本發(fā)明涉及船閘模型控制技術領域，尤其涉及一種單級船閘模型控制系統(tǒng)。

背景技術：

在船閘實際設計的過程中，直接到具有落差的水面進行各項實驗不便于實現(xiàn)，會對資源造成極大的浪費；并且由于各個地區(qū)實地情況的不同，對真實數(shù)據的采集也會有重大影響，因此船閘模型應運而生。

在船閘模型的實際實驗中，很多情況下采用的是分布式系統(tǒng)，需要幾個人同時操作并記錄數(shù)據。在這個過程中，可能因為配合的問題造成整個實驗過程效率的低下以及數(shù)據采集誤差數(shù)或者錯誤數(shù)的增加。

技術實現(xiàn)要素：

本申請實施例通過提供一種單級船閘模型控制系統(tǒng)，解決了現(xiàn)有技術中船閘模型實驗采用分布式系統(tǒng)造成實驗效率較低、數(shù)據采集誤差較大的問題。

本申請實施例提供一種單級船閘模型控制系統(tǒng)，包括plc電氣控制單元、船閘傳動控制單元、信號檢測單元；

所述plc電氣控制單元分別與所述船閘傳動控制單元和所述信號檢測單元連接。

優(yōu)選的，所述plc電氣控制單元包括：

主控cpu；

模擬量信號采集模塊，所述模擬量信號采集模塊與所述主控cpu連接；

步進電機控制模塊，所述步進電機控制模塊與所述主控cpu連接；

步進電機驅動模塊，所述步進電機驅動模塊與所述步進電機控制模塊連接；

信息顯示屏，所述信息顯示屏與所述主控cpu連接；

運行控制操作按鈕，所述運行控制操作按鈕與所述主控cpu連接。

優(yōu)選的，所述步進電機驅動模塊包括上游步進電機驅動模塊和下游步進電機驅動模塊；

所述運行控制操作按鈕包括上游運行控制操作按鈕和下游運行控制操作按鈕。

優(yōu)選的，所述上游運行控制操作按鈕和所述下游運行控制操作按鈕均包括：開閥按鈕、關閥按鈕、停止按鈕。

優(yōu)選的，所述船閘傳動控制單元包括：

步進電機；

步進電機絲桿，所述步進電機絲桿與所述步進電機連接；

限位轉盤，所述限位轉盤位于所述步進電機絲杠的上下兩端；

電機限位開關，所述電機限位開關位于所述限位轉盤的運行極限位置；

閥門；

電機與閥門連接軸，所述電機與閥門連接軸的兩端分別與所述步進電機絲杠和所述閥門連接。

優(yōu)選的，所述步進電機包括上游步進電機和下游步進電機；

所述步進電機絲桿包括上游步進電機絲桿和下游步進電機絲桿；所述上游步進電機絲桿與所述上游步進電機連接，所述下游步進電機絲桿與所述下游步進電機連接；

所述限位轉盤包括第一限位轉盤、第二限位轉盤、第三限位轉盤、第四限位轉盤；所述第一限位轉盤和所述第二限位轉盤分別位于所述上游步進電機絲杠的上下兩端，所述第三限位轉盤和所述第四限位轉盤分別位于所述下游步進電機絲桿的上下兩端；

所述電機限位開關包括第一電機限位開關、第二電機限位開關、第三電機限位開關、第四電機限位開關；所述第一電機限位開關位于所述第一限位轉盤的上行極限位置，所述第二電機限位開關位于所述第二限位轉盤的下行極限位置，所述第三電機限位開關位于所述第三限位轉盤的上行極限位置，所述第四電機限位開關位于所述第四限位轉盤的下行極限位置；

所述閥門包括上游閥門和下游閥門；

所述電機與閥門連接軸包括上游電機與閥門連接軸、下游電機與閥門連接軸；所述上游電機與閥門連接軸的兩端分別與所述上游步進電機絲杠和所述上游閥門連接，所述下游電機與閥門連接軸的兩端分別與所述下游步進電機絲杠和所述下游閥門連接。

