静磁栅行程传感器在大Ⅰ型弧型水闸控制改造中的应用.pdf
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1、第9 期2023年9 月文章编号:1 6 7 3-9 0 0 0(2 0 2 3)0 9-0 1 1 8-0 4陕西水利Shaanxi WaterResourcesNo.9September,2023静磁栅行程传感器在大I型弧型水闸控制改造中的应用张跃武,李岱,周正聪,杨大为,易忠(北京市城市河湖管理处,北京1 0 0 1 44)【摘要为解决水闸传统开度测量的误差大、操作不便等问题,应用先进成熟的静磁栅行程传感器技术,对北方地区某大I型拦河闸的1 7 孔弧形闸门进行开度精准检测的改造,同时配合现地、远程控制改造和视频验证等自动化系统集成,实现了闸门开度的精准控制。该应用为各类闸门开度精准检测和
2、闸门精准操控,提供了技术参考和方法借鉴,同时对实现闸门远程精准操控、工控网与办公网逻辑隔离以及闸门操控视频验证都具有重要实践意义。【关键词静磁栅行程传感器;远程闸控;精准检测中图分类号TV66【文献标识码BApplication of Magnetostatic Grating Stroke Sensor in Control Transformation ofLarge Type I Arc Sluice GateZhang Yuewu,Li Dai,Zhou Zhengcong,Yang Dawei,Yi Zhong(Beijing Municipal Administration of
3、Rivers and Lakes,Beijing 100144,China)Abstract:In order to solve the problems of large error and inconvenient operation in traditional sluice openingmeasurement,advanced and mature magnetostatic grating stroke sensor technology was applied to carry out the transformationof accurate detection of the
4、opening of the 17-hole arc gate of a large type I barrage in the northern region,and at thesame time,with the integration of automation systems such as on-site,remote control transformation and video verification,the precise control of the gate opening is realized.This application provides technical
5、 reference and method reference forthe precise detection of various gate openings and precise control of gates.At the same time,it has important practicalsignificance for realizing remote precise control of gates,logical isolation of industrial control network and office network,andvideo verificatio
6、n of gate control.Key words:Magnetostatic Grating Stroke Sensor;remote gate control;accurate detection某拦河闸位于中国北方地区,为大I型水闸,有1 7 孔开式弧形钢闸门,弧度半径9.5m,闸门净尺寸1 1.98 m8.00m,闸重约2 8 t。近年来,虽然对拦河闸叠梁门启闭、电气系统、检修闸门等设备进行了升级改造,但因卷扬启闭机启停特点和钢丝绳固有的物理形变,在日常提闸落闸操作时,卷扬机连接的旋转式开度仪测量误差较大,只能通过人工到闸墩附近读取侧壁开度尺获得闸门开度值。人工读取开度存在误读、规
