钢坝闸控制系统设计
钢铁制水闸门的自动化控制系统设计
钢铁制水闸门的自动化控制系统设计随着工业的发展和技术的进步，钢铁制水闸门在水利工程中的应用越来越广泛。
为了提高水闸门的操作和控制效率，保证水闸门的安全稳定运行，自动化控制系统的设计变得非常重要。
本文将从控制系统的整体设计、硬件选型、软件开发以及系统的优化等方面进行详细介绍。
一、控制系统的整体设计钢铁制水闸门的自动化控制系统设计需要考虑到实际工程的要求和现有技术的可行性。
首先，应根据闸门的尺寸、工作环境和操作要求确定控制系统的整体方案。
一般来说，控制系统可以分为三个层次：传感器和执行器层、控制层和监控层。
在传感器和执行器层，需要选择合适的传感器和执行器来实现对闸门位置、速度、力度等参数的测量和控制。
常用的传感器包括位移传感器、速度传感器和力传感器等，执行器则可以选择液压或电动驱动等。
在控制层，需要设计合适的控制算法和控制器来实现对闸门运动的控制。
控制算法可以分为位置控制、速度控制和力控制等。
控制器可以选择PLC（可编程逻辑控制器）或微控制器等。
在监控层，需要设计出人机界面和数据采集系统来实现对闸门状态和运行情况的监控。
人机界面可以选择触摸屏或键盘显示器等，数据采集系统可以选择数据采集卡或通信模块等。
二、硬件选型在硬件选型方面，需要根据实际工程的要求选择合适的设备和元件。
首先，需要根据传感器和执行器的种类和数量来选购合适的设备。
其次，需要根据控制算法的复杂度和计算要求来选购合适的控制器。
最后，需要根据监控系统的功能和通信要求来选购合适的人机界面和数据采集系统。
在硬件选型过程中，需要注意设备的可靠性和兼容性，以及供应商的信誉和售后服务等因素。
同时，还需要考虑设备的成本和功耗等因素，以保证整体控制系统的性价比和可持续发展。
三、软件开发钢铁制水闸门的自动化控制系统设计的软件开发需要包括控制算法的实现、界面设计和数据处理等方面。
在控制算法的实现方面，需要根据闸门的工作特点和控制要求来编写相应的程序。
根据需要，可以选择使用 ladder diagram（梯形图）、structured text（结构化文本）或 C/C++ 等编程语言来实现控制算法。
基于底轴结构优化的钢坝闸设计
《河南水利与南水北调》2023年第11期勘测设计基于底轴结构优化的钢坝闸设计白晓明（太原市水利勘测设计院，山西太原030024）摘要：以巴公河治理段工程为背景，分不同工况对其拦截污水和泥沙的钢坝闸底轴受力情况展开分析，确定出闸门挡水的设计工况，并在该工况下对底轴、支绞座和驱动臂等主要构件展开设计分析，从底轴结构优化视角提出钢坝闸设计方法。
结果表明，河段治理工程钢坝闸金属结构埋件数量多且受力大，其所承受的应力传递至土建结构后会进一步影响土建结构应力分布。
对钢坝闸结构构件的设计思路及应力计算结果可为工程实践提供借鉴参考。
关键词：底轴结构；优化；钢坝闸设计；支绞座；驱动臂中图分类号：TV663.9文献标识码：A文章编号：1673-8853（2023）11-0070-021工程概况工程利用钢坝闸拦截污水和泥沙，配合截污工程为蓄水工程提供水源。
钢坝坝长25m ，坝高2m ；坝底板为6.20m 长、1.20m 厚的C25钢筋混凝土结构。
底板下部铺设厚0.10m 的C15素混凝土垫层，钢坝两侧设置长4m 、宽12m 的启闭机室。
钢坝上游设10m 长、0.50m 厚的C25钢筋混凝土防渗面板，面板下设置0.10m 厚的素混凝土垫层。
钢坝下游设8m长、0.40m 深的C25钢筋混凝土消力池，消力池末端与30m 长的格宾石笼海漫连接。
2设计工况受底轴驱动的翻板闸门主要包括门叶、驱动臂、支绞座、底轴等部分，结构详见图1，通过启闭机和驱动臂驱动底轴旋转后达到钢坝闸启闭的目的。
钢坝闸在底轴驱动下分别在闭门挡水、卧倒行洪、开门放水等工况运行，且闸门在闭门挡水工况下受力最大。
门叶、驱动臂、支绞座、底轴是钢坝闸主要的受力件，支绞座与驱动臂受力全部来自底轴；门叶则属于主纵梁结构，其受力程度与孔口宽度无关，而与挡水高度有关，且受力简单。
为此，文章仅分析钢坝闸底轴受力情况，并提出两种理论工况和一种实际工况。
理论工况1：钢坝闸关闭时下游无水，门叶和闸门水平面之间形成0°～90°的夹角；液压启闭机驱动力矩与水压力、结构自重、底轴和支绞座间动摩擦力所产生的力矩和处于平衡状态，扭矩主要由底轴承受。
基于PLC的水库闸门控制系统设计