優(yōu)選的，所述限位轉盤為不銹鋼轉盤。

優(yōu)選的，所述閥門為弧形閥門。

優(yōu)選的，所述信號檢測單元包括：

閘室水位檢測儀，所述閘室水位檢測儀設置在閘室區(qū)域內；

上游差壓傳感器，所述上游差壓傳感器設置在上游閥門附近；

下游差壓傳感器，所述下游差壓傳感器設置在下游閥門附近。

本申請實施例中提供的一個或多個技術方案，至少具有如下技術效果或優(yōu)點：

在本申請實施例中，通過plc對整個單級船閘過船流程進行控制，實時采集與記錄數(shù)據，系統(tǒng)控制簡單，系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，能夠降低人工和運行成本，能夠提高數(shù)據采集的精確度，通過修改plc控制系統(tǒng)的相關參數(shù)，能夠適應不同的模型場景，從而有效提高資源的利用效率。

附圖說明

為了更清楚地說明本實施例中的技術方案，下面將對實施例描述中所需要使用的附圖作一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一個實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實施例提供的一種單級船閘模型控制系統(tǒng)中plc電氣控制單元的柜內布置示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例提供的一種單級船閘模型控制系統(tǒng)中plc電氣控制單元的控制面板布置示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例提供的一種單級船閘模型控制系統(tǒng)中船閘傳動控制單元的結構示意圖；

圖4為船舶從上游過閘到下游的控制流程圖。

其中，11-主控cpu、12-模擬量信號采集模塊、13-步進電機控制模塊、14-1-上游步進電機驅動模塊、14-2-下游步進電機驅動模塊、15-信息顯示屏、16-1-上游運行控制操作按鈕、16-2-下游運行控制操作按鈕；

21-1-上游步進電機、21-2-下游步進電機、22-1-上游步進電機絲桿、22-2-下游步進電機電機絲桿、23-1-1-第一限位轉盤、23-1-2-第二限位轉盤、23-2-1-第三限位轉盤、23-2-2-第四限位轉盤、24-1-1第一電機限位開關、24-1-2-第二電機限位開關、24-2-1-第三電機限位開關、24-2-2-第四電機限位開關、25-1-上游電機與閥門連接軸、25-2-下游電機與閥門連接軸、26-1-上游閥門、26-2-下游閥門；

31-閘室水位檢測儀、32-上游差壓傳感器、33-下游差壓傳感器。

具體實施方式

本申請實施例通過提供一種單級船閘模型控制系統(tǒng)及方法，解決了現(xiàn)有技術中船閘模型實驗采用分布式系統(tǒng)造成實驗效率較低、數(shù)據采集誤差較大的問題。

本申請實施例的技術方案為解決上述技術問題，總體思路如下：

一種單級船閘模型控制系統(tǒng)，包括：plc電氣控制單元、船閘傳動控制單元、信號檢測單元；

所述plc電氣控制單元分別與所述船閘傳動控制單元和所述信號檢測單元連接。

通過plc對整個單級船閘過船流程進行控制，實時采集與記錄數(shù)據，能夠降低人工和運行成本，能夠提高數(shù)據采集的精確度，通過修改plc控制系統(tǒng)的相關參數(shù)，能夠適應不同的模型場景，從而有效提高資源的利用效率。

為了更好的理解上述技術方案，下面將結合說明書附圖以及具體的實施方式對上述技術方案進行詳細的說明。

本實施例提供了一種單級船閘模型控制系統(tǒng)，如圖1、圖2、圖3所示，包括：plc電氣控制單元、船閘傳動控制單元、信號檢測單元；

所述plc電氣控制單元分別與所述船閘傳動控制單元和所述信號檢測單元連接。

其中，所述plc電氣控制單元包括：主控cpu11、模擬量信號采集模塊12、步進電機控制模塊13、步進電機驅動模塊、信息顯示屏15、運行控制操作按鈕；

所述主控cpu11分別與所述模擬量信號采集模塊12、所述步進電機控制模塊13、所述信息顯示屏15、所述運行控制操作按鈕連接；所述步進電機驅動模塊與所述步進電機控制模塊13連接。