7、程繁琐和安全隐患等不利因素。针对该问题,经过技术调研以及对国内外应用情况的了解,采用静磁栅行程传感器等技术,对开度传感器进行改造,从而实现对水闸自动化控制改造的目标,使得闸控业务更高效,管理更科学和更精细。静磁栅闸门开度仪是在消化吸收先进磁位移传感器技术的基础上研制的新型开度仪,具有精度高、绝对值、量程大、抗恶劣环境和维修保养方便等优点,相对于传统的闸门开度仪有其特有的优点可有效解决传统的闸门开度仪的不足。1水闸控制改造概述该工程由水闸现地改造、管理站远程操控改造、分中心和调度中心状态查询四部分组成,工程逻辑结构(见图1)。1.1水闸现地改造采用静磁栅式传感器、现地闸控、视频监视等技术,分别对
8、1 7 孔闸门安装静磁栅行程传感器、现地控制柜、摄像机等,实现闸门开度精准检测和闸门现地精准操控。1.2管理站远程操控改造采用计算机网络、PLC、远程闸控、网络隔离等技术,配置工控服务器、工控工作站、工控交接机、网闸、电视、收稿日期2 0 2 3-0 4-2 8【作者简介张跃武(1 96 5-),男,山西长治人,高级工程师,主要从事水利自动化、水利工程管理等工作。118第9 期2023年9 月网络版组态和闸门远控软件等,建立连1 7 孔闸门PLC控制器的工控网络,并与办公逻辑隔离;实现闸门远程精准操控,以及自动编制闸门流量统计报表和自动上传闸门运行数据至调度中心雨水情数据库。采用视频监控技术,
9、配置硬盘录像机、电视等设备,依托办公网络,建立连1 7 孔闸门摄像机的视频监视网络,实现提闸落闸过程中闸门开度的视频验证和视频业务数据存贮。调度中心新雨水情数据服务器办公网交换机分中心雨水情数据服务器办公网交换机管理站闸门开度远程操控陕西水利Shaanxi Water Resources杆套件和上支架安装,以及与现地控制柜显示仪表和PLC控制器的连接。2.2.1安装位置设计结合该拦河闸物理结构特点,卷扬式弧形闸门受安装位置限制,只能在水闸翼墙和闸门支臂间连接,存在有支架稳定、静磁栅尺行程不够、闸门检修拆除和水闸整体美观等问题。经过论证,从安全和美观角度,首先确定了静磁栅行程状态显宗闸门运行闸门
10、行状态显示办公X电脑闸控开度视频验证No.9September,2023传感器整体不高于闸墩顶面的原则。其次,通过调整上下支架位置,确保静磁栅尺的移动轨迹是在平行翼墙的纵向断面上。再次,上下支架采用了大尺寸刚性结构,增强抗扰能力。最后,为了满足闸门7.5m的最大开度,静磁栅尺设计没有采取传统的垂直安装方式,而是与垂直方向有1 5.8 夹角的倾斜安装,由此满足闸门开度的伸缩需要(见图3)。门工控江作站工控网隔离网闸办公网交换机交换机光纤48 芯光纤448芯闸门现地闸门现地控制柜控制柜静磁静磁栅传感器传感器1#闸门2#闸门#闸门1 6#闸门1 7#闸门1#摄像机拦河闸2#摄像机图1 项目工程逻辑结
11、构图1.3分中心和调度中心状态查询采用Web技术,依托调度中心雨水情数据库,实现闸门运行状态和闸门流量统计报表的查询。2静磁栅行程传感器安装技术2.1静磁栅行程传感器性能特点静磁栅行程传感器是外置刚性结构和绝对编码型的新型闸门开度检测设备,主要由静磁栅位移传感器和安装辅件构成。静磁栅位移传感器由静磁栅源(测量杆)和静磁栅尺组成。静磁栅源的磁性条形码排布轴线与静磁栅尺霍尔线性阵列排布轴线平行,静磁栅源和静磁栅尺在保持约定间隙的状态下相对运动,由静磁栅尺输出准确的位移信号(见图2),测量范围0 30 m。检测精度可达0.1 mm,输出模拟量4mA20mA、1 6 位并行数字、数字化SSI位移等多种
12、信号。该技术目前多用于液压式启闭机,液压式启闭机可以将静磁栅尺平行于液压缸设置,易于安装,结构稳定,开度比例适合。注:1 一探测头,2-基体,3一磁钢,4一传感棒,5、6-电路板,7 一磁敏霍尔元件,8 一数据处理器,9一接插端口,1 0 一外壳。图2 静磁栅位移传感器结构示意图2.2青静磁栅行程传感器安装技术本案中静磁栅行程传感器采用静磁栅尺固定静磁栅源移动的工作方式。设备安装包括安装位置设计,下支架、测量服务器工挖硬盘录像机光纤收发器TOT#摄像机17#摄像机I16#摄像机10电办公光纤收发器2224.63354,3图3静磁栅行程传感器安装位置设计最大摆角:6 7,最大行程L=1800mm
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