專利名稱：組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及的是組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，用于水庫(kù)、水電站液壓?jiǎn)㈤]機(jī)啟閉閘門。屬于自動(dòng)化技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
水庫(kù)、水電站閘門液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的電氣控制設(shè)備，常規(guī)的電氣控制設(shè)備是采用繼電器邏輯的手動(dòng)方式，控制和保護(hù)功能簡(jiǎn)單。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于針對(duì)上述存在的缺陷，提出一種將常規(guī)繼電器手動(dòng)控制方式、PLC控制方式和遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)指令控制方式組合起來形成冗余控制結(jié)構(gòu)的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏。本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案其結(jié)構(gòu)是液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的輸出端分別接常規(guī)繼電器邏輯控制電路和可編程控制器控制電路的一個(gè)輸入端，常規(guī)繼電器邏輯控制電路的另一個(gè)輸入/出端接可編程控制器控制電路的輸出/入端，可編程控制器控制電路和常規(guī)繼電器邏輯控制電路的另一個(gè)輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路的輸入端，電動(dòng)機(jī)控制回路的輸出端接液壓?jiǎn)㈤]機(jī)的輸入端，可編程控制器控制電路的另二個(gè)輸入/出端分別接閘門開度顯示和DP通信接口的輸出/入端，閘門開度傳感器的輸出端接可編程控制器控制電路的又一個(gè)輸入端，24VDC直流電源的電源輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路、常規(guī)繼電器邏輯控制電路、可編程控制器控制電路、閘門開度顯示的電源輸入端。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)采用可編程控制器控制方式的電氣控制設(shè)備其控制和保護(hù)功能大大增加，并且設(shè)計(jì)靈活。將常規(guī)繼電器手動(dòng)控制方式、PLC控制方式和遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)指令控制方式這樣三種控制方式結(jié)合起來，形成冗余的控制結(jié)構(gòu)，可以提高可靠性和安全性。當(dāng)可編程控制器PLC控制方式退出或出現(xiàn)故障時(shí)，簡(jiǎn)單的繼電器邏輯的手動(dòng)控制方式仍能啟閉閘門，以保證水庫(kù)安全泄洪，可靠性和安全性大為增加，將這三種控制方式組合起來，形成冗余的控制結(jié)構(gòu)，能夠可靠有效地控制液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，使閘門啟閉，并且能夠做到這三種控制方式的無擾動(dòng)切換，同時(shí)還具有油路超壓/失壓、電機(jī)過載流自動(dòng)保護(hù)停機(jī)、閘門下滑自動(dòng)回升等多種功能。


圖1是本實(shí)用新型的原理方框圖。
圖2是電動(dòng)機(jī)控制回路電路原理圖。
圖3、4是常規(guī)繼電器邏輯控制電路的電路原理圖。
圖5是可編程控制器控制電路中的CPU與閘門開度顯示屏的輸入端及DP通信接口輸入/出端的關(guān)系示意圖。
圖6是可編程控制器控制電路中的操作開關(guān)狀態(tài)信號(hào)輸入電路原理圖。
圖7是可編程控制器控制電路中的閘門開度傳感器輸入電路原理圖。
圖8是可編程控制器控制電路中的驅(qū)動(dòng)電磁閥和狀態(tài)光示電路原理圖。
圖中的1″是液壓?jiǎn)㈤]機(jī)、2″是閘門開度傳感器、3″是電動(dòng)機(jī)控制回路、4″是常規(guī)繼電器邏輯控制電路、5″是可編程控制器控制電路、6″是閘門開度顯示、7″是24VDC直流電源、8″是DP通信接口。
具體實(shí)施方式
對(duì)照附圖1，液壓?jiǎn)㈤]機(jī)1″的輸出端分別接常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″和可編程控制器控制電路5″的一個(gè)輸入端，常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″的另一個(gè)輸入/出端接可編程控制器控制電路5″的輸出/入端，可編程控制器控制電路5″和常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″的另一個(gè)輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路3″的輸入端，電動(dòng)機(jī)控制回路3″的輸出端接液壓?jiǎn)㈤]機(jī)1″的輸入端，可編程控制器控制電路5″的另二個(gè)輸入/出端分別接閘門開度顯示6″和DP通信接口8″的輸出/入端，閘門開度傳感器2″的輸出端接可編程控制器控制電路5″的又一個(gè)輸入端，24VDC直流電源7″的電源輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路3″、常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″、可編程控制器控制電路5″、閘門開度顯示6″的電源輸入端。