基于PLC的水库闸门控制系统设计摘要：为提高水库闸门的控制系统的可靠性、安全性、稳定性，使得水库闸门控制系统安全、稳定、可靠地运行，本文以某水库闸门为研究对象，采用可编程控制器（PLC）设计了一套水库闸门控制系统，并从系统硬件、软件、上位机等对该设计进行了详细的介绍，以望能为类似设计提供参考借鉴。
关键词：水库闸门；PLC；系统硬件设计；系统软件设计；上位机设计引言随着我国网络信息技术的发展及信息化进程的加快，自动控制技术、计算机网络技术、传感器技术、通信技术等技术也被引入到水库闸门的控制系统中，使得水库闸门的控制系统也由传统的继电器—接触器控制方式向自动化集成水平更高的自动闸门控制方式发展。
将PLC应用于水库闸门控制系统中，能够有效提高系统的管理效率、运行能力，降低人力资源成本，减少人为操作失误。
对此，笔者对基于PLC的水库闸门控制系统设计进行了介绍。
1 系统组成及硬件设计该系统设计以某水库的溢洪道和泄洪洞的18孔闸门作为研究对象。
系统设计方案以“无人值班、少人值守”为原则，以可编程控制器（PLC）为核心，采用分层、分布式组网，且综合运用传感器技术自动采集现场状况，通过以太网通信技术实现数据传送至远程监控室，便于上位机监视现场，从而实现了闸门的远程监控。
水闸远程监控系统拓扑结构见图1。
图1 水闸远程监控系统拓扑结构图1.1 系统组成该系统网络结构分现地级、监控级和管理级三个等级。
距闸门越近，控制级别越高。
（1）现地级。
处于网络的最底层，其控制级别最高。
PLC作为网络节点的形式挂靠在工业以太网上。
现场电气控制柜中的智能仪器负责采集测量闸门用的编码器、荷重仪的数据，然后将此信号通过RS485接口传送到PLC中；液位仪的数据直接由PLC的模拟量模块采集；同时现场电气控制柜可直接控制启闭机的起停，PLC的I/O模块也可直接采集并控制这些开关量。
PLC模块中的模拟量和开关量数据都传送到触摸屏中显示，经处理后传送到上层网络。
钢坝闸初步设计
钢坝闸初步设计本文档旨在介绍钢坝闸的初步设计内容，包括设计目的、背景以及概述。
钢坝闸的初步设计旨在满足以下目的：提供可靠的水利工程控制手段，实现灵活的水位调节和水流控制；确保工程结构的安全性和稳定性；优化设计，提高水坝的效能。
随着经济社会的发展，对于水利工程的需求日益增长。
钢坝闸作为一种常见的水利工程设施，在水库管理、溢流调节等方面发挥着重要作用。
本次设计是为了满足某水利工程项目的实际需求而进行的。
在钢坝闸的初步设计中，我们将考虑以下主要内容：选址和布置：选择合适的位置并合理布置钢坝闸，以便能够满足工程要求；结构设计：根据水流条件和结构要求，设计稳定可靠的水坝结构；控制机构：设计安全可靠的水位调节和水流控制机构，以实现水利工程的灵活运行；安全性分析：进行安全性分析，评估钢坝闸在不同工况下的稳定性和可靠性。
通过这些初步设计的内容，我们将为实际的钢坝闸设计提供重要的参考和依据，以确保工程的可行性和成功实施。
本文档旨在说明设计钢坝闸所需满足的技术和安全要求。
技术要求钢坝闸的设计应符合以下技术要求：主体结构：采用高强度和耐腐蚀材料构建，以确保坝身的稳定性和耐久性。
涵洞设计：确保流量顺利通过，减小溢流和漏水的可能性。
操作机构：采用可靠且易于操作的机构，以确保闸门的准确控制和调节。
设备选型：选择高质量的设备和材料，确保其功能性和可靠性。
洪水防护：钢坝闸应能够承受预期的最大洪水流量，并采取适当的措施来应对可能的洪水冲击。
安全要求钢坝闸的设计应满足以下安全要求：结构稳定：确保钢坝闸在面对各种内外力情况下的结构稳定性，包括洪水冲击、地震和冰冻等因素。
闸门操作安全：采用可靠且安全的操作机构，确保闸门的控制和调节过程中不会出现安全隐患。
紧急排涝能力：在紧急情况下，钢坝闸应具备快速排涝的能力，以减小可能造成损害的风险。
安全标识：在钢坝闸周围设置明显的安全标识，并提供必要的安全警示和紧急救援设施。
以上是钢坝闸初步设计所需满足的技术和安全要求的概述。
钢坝闸——一种新型挡水结构的设计和应用
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一
种新型挡水 结构 的设计和应用
孟建 发
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蔡金丽
（ 太原市水利勘测设计院 太原 ００ ０ ） （ ３０２ 河北省石津灌 区管理局 石家庄
【 摘
要 】 钢坝 闸作为一种新 型的挡水结构 ， 克服 了橡胶坝容 易被尖锐物刺破 、 易老 化、 充塌坝时间长影响行洪等不
