一种蓄能式自动闸门控制系统及控制方法与流程

本发明涉及一种的蓄能式自动闸门控制系统。本发明还公开了的蓄能式自动闸门控制方法。

背景技术：

1、现有水库闸门，灌溉蓄水闸门和河流水位调节闸门等水电水利设施一般都是采用电网交流380v电源作为动力电源控制柜操控闸门的开启和关闭，通过接触器回路控制闸门的控制电机，这样控制闸门开启或关闭对开关柜冲击比较大，长时间工作后接触器容易损坏，备用保障电源一般是柴油发电机和手摇机构等，其中，柴油发电机作为一级应急备用操作电源；手摇机构等作为二级备用操作机构。

2、最近几年，极端天气发生的频率增多，在重大自然灾害面前(例如降雨暴增，上游来水等)，河流、渠道、水库等的水位及流量发生暴增，需要快速调节闸门的开启或者关闭；此时，突发性的灾害又容易造成外部电源中断，无法正常工作。备用柴油机组需要人员到位，平时设备保养良好，切换线路等一系列操作，一切操作都正常的情况下，才能提供备用电源提升闸门。中间有一些不确定因素，要求值班人员操作设备较多，花费时间较长；手摇机构需要人员使用工具切换到把手，然后通过人力推动把手提升或者关闭闸门，需要多名操作人员合力操作，耗时更长。另外，我国众多的水库调节闸门、灌区调水枢纽节制阀、河流水位调节闸门等位置偏僻，起到抗洪防灾的关键作用。现有的备用操作方式无法满足闸门的快速开启或者关闭。为了应对极端天气或者上游水位暴涨的情况，需要一种操作简单的、备用储能式设备来快速开启或者关闭闸门。

技术实现思路

1、本发明的第一目的是为了提供一种蓄能式自动闸门控制系统，能快速开启和关闭闸门，具有操作简单，应急反应快，保障闸门枢纽等机构的安全。

2、本发明的第二目的是为了提供上述蓄能式自动闸门控制系统的控制方法，可以提供交直流电源，具有输入电源自动选择功能，能实现闸门的自动开启和关闭；本发明所述蓄能式自动闸门控制系统优先使用市电ac380v电源，其次使用蓄电池dc432v电源，具有自动切换功能，且当外部市电ac380v和蓄电池电源都正常时，使用市电ac380v供电控制闸门，同时给蓄电池充电。

3、为了实现上述本发明的第一目的，本发明的技术方案为：一种蓄能式自动闸门控制系统，其特征在于：包括plc控制单元、bms电池管理系统、蓄电池组、变频器、交直流自动切换单元和接触器；

4、触摸屏/io单元分别与plc控制单元、bms电池管理系统连接；

5、plc控制单元分别与bms电池管理系统、变频器、接触器连接；

6、bms电池管理系统与蓄电池组连接；

7、外部电源ac380v、蓄电池组分别通过交直流自动切换单元与变频器连接；

8、变频器通过接触器与闸门连接；

9、外部控制箱通过接触器与闸门连接。

10、在上述技术方案中，闸门包括第一闸门、第二闸门和第三闸门；

11、第一闸门、第二闸门和第三闸门的电机分别通过接触器与变频器连接。

12、在上述技术方案中，接触器包括第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器和第五接触器；其中，第一接触器、第二接触器、第三接触器、第四接触器的功率均相等；第五接触器为大功率直流接触器；