其中，所述船閘傳動控制單元包括：步進電機、步進電機絲桿、限位轉盤、電機限位開關、閥門、電機與閥門連接軸；

所述步進電機絲桿與所述步進電機連接；所述限位轉盤位于所述步進電機絲杠的上下兩端；所述電機限位開關位于所述限位轉盤的運行極限位置；所述電機與閥門連接軸的兩端分別與所述步進電機絲杠和所述閥門連接。

其中，所述信號檢測單元包括：閘室水位檢測儀31、上游差壓傳感器32、下游差壓傳感器33。

所述閘室水位檢測儀31設置在閘室區(qū)域內；所述上游差壓傳感器32設置在上游閥門附近；所述下游差壓傳感器33設置在下游閥門附近。

如圖1所示，所述主控cpu11(含開關量輸入輸出單元)、所述模擬量信號采集模塊12、所述步進電機控制模塊13組成一個整體，是所述單級船閘模型控制系統(tǒng)的大腦與核心。所述步進電機驅動模塊包括上游步進電機驅動模塊14-1和下游步進電機驅動模塊14-2。

所述模擬量信號采集模塊12可以接收模擬量信號，所述模擬量信號包括所述閘室水位檢測儀31所監(jiān)測到的水位信號，所述上游差壓傳感器32所監(jiān)測到的上游水位與閘室水位的差壓信號，所述下游差壓傳感器33所監(jiān)測到的下游水位與閘室水位的差壓信號；所述模擬量信號采集模塊12將所述模擬量信號通過內部總線傳送到所述主控cpu11。

所述主控cpu11可以接收所述運行控制操作按鈕發(fā)送的操作信號和所述電機限位開關發(fā)送的限位信號。

所述主控cpu11對所述步進電機控制模塊13發(fā)出相關的操作指令，所述步進電機控制模塊13通過內部總線接收所述主控cpu11的控制信號，通過控制所述步進電機驅動模塊來實現(xiàn)對所述步機電機的控制。

如圖2所示，所述運行控制操作按鈕包括上游運行控制操作按鈕16-1和下游運行控制操作按鈕16-2，所述上游運行控制操作按鈕16-1和所述下游運行控制操作按鈕16-2均包括：開閥按鈕、關閥按鈕、停止按鈕。

所述信息顯示屏15可以接收所述主控cpu11處理好的各種信號，包括所述運行控制操作按鈕的各種操作狀態(tài)，各種檢測儀信號。同時，所述信息顯示屏15也可以將實際過程中的數(shù)據記錄在內存之中，并通過文本或者表格形式導出。

如圖3所示，所述步進電機包括上游步進電機21-1和下游步進電機21-2。

所述步進電機絲桿包括上游步進電機絲桿22-1和下游步進電機絲桿22-2；所述上游步進電機絲桿22-1與所述上游步進電機21-1連接，所述下游步進電機絲桿22-2與所述下游步進電機21-2連接。

所述限位轉盤包括第一限位轉盤23-1-1、第二限位轉盤23-1-2、第三限位轉盤23-2-1、第四限位轉盤23-2-2；所述第一限位轉盤23-1-1和所述第二限位轉盤23-1-2分別位于所述上游步進電機絲杠22-1的上下兩端，所述第三限位轉盤23-2-1和所述第四限位轉盤23-2-2分別位于所述下游步進電機絲桿22-2的上下兩端。

所述電機限位開關包括第一電機限位開關24-1-1、第二電機限位開關24-1-2、第三電機限位開關24-2-1、第四電機限位開關24-2-2；所述第一電機限位開關24-1-1位于所述第一限位轉盤23-1-1的上行極限位置，所述第二電機限位開關24-1-2位于所述第二限位轉盤23-1-2的下行極限位置，所述第三電機限位開關24-2-1位于所述第三限位轉盤23-2-1的上行極限位置，所述第四電機限位開關24-2-2位于所述第四限位轉盤23-2-2的下行極限位置。