所述的液壓?jiǎn)㈤]機(jī)1″上安裝的器具包括有油泵電動(dòng)機(jī)，壓力繼電器，油位信號(hào)計(jì)，油路電磁閥，主令控制器等。閘門開度傳感器2″安裝在閘門上，以測(cè)量閘門開度。壓力繼電器，油位信號(hào)計(jì)，油路電磁閥，主令控制器等接點(diǎn)信號(hào)輸入給常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″以及可編程控制器控制電路5″。閘門開度傳感器輸出信號(hào)送入可編程控制器控制電路5″。常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″以及可編程控制器控制電路5″通過電動(dòng)機(jī)控制回路3″控制油泵電動(dòng)機(jī)啟停。常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″的工作狀態(tài)送入可編程控制器控制電路5″，同時(shí)，可編程控制器控制電路5″也將工作狀態(tài)傳送給常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″?？删幊炭刂破骺刂齐娐?″輸出閘門開度，通過閘門開度顯示6″實(shí)現(xiàn)數(shù)字和圖形顯示。
工作運(yùn)行狀態(tài)、閘門開度信號(hào)經(jīng)過可編程控制器上的DP通信接口8″與上位計(jì)算機(jī)通信。上位計(jì)算機(jī)發(fā)出的控制信號(hào)也經(jīng)過可編程控制器的DP通信接口端通信?？删幊炭刂破鞯腄P通信接口與上位計(jì)算機(jī)的串行通信協(xié)議為現(xiàn)場(chǎng)總線Profibus-DP協(xié)議，通信速率為9.6Kbps～1Mbps任意選定。
24VDC直流電源7″為常規(guī)繼電器邏輯控制電路4″以及可編程控制器控制電路5″等供電。
對(duì)照附圖2，斷路器QF1接通380VAC電源，斷路器QF2接通220VAC電源。繼電器接點(diǎn)KM101通過熱繼電器FR連接電機(jī)M。380VAC電源的其中一相L3經(jīng)過保險(xiǎn)絲RD1與繼電器接點(diǎn)11KC2、21KC2、31KC2、1KA1a、2KA1b、3KA1C、SA3對(duì)應(yīng)連接。繼電器接點(diǎn)11KC2、21KC2、31KC2、1KA1a、2KA1b、3KA1C、SA3的另一端經(jīng)熱繼電器接點(diǎn)FR與繼電器線包FM1連接?；ジ衅鱐A1～TA3與電流表PA1～PA3對(duì)應(yīng)連接。三相線L1、L2、L3其中相線L1、L2間接電壓表V。
對(duì)照附圖3，斷路器QF5接通220VAC電源，直流電源EIP1將交流電源220VAC變成直流24VDC電源，直流電源EIP1的1L+端與操作權(quán)選擇開關(guān)SA1對(duì)應(yīng)連接。直流電源EIP1的1L-端與繼電器線包K0、KA2、KT1、KA301、KA401、KA13、KA14、KT2以及繼電器接點(diǎn)KA3、KA4對(duì)應(yīng)連接。操作權(quán)選擇開關(guān)SA1與工作泵選擇開關(guān)SA2、繼電器接點(diǎn)1KA1a，1KA1b，1KA1c 2KA1a對(duì)應(yīng)連接。繼電器接點(diǎn)KA901與停止按鈕SB3對(duì)應(yīng)連接。停止按鈕SB3又與繼電器接點(diǎn)KA501、KA701、KA201、KA301、KA401對(duì)應(yīng)連接。
對(duì)照附圖4，繼電器線包KA5、KA7、KA9、KA10、KA11的一端分別對(duì)應(yīng)短接，繼電器線包KA5、KA7、KA9、KA10、KA11的另一端分別與繼電器接點(diǎn)2XK1、1XK2、1PS1、KT2、2PS1對(duì)應(yīng)連接。指示燈1HL1～1HL12的一端分別對(duì)應(yīng)短接，指示燈1HL1～1HL12的另一端分別與繼電器接點(diǎn)K002、KA1502、2KA1a、KA302～KA1002分別對(duì)應(yīng)連接。繼電器線包KT3與繼電器接點(diǎn)KA9、KA10、5XK及繼電器線包KA12對(duì)應(yīng)連接。電鈴DL2、繼電器接點(diǎn)KT302及KA1202串聯(lián)連接。
繼電器線包KA12、溢流閥YV1、升門電磁閥YV2、降門電磁閥YV3、YV4的線包與繼電器KA15的線包對(duì)應(yīng)短接。溢流閥YV1線包的另一端與繼電器接點(diǎn)KA2串聯(lián)連接，升門電磁閥YV2線包的另一端與繼電器接點(diǎn)K102、KA1302串聯(lián)連接，降門電磁閥YV3、YV4線包的另一端與繼電器接點(diǎn)KA1402、K202串聯(lián)連接。
對(duì)照附圖5，可編程控制器控制電路5″由電源PS307、中央處理器CPU(型號(hào)313)、輸入/出接口模塊D1-D6組成。閘門的開度顯示和參數(shù)設(shè)置采用工業(yè)觸摸屏LCD完成。
對(duì)照附圖6，輸入接口模塊D1(型號(hào)SM321)的第1端與24VDC正端連接，輸入接口模塊D1第2～7端經(jīng)操作權(quán)選擇開關(guān)SA1、工作泵選擇開關(guān)SA2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D1的第15～19端經(jīng)升門按鍵SB1、降門按鍵SB2、停止按鈕SB3、復(fù)位按鈕SB4、消音按鈕SB5與24VDC正端連接。