该 档案保管 单位 顺序号 （ 即案卷号 ） 属类 代号 （ 印机 、 复 打印机 ）
项 目 别代号 （Ｂ 类 ｓ 表示设 备项 目 ） 类
得 心应 手 。 我 院 档号 的 编 制 标 准 得 到 了水 利 部 、 案 局 、 利 档 水 厅 有 关 负 责 同 志 和专 家 的认 可 。我 院 各 类 档 案 都 严 格 按 以上 分 类 组 卷 ，我们 将 档 号 中所 有 的数 据 输 入 档 案 程 序 并 取 值 ， 功 地 打 印 出所 需 要 的 各 种 表 单 ， 步 实 成 初
便 。到春天 解 冻时 ， 冰凌 不能 在橡 胶坝 上溢 流 ， 实 而 锋 结 利 的冰 块很可 能把 橡胶 坝划 破 。
３２ 缺点 ．
液压启闭机 ，每 台液压启 闭机的额定最大功率为 １ｋ Ｗ。 ５
１０ 的钢坝 闸用 ｈ 每
程投资额 ， 更为将来极少的维护减少 了许多管理工作 。
观上都有一定 的影响。 橡胶坝克服了以上缺点 ， 但是橡胶
图 ２ 钢 坝 闸启 闭设 备
坝 坝袋 易 被尖 锐 物刮 破 ， 其 充塌 坝 时 间较 长 ， 于北 方 且 对 季 节性 河 道来 说 ，一 是洪 水 期河 道 内夹 杂 的 大石 块 或树 枝 等较 多 ，坝袋 容 易 被 刮破 ，二是 塌 坝 时 间长 （ ３ ～ 约 ０
大型钢坝闸控制系统设计
大型钢坝闸控制系统设计作者：桂跃武来源：《现代电子技术》2010年第13期摘要:阐述了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计原则、系统结构、功能和软硬件特点。
考虑到新安江大型钢坝闸控制的重要程度,从安全可靠运行的角度出发,选用了先进的、稳定的、有成功经验的控制系统。
根据新安江钢坝闸的要求和特点,采用了当前工控领域比较先进的技术和设备,使其成为具有国际先进水平,又能充分满足各方面实用要求的成熟可靠的控制系统。
关键词:钢坝闸; PLC; 操作员站; Unity; Quantum; Modbus中图分类号:TP273 文献标识码:A文章编号:1004-373X(2010)13-0171-03Design of Control System for Heavy Steel Dam GatesGUI Yue-wu(Shanghai Municipal Engineering Design General Institute, Hefei 230061, China)Abstract: The design principles, system structure, function and hardware and software features of the control system, for the heavy steel dam gates in Huangshan Xin'anjiang are elaborated. Taking into account the importance of the heavy steel dam gate control and proceeding from the perspective of safety and reliability, an advanced, stable and successful control system is selected. The advanced technology and equipments in the current industrial filed are adopted in accordance with the requirements and characteristics of Xin'anjiang steel dam gates for making them to reach the international advanced level. The design meets all practical requirements of mature and reliable control system.Keywords: steel dam gate; PLC; operation station; Unity; Quantum; Modbus0 引言随着我国城市用水、景观建设及环境整治和灌溉、发电的需要,在水利水电建设中水闸和橡胶坝得到广泛的运用。