所述限位轉盤運行到各自的極限位置時，與所述電機限位開關接近，產生電機停止信號，傳給所述主控cpu11；然后所述主控cpu11發(fā)出停機信號，所述步機電機停止運行。

所述閥門包括上游閥門26-1和下游閥門26-2。

所述電機與閥門連接軸包括上游電機與閥門連接軸25-1、下游電機與閥門連接軸25-2；所述上游電機與閥門連接軸25-1的兩端分別與所述上游步進電機絲杠22-1和所述上游閥門26-1連接，所述下游電機與閥門連接軸25-2的兩端分別與所述下游步進電機絲杠22-2和所述下游閥門26-2連接。

所述電機與閥門連接軸起到傳輸力矩的作用。

所述步機電機可以接收所述步進電機驅動模塊發(fā)送的控制信號，通過所述步進電機絲桿帶動所述電機與閥門連接軸運行，通過所述電機與閥門連接軸帶動所述閥門，從而實現(xiàn)水位的調節(jié)。

所述閥門由電機與閥門連接軸帶動運行，當所述電機與閥門連接軸上升從而帶動所述閥門上升時，減小流向閘室的水量；當所述電機與閥門連接軸下降從而帶動弧形閥門下降時，增加流向閘室的水量。當所述電機與閥門連接軸處于上升或下降的極限位置時，所述閥門分別處于全開或全關位置。

一種優(yōu)選的情況，所述限位轉盤為不銹鋼轉盤，所述閥門為弧形閥門。

船從上游過閘到下游的工作流程，如圖4所示，包括：

(1)檢測所述上游閥門與所述下游閥門是否處于全關位置，若未處于全關位置，則將通過所述運行控制操作按鈕將其全關。

(2)檢測所述上游差壓傳感器、所述下游差壓傳感器、所述閘室水位檢測儀的信號檢測是否正常，若不正常，將其調整至正常狀態(tài)。

(3)所有工況正常之后，按下上游開閥按鈕，所述上游閥門到達指定位置后自動停止，開始向閘室充水，觀測所述上游差壓傳感器與所述閘室水位檢測儀的信號。

(4)待上游水位與閘室水位齊平后，按下上游關閥門按鈕，所述上游閥門關閉至全關位。

(5)水面穩(wěn)定之后，可以模擬船從上游駛入閘室。

(6)按下下游開閥按鈕，所述下游閥門到達指定位置后自動停止，閘室開始向下游放水。

(7)待閘室水位與下游水位齊平后，按下下游關閥門按鈕，所述下游閥門關閉至全關位。

(8)水面穩(wěn)定之后，可以模擬船從閘室駛出至下游。

從下游過閘室到上游的工作流程，與上述流程結構上相反。

本發(fā)明提供一種單級船閘模型控制系統(tǒng)，操作人員在控制室通過對運行控制操作按鈕的操控，可以完整的模擬整個單級船閘過船的詳細流程，并對各種數(shù)據進行實時采集與記錄，包括水壓數(shù)據、水流數(shù)據與各種時間參數(shù)。整個系統(tǒng)具有操作簡單且運行安全、穩(wěn)定、可靠的優(yōu)點，能大大降低運行人員和運行的成本。

本發(fā)明實施例提供的一種單級船閘模型控制系統(tǒng)至少包括如下技術效果：

在本申請實施例中，通過plc對整個單級船閘過船流程進行控制，實時采集與記錄數(shù)據，系統(tǒng)控制簡單，系統(tǒng)運行安全、穩(wěn)定、可靠，能夠降低人工和運行成本，能夠提高數(shù)據采集的精確度，通過修改plc控制系統(tǒng)的相關參數(shù)，能夠適應不同的模型場景，從而有效提高資源的利用效率。

最后所應說明的是，以上具體實施方式僅用以說明本發(fā)明的技術方案而非限制，盡管參照實例對本發(fā)明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發(fā)明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發(fā)明的權利要求范圍當中。