輸入接口模塊D2(型號(hào)SM321)的第1端與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第2端經(jīng)壓力接點(diǎn)2PS2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第3端經(jīng)壓力接點(diǎn)1PS2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第4端經(jīng)閘門位置上限位開關(guān)2XK2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第6端經(jīng)閘門位置下限位開關(guān)1XK1與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第8、9端分別經(jīng)繼電器接點(diǎn)21KC2、31KC2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第12～15端分別經(jīng)繼電器接點(diǎn)22KC2、23KC2、32KC2、33KC2與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第16～18端分別經(jīng)繼電器接點(diǎn)KM103～KM303接點(diǎn)與24VDC正端連接，輸入接口模塊D2的第20端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。輸入接口模塊D1的第8端接繼電器接點(diǎn)J101。
對(duì)照附圖7，閘門開度傳感器SS1的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)適配器(型號(hào)；MR-100)對(duì)應(yīng)接入可編程控制器控制電路5″中的輸入接口模塊D3(型號(hào)；SM321)的第2～17端、第1端與24VDC正端連接，輸入接口模塊D3的第20端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
對(duì)照附圖8，可編程控制器控制電路5″中的輸出接口模塊D5(型號(hào)SM322)的第1端與24VDC正端連接，輸出接口模塊D5的第20端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊D5的第2～8端經(jīng)繼電器線包11KC1、11KC2、12KC2、13KC2、K1、K2、K3與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊D5的第12、13、15端經(jīng)指示燈HL9、HL10、HL12與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
可編程控制器控制電路5″中的輸出接口模塊D6(型號(hào)；SM322)的第1端與24VDC正端連接，輸出接口模塊D6的第20端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊D6的第2～6端經(jīng)指示燈HL14～HL18與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊D6的第12端經(jīng)繼電器線包J1與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
本實(shí)用新型的主要技術(shù)性能控制啟閉機(jī)的類型液壓?jiǎn)㈤]機(jī)。電氣控制方式簡(jiǎn)化的常規(guī)繼電器手動(dòng)控制、可編程控制器控制、遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)指令控制并存方式。操作方式現(xiàn)地手動(dòng)，現(xiàn)地可編程控制器自動(dòng)，遠(yuǎn)方自動(dòng)。操作權(quán)選擇允許選擇其中一種方式操作，當(dāng)選擇一種方式時(shí)，其它方式閉鎖，操作權(quán)的切換由電氣控制屏的屏面上的切換開關(guān)選擇，也可由上位即遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)指令選擇。保護(hù)零位保護(hù)，閘門開度上下極限位置雙重停機(jī)保護(hù)，電動(dòng)機(jī)過流保護(hù)，備用油泵電動(dòng)機(jī)自動(dòng)投入，油泵路堵塞保護(hù)，油壓過高過低保護(hù)等。具有停機(jī)時(shí)閘門下滑自動(dòng)回升功能。監(jiān)測(cè)功能閘門開度測(cè)量與數(shù)字顯示測(cè)量范圍0-40M，分辨率1cm，系統(tǒng)各種運(yùn)行狀態(tài)及故障指示?？删幊炭刂破髋c上位計(jì)算機(jī)具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能，以實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方監(jiān)測(cè)與控制。
表1 圖2中的元器件明細(xì)表

表2 圖3、4中的元器件明細(xì)表

表3 圖5、6、7、8中的元器件明細(xì)表
權(quán)利要求1.組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是液壓?jiǎn)㈤]機(jī)(1″)的輸出端分別接常規(guī)繼電器邏輯控制電路(4″)和可編程控制器控制電路(5″)的一個(gè)輸入端，常規(guī)繼電器邏輯控制電路(4″)的另一個(gè)輸入/出端接可編程控制器控制電路(5″)的輸出/入端，可編程控制器控制電路(5″)和常規(guī)繼電器邏輯控制電路(4″)的另一個(gè)輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路(3″)的輸入端，電動(dòng)機(jī)控制回路(3″)的輸出端接液壓?jiǎn)㈤]機(jī)(1″)的輸入端，可編程控制器控制電路(5″)的另二個(gè)輸入/出端分別接閘門開度顯示(6″)和DP通信接口(8″)的輸出/入端，閘門開度傳感器(2″)的輸出端接可編程控制器控制電路(5″)的又一個(gè)輸入端，24VDC直流電源(7″)的電源輸出端分別接電動(dòng)機(jī)控制回路(3″)、常規(guī)繼電器邏輯控制電路(4″)、可編程控制器控制電路(5″)、閘門開度顯示(6″)的電源輸入端。