宋學(xué)功

山東省膠東調(diào)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(cè)量及控制過程

2.1 齒輪傳動(dòng)采集數(shù)據(jù)

首先要將起動(dòng)螺桿的上下移動(dòng)距離轉(zhuǎn)變成旋轉(zhuǎn)的角度，需在啟閉機(jī)閘室內(nèi)起動(dòng)螺桿的側(cè)面安裝一個(gè)傳動(dòng)齒輪。當(dāng)啟閉機(jī)螺桿升落閘門的同時(shí)，帶動(dòng)該齒輪旋轉(zhuǎn)，它的旋轉(zhuǎn)角度就可以作為編碼器的計(jì)數(shù)依據(jù)。因此，閘位測(cè)量的精度主要取決于傳動(dòng)齒輪。限于現(xiàn)場(chǎng)安裝等客觀原因，傳動(dòng)齒輪不可能做得太大，因此還需要在光電編碼器內(nèi)加裝一次齒輪傳動(dòng)裝置（通過設(shè)計(jì)令齒輪傳動(dòng)比為32：1）。

傳動(dòng)齒輪的主要參數(shù)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(duì)照組均采用標(biāo)準(zhǔn)的化療方案，對(duì)獲得CR的急性髓細(xì)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(duì)獲得CR的急性淋巴細(xì)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(huán)磷酰胺+強(qiáng)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(zhǔn)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(nèi)部齒輪傳動(dòng)比（本裝置為32：1）。

2）齒數(shù) Z=16。

3）齒厚b=11mm。

4）齒輪壓力角。

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

2.2 光電編碼、閘位實(shí)時(shí)顯示

2.2.1 格雷碼編碼

二進(jìn)制編碼方式采用9位格雷碼。其優(yōu)點(diǎn)是具有循環(huán)性和反射性，相鄰兩個(gè)代碼之間僅有一位取值不同。編碼數(shù)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(shù) D9 D8 D7 D6 D5 D4 D3 D2 D1實(shí)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(qū)相間組成，扇區(qū)的透光與否按照格雷碼的編碼原則來安排設(shè)計(jì)，當(dāng)主動(dòng)齒輪帶動(dòng)碼盤旋轉(zhuǎn)時(shí)，9個(gè)光敏二極管產(chǎn)生9位格雷碼，這樣就把0-511這些數(shù)字轉(zhuǎn)換成了二進(jìn)制的格雷碼了。

2.2.2 數(shù)據(jù)的處理及顯示

此時(shí)產(chǎn)生的二進(jìn)制數(shù)據(jù)，仍不穩(wěn)定，因此用四-集成運(yùn)放LM339和六-反相施密特觸發(fā)器CD40106進(jìn)行放大和整形，消除尖峰脈沖和干擾信號(hào)，得到標(biāo)準(zhǔn)幅值的矩形波。然后，通過晶體三極管輸出，提高了電流驅(qū)動(dòng)能力，同時(shí)相當(dāng)于“非門”。在微處理和顯示電路中，通過CMOS 微處理器對(duì)編碼進(jìn)行運(yùn)算處理，運(yùn)算結(jié)果送到顯示驅(qū)動(dòng)電路顯示出來，這就是在閘門現(xiàn)場(chǎng)顯示的實(shí)時(shí)閘位；另一路信號(hào)轉(zhuǎn)變成4mA～20mA的模擬量信號(hào)，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(yuǎn)方控制時(shí)螺桿移動(dòng)到上下極限時(shí)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(dāng)位置裝設(shè)限位開關(guān)，當(dāng)限位裝置移動(dòng)到限位開關(guān)處即發(fā)出數(shù)字信號(hào)。

2.3.2 硬件配置

閘站現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)化控制系統(tǒng)采用B&R公司的B&R2003 PLC，系統(tǒng)硬件組成：接口模塊（2個(gè)IF311接口及2個(gè)模/數(shù)轉(zhuǎn)換器AI774）；CPU和電源模塊，上有RS232接口；2個(gè)數(shù)字量輸入模塊DI435；數(shù)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(jí)語言PL2000等。

需處理的模擬量有：閘門開度、電機(jī)電流等。

需處理的數(shù)字量有：啟閉機(jī)電源有電否；現(xiàn)/遠(yuǎn)轉(zhuǎn)換位；手/自轉(zhuǎn)換位；閘門停按鈕；閘門升態(tài)；閘門降態(tài)；閘門升指令；閘門降指令；閘門是否達(dá)上限位；閘門是否達(dá)下限位等。

當(dāng)模擬量和數(shù)字量列出以后，就要根據(jù)具體的控制需求，建立流程模型，對(duì)PLC和HMI編程，實(shí)現(xiàn)在HMI和上位機(jī)上控制閘門的功能。

一段PLC控制程序如下（設(shè)定開度值，PLC運(yùn)算處理決定升或降并達(dá)到設(shè)定值）：

PLC與Modem連接，通過數(shù)字電話信道，將閘門開度及狀態(tài)、電機(jī)電流等數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)傳到遠(yuǎn)方調(diào)度中心。在調(diào)度中心，通過組態(tài)軟件（Citect編程），在上位機(jī)上顯示閘門閘門狀態(tài)、開度并進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。

3 結(jié)論

這種閘門開度測(cè)量方法比較實(shí)用，具有掉電自保持等優(yōu)點(diǎn)，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(yùn)行情況來看，較好地完成運(yùn)行任務(wù)。自動(dòng)化測(cè)量控制裝置安裝完成后，可實(shí)現(xiàn)對(duì)沿途各個(gè)閘站閘門開度等運(yùn)行參數(shù)的自動(dòng)采集、傳輸及控制，在調(diào)度中心可對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析計(jì)算，提高了引黃濟(jì)青工程的運(yùn)行管理水平。

[1]沈云，耿玉岐主編.機(jī)械工人基礎(chǔ)技術(shù)[M].北京：金盾出版社，2008：185-187.

[2]齊蓉主編.新一代可編程計(jì)算機(jī)控制器技術(shù)[M].西安：西北工業(yè)大學(xué)出版社，2000：24-27.