RS-232。

（3）RS-422、RS232和RS-485接口特性

RS-232、RS-422与RS-485都是串行数据接口标准,最初都是由电子工业协会（EIA）制订并发布的,RS-232在1962年发布,命名为EIA-232-E,作为工业标准,以保证不同厂家产品之间的兼容。RS-422由RS-232发展而来,它是为弥补RS-232之不足而提出的。为改进RS-232通信距离短、速率低的缺点,RS-422定义了一种平衡通信接口,将传输速率提高到10Mb/s,传输距离延长到4000英尺（速率低于100kb/s时）,并允许在一条平衡总线上连接最多10个接收器。RS-422是一种单机发送、多机接收的单向、平衡传输规范,被命名为TIA/EIA-422-A标准。为扩展应用范围,EIA又于1983年在RS-422基础上制定了RS-485标准,增加了多点、双向通信能力,即允许多个发送器连接到同一条总线上,同时增加了发送器的驱动能力和冲突保护特性,扩展了总线共模范围,后命名为TIA/EIA-485-A标准。由于

EIA提出的建议标准都是以“RS”作为前缀,所以在通讯工业领域,仍然习惯将上述标准以RS作前缀称谓。

RS-232、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,而不涉及接插件、电缆或协议,在此基础上用户可以建立自己的高层通信协议。因此在视频界的应用,许多厂家都建立了一套高层通信协议,或公开或厂家独家使用。如录像机厂家中的Sony与松下对录像机的RS-422控制协议是有差异的,视频服务器上的控制协议则更多了,如Louth、Odetis协议是公开的,而ProLINK则是基于Profile上的。

（4）接口分析

CIMS MKII传感器为增量式编码器，这种编码器是通过光电发射和接收器件读取陶瓷活塞杆上有环形通、暗的刻线，获得四组正弦波信号组合成A，A/，B，B/四个正弦波相差90度相位差（相对于一个周波为360度），将A/和B/信号反向叠加在A、B两相上，可增强稳定信号。由于A、B两相相差90度，可通过比较A相在前还是B相在前，以判别编码器的正转与反转。编码器以每旋转360度提供多少的通或暗刻线称为分辨率，芦苞水闸增量式编码器的分辨率为1024脉冲/厘米，输出信号为5V的方波，连接至GE9030PLC的APU300高速计数模块。实际连接中我们发现8套传感器只有4套能够读取数据，而其余4套则无法读取数据，分析其原因，我们发现CIMS MKII RS-422（差分）输出无法输入到APU300高速计数的RS-232（单端）接口，这就需要我们在信号输入到APU300高速计数模块之前将RS-422特性信号转变成RS-232特性信号，为此我们设计了如下电路图，制成了叫做转换盒的东西，如下图：