一种水电站闸门远程控制系统的制作方法

本实用新型涉及闸门控制技术领域，尤其涉及一种水电站闸门远程控制系统。

背景技术：

水电站是拦洪蓄水和发电的水利工程建筑物，可以利用来灌溉、发电、防洪和通航，闸门是水电站不可或缺的一部分。现有技术的水电站闸门一般采用普通的螺杆式闸门，闸门的开启与关闭都是人工现场操作，而水电站一般建于较偏僻的地方，人工现场操作对电站的运行管理带来很大的不便。在水电站运行管理中应用网络通信技术实现远程操控，将大大减少人工成本与管理成本。

而现有的闸门远程控制，要么采用modbus通信，要么采用电缆硬接点，modbus通信具有传输速度快、精度高、传输数据量大等特点，同时也具有不够稳定，易死机的问题；电缆传输可靠性高，但是硬接点回路接线太多，线路较长，信号量在传输过程中易受到干扰，接线过多，接线端子易松动。

由此可见，传统的控制方式均存在不够稳妥的地方，因此，我们需要一种更能确保可靠控制的控制系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在提供一种水电站闸门远程控制系统，以改善现有的闸门远程控制不够可靠的问题。

为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：

一种水电站闸门远程控制系统，包括lcu控制单元，闸门plc控制单元，连接在lcu控制单元与闸门plc控制单元之间的modbus主从站串口通讯及硬接点电缆，与闸门plc控制单元相连的闸门动作控制单元，以及用于检测闸门开度的开度传感器；其中，开度传感器分别与闸门plc控制单元及lcu控制单元相连；开度传感器用于采集闸门实时开度值，lcu控制单元用于接收闸门开度设定值及闸门实时开度值，并得出开关量，将开关量及闸门设定值的模拟量通过modbus主从站串口通讯及硬接点电缆传输至闸门plc控制单元；plc控制单元用于根据接收到的开关量及模拟量得出闸门开关指令，并将该闸门开关指令发送至闸门动作控制单元；闸门动作控制单元用于根据闸门开关指令控制闸门的开闭。

进一步地，lcu控制单元包括顺次相连的减法运算模块、第一对比模块、延时模块、及与门模块；其中第一对比模块与与门模块相连；减法运算模块用于接收闸门开度设定值及闸门实时开度值，并计算出两者的差值；第一对比模块用于将闸门开度设定值与闸门实时开度值的差值与0及调节死区相比较，并将结果分别输入与门模块及延时模块；延时模块用于根据第一对比模块的比较结果，从而向与门模块发送高低电平；与门模块用于根据第一对比模块的比较结果及延时模块的高低电平，得出咱们的开关量，并将该开关量通过modbus主从站串口通讯及硬接点电缆传输至闸门plc控制单元。

进一步地，与门模块包括与门a及与门b，与门a用于输出开闸门指令，与门b用于输出关闸门指令；其中，延时模块和对比模块分别与与门a及与门b相连。

进一步地，plc控制单元包括第二对比模块，与对比模块相连的逻辑判断模块；其中，所述第二对比模块及逻辑判断模块均与lcu控制单元通过modbus主从站串口通讯及硬接点电缆相连。第二对比模块用于根据比较lcu控制单元通过两路信号传输的开度设定值的模拟量以及开度传感器传输的实时开度值，得出开闸门、关闸门及闸门停三路信号传输至逻辑判断模块；逻辑判断模块用于根据第二对比模块的三路信号，以及lcu控制单元传输的开关量信号得出闸门开关指令。

进一步地，逻辑判断模块包括分别与第二对比模块和lcu控制单元相连的与门c、与门d及或门，与门c、与门d及或门的输出端分别与闸门动作控制单元相连。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

(1)本实用新型通过modbus通讯及硬接点电缆两路独立的信号传输来实现lcu控制单元与plc控制单元之间的信号传输，利用modbus通讯传输速度快、精度高的特点，以及硬接点电缆传输可靠性高、安全系统高的特点，使得两路通讯互补规避掉通讯死机、通讯不稳定的问题，确保了信号传输的可靠性及高速，从而使得对闸门的远程控制更加精准。

(2)本实用新型的lcu控制单元及plc控制单元，分别经过两次实时开度值与开度设定值的对比，使得每种闸门动作状态均有三路电平信号共同控制，确保了闸门远程控制的精确性。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的水电站闸门远程控制系统流程图。

图2为本实用新型实施例提供的luc控制单元的流程图。

图3为本实用新型实施例提供的plc控制单元的流程图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。

请参阅图1，一种水电站闸门远程控制系统，包括lcu(localcontrolunit，机组现地控制)控制单元，闸门plc控制单元，连接在lcu控制单元与闸门plc控制单元之间的modbus主从站串口通讯及硬接点电缆，与闸门plc控制单元相连的闸门动作控制单元，以及用于检测闸门开度的开度传感器，其中，开度传感器分别与闸门plc控制单元及lcu控制单元相连。

开度传感器用于实时采集闸门的开度值，并将实时开度值ha传输至lcu控制单元及plc控制单元。lcu控制单元根据接收到的闸门开度设定值h及实时开度值ha得到开关量，并将开关量及由开度设定值的模拟量传送至plc控制单元，模拟量为开度设定值的浮点数，便于后续用于计算，在本案中等同于开度设定值h。plc控制单元根据接收到的开关量及模拟量得到闸门开关指令，并将闸门开关指令发送至闸门动作控制单元，闸门动作控制单元根据闸门开关指令控制闸门的开闭。这里的闸门开关指令包括了闸门动作的方向，即使开闸门或者关闸门，还包括闸门动作时间，动作时间越长，对闸门动作的调节就越大。

