引黃濟青工程閘位測量與控制

宋學功

山東省膠東調水工程壽光管理站，山東 壽光 262700

1 概述

本裝置安裝完成后，閘門量程為5.12m，誤差為±1cm，采用DC12v電源。

2 閘位測量及控制過程

2.1 齒輪傳動采集數據

首先要將起動螺桿的上下移動距離轉變成旋轉的角度，需在啟閉機閘室內起動螺桿的側面安裝一個傳動齒輪。當啟閉機螺桿升落閘門的同時，帶動該齒輪旋轉，它的旋轉角度就可以作為編碼器的計數依據。因此，閘位測量的精度主要取決于傳動齒輪。限于現場安裝等客觀原因，傳動齒輪不可能做得太大，因此還需要在光電編碼器內加裝一次齒輪傳動裝置（通過設計令齒輪傳動比為32：1）。

傳動齒輪的主要參數為：

1）分度圓直徑d k=M/n/π1

=5120/32/3.14

=50.9mm

M—量程，本裝置為5120mm；

觀察組和對照組均采用標準的化療方案，對獲得CR的急性髓細胞性白血病的緩解后治療，主要包括表柔紅霉素+阿糖胞苷（DA）、高三尖杉酯醇+阿糖胞苷（HA）、米托蒽醌+阿糖胞苷（MA）、阿霉素+阿糖胞苷（AA）及中/大劑量阿糖胞苷（Ara-C）等方案；對獲得CR的急性淋巴細胞白血病患者的緩解后治療，主要包括長春新堿+柔紅霉素+環磷酰胺+強的松（VDCP）、足葉乙苷+阿糖胞苷（EA）以及甲氨蝶呤（HD-MTX）等方案。觀察組加用十一味參芪片（吉林金恒制藥股份有限公司，國藥準字Z10900029，0.3 g/片）口服，每日服用3次，每次服4粒。

n—光電編碼器內部齒輪傳動比（本裝置為32：1）。

2）齒數 Z=16。

3）齒厚b=11mm。

4）齒輪壓力角。

為使主動齒輪與起動螺桿緊密嚙合，二者壓力角須一致。本工程取5°（安裝時應注意其方向）。

2.2 光電編碼、閘位實時顯示

2.2.1 格雷碼編碼

二進制編碼方式采用9位格雷碼。其優點是具有循環性和反射性，相鄰兩個代碼之間僅有一位取值不同。編碼數0-29-1（即0—511）。下表列出部分9位格雷碼編碼的真值表。

編碼數 D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1實際閘位（m）0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 01 0 0 0 0 0 0 0 0 1 0.012 0 0 0 0 0 0 0 1 1 0.02

3 0 0 0 0 0 0 0 1 0 0.03… …………………………100 0 0 1 0 1 0 1 0 0 1.00… …………………………200 0 1 0 1 0 1 0 1 0 2.00… …………………………509 1 0 0 0 0 0 0 1 1 5.09510 1 0 0 0 0 0 0 0 1 5.10511 1 0 0 0 0 0 0 0 0 5.11

在光敏傳感器的圓形碼盤上沿徑向有9道同心碼道，每條碼道由透光和不透光的扇區相間組成，扇區的透光與否按照格雷碼的編碼原則來安排設計，當主動齒輪帶動碼盤旋轉時，9個光敏二極管產生9位格雷碼，這樣就把0-511這些數字轉換成了二進制的格雷碼了。

2.2.2 數據的處理及顯示

此時產生的二進制數據，仍不穩定，因此用四-集成運放LM339和六-反相施密特觸發器CD40106進行放大和整形，消除尖峰脈沖和干擾信號，得到標準幅值的矩形波。然后，通過晶體三極管輸出，提高了電流驅動能力，同時相當于“非門”。在微處理和顯示電路中，通過CMOS 微處理器對編碼進行運算處理，運算結果送到顯示驅動電路顯示出來，這就是在閘門現場顯示的實時閘位；另一路信號轉變成4mA～20mA的模擬量信號，通過電纜傳送到PLC處理。

2.3 閘位的控制管理

2.3.1 閘門需改裝之處

為防止在遠方控制時螺桿移動到上下極限時破壞閘門及閘室，需在螺桿的上下兩端分別安裝限位裝置，并在適當位置裝設限位開關，當限位裝置移動到限位開關處即發出數字信號。

2.3.2 硬件配置

閘站現場自動化控制系統采用B&R公司的B&R2003 PLC，系統硬件組成：接口模塊（2個IF311接口及2個模/數轉換器AI774）；CPU和電源模塊，上有RS232接口；2個數字量輸入模塊DI435；數字量輸出模塊DO4352。

2.3.3 編程及控制

B&R提供的編程語言有梯形圖LAD、指令表、高級語言PL2000等。

需處理的模擬量有：閘門開度、電機電流等。

需處理的數字量有：啟閉機電源有電否；現/遠轉換位；手/自轉換位；閘門停按鈕；閘門升態；閘門降態；閘門升指令；閘門降指令；閘門是否達上限位；閘門是否達下限位等。

當模擬量和數字量列出以后，就要根據具體的控制需求，建立流程模型，對PLC和HMI編程，實現在HMI和上位機上控制閘門的功能。

一段PLC控制程序如下（設定開度值，PLC運算處理決定升或降并達到設定值）：

PLC與Modem連接，通過數字電話信道，將閘門開度及狀態、電機電流等數據實時傳到遠方調度中心。在調度中心，通過組態軟件（Citect編程），在上位機上顯示閘門閘門狀態、開度并進行遠程控制。

3 結論

這種閘門開度測量方法比較實用，具有掉電自保持等優點，精度和量程可靠性等能滿足工程需要，投資省，使用方便。通過運行情況來看，較好地完成運行任務。自動化測量控制裝置安裝完成后，可實現對沿途各個閘站閘門開度等運行參數的自動采集、傳輸及控制，在調度中心可對數據進行分析計算，提高了引黃濟青工程的運行管理水平。

[1]沈云，耿玉岐主編.機械工人基礎技術[M].北京：金盾出版社，2008：185-187.

[2]齊蓉主編.新一代可編程計算機控制器技術[M].西安：西北工業大學出版社，2000：24-27.