13、第一接触器设置在外部电源ac380v与变频器之间；

14、第五接触器设置在蓄电池组与变频器之间；

15、第二接触器设置在变频器与第一闸门之间；

16、第三接触器设置在变频器与第二闸门之间；

17、第四接触器设置在变频器与第三闸门之间。

18、在上述技术方案中，plc控制单元分别与第二接触器、第三接触器、第四接触器连接。

19、在上述技术方案中，继电器分别连接在第二接触器与第一闸门之间、第三接触器与第二闸门之间、第四接触器与第三闸门之间。

20、在上述技术方案中，交直流自动切换单元选用三相监视继电器。

21、在上述技术方案中，所述的蓄能式自动闸门控制系统还包括远程控制柜和闸门控制柜；

22、闸门控制柜内设置plc控制单元和第一光纤交换机；

23、远程控制柜内设置第二plc控制器和第二光纤交换机；

24、第一光纤交换机与第二光纤交换机之间通过光纤连接。

25、为了实现上述本发明的第二目的，本发明的技术方案为：所述的蓄能式自动闸门控制系统的控制方法，其特征在于：包括如下步骤，

26、步骤一：当外部电源ac380v正常时，三相监视继电器的输出点导通，第一接触器的线圈得电，第一接触器的主触点闭合，ac380v电源回路接通；第一接触器的常闭触点断开，第五接触器的线圈失电，第五接触器的主触点断开，直流回路dc432v断开；

27、当外部电源ac380v有故障时，三相监视继电器的输出点断开，第一接触器的线圈失电，第一接触器的主触点断开，ac380v电源回路断开；第一接触器的常闭触点接通，第五接触器的线圈得电，第五接触器的主触点接通，直流回路dc432v接通，输入直流电；

28、步骤二：当使用闸门控制柜控制闸门时，通过“切换按钮”选择第一接触器、第三接触器和第四接触器中的一个，进而控制闸门的开启或者关闭；

29、当使用外部控制箱控制闸门时，接触器断开。

30、在上述技术方案中，在步骤二中，当通过“切换按钮”选择第二接触器时，通过“切换按钮”给信号plc控制单元，选择第二接触器，第二接触器的线圈得电，第二接触器的主触点闭合，变频器与第一闸门的电机的回路接通，然后点击“启动”或者“关闭”信号给plc控制单元，从而plc控制单元控制变频器的输出，实现第一闸门的电机的正反转；

31、当通过“切换按钮”选择接触器时，通过“切换按钮”给信号plc控制单元，选择第三接触器，第三接触器的线圈得电，第三接触器的主触点闭合，变频器与第二闸门的电机的回路接通，然后点击“启动”或者“关闭”信号给plc控制单元，从而plc控制单元控制变频器的输出，实现第二闸门的电机的正反转；

32、当通过“切换按钮”选择第四接触器km4时，通过“切换按钮”给信号plc控制单元，选择第四接触器km4，第四接触器km4的线圈得电，第四接触器km4的主触点闭合，变频器与第三闸门的电机的回路接通，然后点击“启动”或者“关闭”信号给plc控制单元，从而plc控制单元控制变频器的输出，实现闸门第三闸门的电机的正反转。

33、本发明具有如下优点：

34、(1)本发明中的蓄能式自动闸门可以提高闸门的应急保障能力，通过自身的备用直流电源操作闸门电机，快速开启和关闭闸门，具有操作简单，应急反应快，保障闸门枢纽等机构的安全；

35、(2)本发明安装简单、结构合理、操作方便、响应速度快、安全系数高，对原有的闸门系统改动较小，整体施工周期短，在紧急断电的情况下也能快速操作闸门(本发明所述控制系统自动切换电源，不用准备时间，可以直接启闭闸门；本发明所述新系统的启闭时间和原有系统的启闭时间差别很小，原系统通过接触器直接启动电机，对系统冲击大；新系统通过变频器软启动，保护设备，在刚启动时有一两秒的加速时间，不影响闸门的整个启闭时间，满足使用要求。现有技术在水利闸门控制中，仅采用交流电控制闸门的启闭或者接入多组柴油机发电机给设备供电。一旦遇到断电情况，就无法及时操作闸门；对于重要的闸门，有时备用几个柴油发电机，可以提高稳定性，但是柴油发电机需要倒闸，还要备好燃料，然后手动启动柴油发电机等等，一系列操作完成后才能正常操作闸门。这种方式有准备工作多，操作时间长的缺点)；对于灌溉枢纽闸门和河流水位调节闸门等重要水利水电设施起到安全保障作用；

36、(3)本发明在外部电源ac380v正常时，控制柜正常操作闸门的开启和关闭；当外部电源因故断开时，蓄电池提供直流电给变频器，通过变频器软启动闸门的开启和关闭；本发明中的一台蓄能式控制柜可以分别操作三个闸门(即第一闸门、第二闸门和第三闸门)，降低成本，避免对电网的冲击，而且可以和现有的控制柜并存使用。