请参阅图2，lcu控制单元包括顺次相连的减法运算模块、第一对比模块、延时模块、及与门模块；其中第一对比模块与与门模块相连。开度传感器将实时开度值ha传输至减法运算模块，同时开度设定值h亦输入至减法运算模块，通过减法运算，得出开度设定值h和实时开度值ha的差值，以及该差值的绝对值。第一对比模块对比该差值的正负，以及该差值绝对值与调节死区hs的大小。与门模块包括与门a及与门b，与门a控制闸门的打开，与门b控制闸门的关闭。延时延时模块和对比模块分别与与门a及与门b相连。

若开度设定值h和实时开度值ha的差值的绝对值小于等于调节死区hs的大小，则认定闸门已到达设定开度，从而将结果输入延时模块tp，经过延时td后将延时模块tp输出端置1，输出至与门模块，由于延时模块tp是经过取反后输入与门模块的，因此在差值的绝对值小于调节死区hs时，延时模块tp向与门输入低电平0，因此与门a及与门b均输出低电平0，此时闸门及不打开也不关闭，闸门处于“停”的状态，此时的开关量为闸门停指令。

若开度设定值h和实时开度值ha的差值的绝对值大于调节死区hs的大小，且该差值大于0，则开度设定值h大于实时开度值hs，对比模块向与门a输入高电平1，与门b输入低电平0；延时模块tp输出为0，取反后向与门a及与门b输入高电平1，此时，与门a的两个输入端输入均为高电平1，与门a输出开闸门的指令，与门b的两个输入端输入一个高电平一个低电平，与门b输出低电平，与门b不输出关闸门的指令。因此，此时的开关量为开闸门指令。

若开度设定值h和实时开度值ha的差值的绝对值大于调节死区hs的大小，且该差值小于0，则开度设定值h小于实时开度值hs，对比模块向与门a输入低电平0，向与门b输入高电平1；延时模块tp输出为0，取反后向与门a及与门b输入高电平1，此时，与门a的两个输入端输入一个高电平一个低电平，与门a输不出开闸门的指令，与门b的两个输入端输入均为高电平，与门b输出高电平，与门b输出关闸门的指令。因此，此时的开关量为关闸门指令。

请参阅图3，plc包括第二对比模块、与对比模块相连的逻辑判断模块；其中，第二对比模块及逻辑判断模块均与lcu控制单元相连，连接方式包括modbus主从站串口通讯及硬接点电缆两种。第二对比模块根据比较lcu控制单元通过两路信号传输的开度设定值的模拟量以及开度传感器传输的实时开度值，得出开闸门、关闸门及闸门停三路信号传输至逻辑判断模块。逻辑判断模块包括分别与第二对比模块和lcu控制单元相连的与门c、与门d及或门。

第二对比模块得出开闸门信号时向与门c输入高电平1，与门d及或门输入低电平0；得出关闸门信号时向与门d输入高电平1，与门c及或门输入低电平0；得出闸门停信号时向或门输入高电平1，与门c及与门d输入低电平0。

lcu控制单元通过modbus通信及硬接点电缆两路信号向plc控制单元传输开关量电平信号。开关量为闸门停指令时，lcu控制单元的与门模块通过两路信号向或门传输高电平1，与门c及与门d输入低电平0；开关量为开闸门指令时，与门模块通过两路信号向与门c传输高电平1，与门d及或门输入低电平；开关量为关闸门指令时，与门模块通过两路信号向与门d传输高电平1，与门c及或门输入低电平0。

或门的输出端取反后接入与门c及与门d，当或门输出高电平1时，即闸门停信号时，与门c及与门d输出低电平0，保证咱们停动作优先级最高。

由此可以判断，或门接收到第二对比模块发送的、modbus通信传输的以及硬接点电缆传输的三个电平信号中任一一个电平信号为高电平时，或门输出端输出高电平，从而向闸门动作控制单元发送高电平，控制闸门动作控制单元控制闸门停止动作。当或门输出为高电平1时，与门c及与门d输出均为低电平0，使控制闸门停止动作的优先级最高，保证能够及时控制闸门停止动作。

与门c接收到第二对比模块发送的、modbus通信传输的以及硬接点电缆传输的三个电平信号全为高电平1时，与门c的输出端输出高电平，从而向闸门动作控制单元发送高电平，控制闸门动作控制单元控制闸门向开闸门方向动作。与门d接收到第二对比模块发送的、modbus通信传输的以及硬接点电缆传输的三个电平信号全为高电平1时，与门d的输出端输出高电平，从而向闸门动作控制单元发送高电平，控制闸门动作控制单元控制闸门向关闸门方向动作。

在闸门的动作过程中，开度传感器周期性的采集实时开度值发送至第二对比模块及第一对比模块，形成闭环控制，从而确定闸门的动作方向，完成对闸门的远程控制。

上述实施例仅为本实用新型的优选实施例，并非对本实用新型保护范围的限制，但凡采用本实用新型的设计原理，以及在此基础上进行非创造性劳动而做出的变化，均应属于本实用新型的保护范围之内。