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是可編程控制器控制電路(5″)中的輸入接口模塊(D1)的第“1”端與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D1)第“2～7”端經(jīng)操作權(quán)選擇開關(guān)(SA1)、工作泵選擇開關(guān)(SA2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D1)的第“15～19”端經(jīng)升門按鍵(SB1)、降門按鍵(SB2)、停止按鈕(SB3)、復(fù)位按鈕(SB4)、消音按鈕(SB5)與24VDC正端連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是可編程控制器控制電路(5″)中的輸入接口模塊(D2)的第“1”端與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“2”端經(jīng)壓力接點(diǎn)(2PS2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“3”端經(jīng)壓力接點(diǎn)(1PS2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“4”端經(jīng)閘門位置上限位開關(guān)(2XK2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“6”端經(jīng)閘門位置下限位開關(guān)(1XK1)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“8、9”端分別經(jīng)繼電器接點(diǎn)(21KC2、31KC2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“12～15”端分別經(jīng)繼電器接點(diǎn)(22KC2、23KC2、32KC2、33KC2)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“16～18”端分別經(jīng)繼地器接點(diǎn)(KM1～KM3)與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D2)的第“20”端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是可編程控制器控制電路(5″)中的閘門開度傳感器(SS1)的輸出數(shù)據(jù)信號(hào)經(jīng)適配器對(duì)應(yīng)接入可編程控制器控制電路(5″)中的輸入接口模塊(D3)的第“2～17”端和第“1”端與24VDC正端連接，輸入接口模塊(D3)的第“20”端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是可編程控制器控制電路(5″)中的輸出接口模塊(D5)的第“1”端與24VDC正端連接，輸出接口模塊(D5)的第“20”端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊(D5)的第“2～8”端經(jīng)繼電器線包(11KC1、11KC2、12KC2、13KC2、K1、K2、K3)與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊(D5)的第“12、13、15”端經(jīng)指示燈(HL9、HL10、HL12)與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其特征是可編程控制器控制電路(5″)中的輸出接口模塊(D6)的第“1”端與24VDC正端連接，輸出接口模塊(D6)的第“20”端與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊(D6)的第“2～6”端經(jīng)指示燈(HL14～HL18)與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接，輸出接口模塊(D6)的第“12”端經(jīng)繼電器線包(J1)與24VDC負(fù)端對(duì)應(yīng)連接。
專利摘要組合型可編程自動(dòng)測(cè)量與電氣控制屏，其結(jié)構(gòu)是液壓?jiǎn)㈤]機(jī)接常規(guī)繼電器邏輯控制電路和可編程控制器控制電路，常規(guī)繼電器邏輯控制電路接可編程控制器控制電路，可編程控制器控制電路和常規(guī)繼電器邏輯控制電路接電動(dòng)機(jī)控制回路，電動(dòng)機(jī)控制回路接液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，可編程控制器控制電路接閘門開度顯示和DP通信接口，閘門開度傳感器接可編程控制器控制電路。優(yōu)點(diǎn)增加了控制和保護(hù)功能，將常規(guī)繼電器手動(dòng)控制方式、PLC控制方式和遠(yuǎn)方計(jì)算機(jī)指令控制方式結(jié)合起來，形成冗余的控制結(jié)構(gòu)，可靠有效地控制液壓?jiǎn)㈤]機(jī)，使閘門啟閉，做到三種控制方式的無擾動(dòng)切換，并具有油路超壓/失壓、電機(jī)過載流自動(dòng)保護(hù)，停機(jī)、閘門下滑自動(dòng)回升等功能。
文檔編號(hào)G05B19/05GK2700928SQ200420027630
公開日2005年5月18日 申請(qǐng)日期2004年6月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月7日
發(fā)明者徐立中, 馬小平 申請(qǐng)人:徐立中, 馬小平