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现
浅析水库闸门自动控制系统设计及实现摘要：随着技术的不断发展，水库闸门自动控制系统的研究也不断取得新的进展。
本文对水库闸门自动控制系统的设计及实现进行了浅析，重点阐述了系统的主要构成、功能要求、控制原理和实现方法。
结果表明，水库闸门自动控制系统能够在保障水库安全的同时，提高水资源的利用率和多功能利用效应，对实现可持续发展具有重要意义。
关键词：水库闸门、自动控制系统、构成、功能要求、控制原理、实现方法、可持续发展正文：水库闸门自动控制系统是一种能够实现水库闸门自动控制的技术手段，具有高效、准确、方便等优点，可广泛应用于水利工程领域。
其主要构成包括传感器、控制器、执行器、监测系统等。
传感器主要用于测量水库的水位、流量、温度等参数，并将其送到控制器中进行处理；控制器是系统的核心，负责对水库闸门的开关状态进行控制，并提供相应的控制策略；执行器则是根据控制器的指令对水库闸门进行开关，保证系统的稳定性和可靠性；监测系统则用于对系统的运行状态进行监测和管理，包括故障诊断、报警等功能。
水库闸门自动控制系统的主要功能要求包括：高精度、高效率、稳定性好等。
水库闸门自动控制系统的控制原理主要有三种：基于水位控制、基于流量控制和基于温度控制。
其中，基于水位控制的原理最为常用，它通过对水位信号进行采集、分析和处理，根据水库的水位变化情况，对水库闸门进行开关控制。
水库闸门自动控制系统的实现方法主要有两种：基于PLC控制和基于单片机控制。
其中，基于PLC控制的方案适用于控制规模较大、控制逻辑复杂的水利工程，它通过采集和处理传感器信号，根据控制逻辑输出控制指令，来实现对水库闸门的自动控制。
基于单片机控制的方案则适用于控制规模较小、控制逻辑简单的水利工程，它通过单片机实现对传感器信号的采集、处理和控制指令的输出，从而实现对水库闸门的自动控制。
总之，水库闸门自动控制系统能够有效保障水库的安全运行，提高水资源的利用率和多功能利用效应，对实现可持续发展具有重要意义。
某水库闸门自动控制系统设计与应用
某水库闸门自动控制系统设计与应用唐小林贵州江河水利监理有限公司【摘要】在防汛和水资源调度中，闸门一直以来都承担着重要的角色，这就对闸门及其控制系统的可靠性、安全性和先进性提出了更高的要求。
随着计算机技术、通讯技术和控制技术的飞跃发展，水利枢纽的自动控制迫切需求可靠性高、性价比好的闸门控制系统。
本文主要讲述某水库闸门控制系统采用先进的计算机控制系统，系统分为现地控制、集中控制和远程控制，该系统操作简便，维护量小，运行稳定可靠。
【关键词】水库闸门自动控制系统pＬＣ一、闸门控制系统的设计原则系统本着技术先进、安全可靠、经济实用的原则进行总体设计和配置。
系统要求简单可靠、操作灵活、维护方便、实时性好、抗干扰能力强；具有人机接口功能强，便于功能和硬件设备的扩充，系统配置和设备选型符合计算机技术发展迅速的特点。
二、闸门控制系统功能水库闸门控制系统要求高可靠、免维护、功能强大、操作方便、易于扩充和更换部件，实现闸门启闭的手动与自动控制，闸门开度的自动测量与指示。
配合闸门开度的测量和对库水位的自动采集与数据处理。
完成对泄水流量、库容、面积的计算处理与显示输出。
闸门控制系统实现的主要功能有：工作闸门启闭的自动控制，包括现地控制和远程控制；闸门开度自动测量；闸门启闭限位保护；泄流量自动计算；库容自动计算和库水面面积自动计算等功能。
１．闸门启闭的自动控制功能。
采用现代程序控制技术，对水库闸门实施现地控制和远程控制。
２．闸门开度自动测量。
安装闸门开度自动测量传感器，在闸门启闭过程中自动跟踪测量，闸门现地和远程显示开度数据。
启闭闸门时。
由传感器获取的开度数据首先传入现场。
ＬＣ中，然后再传入远端计算机系统进行数据处理，完成开度的计算、显示与远程传输。
开度数据可在现场显示，同时进入网络传给远端的计算机。
启闭闸门时，可以实时观察闸门的启闭开度情况。
３．闸门自动限位保护。
闸门运行到上、下极限位置以及闸门启闭到预定开度时，能够准确停机。
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钢坝闸控制系统设计
随着我国城市用水、景观建设及环境整治和灌溉、发电的需要,在水利水电建设中水闸和橡胶坝得到广泛的运用。
由于橡胶坝运行管理较复杂、安全性差、橡胶易老化等弊端,质量事故发生率高。
而扬州富达液压钢结构闸门是一种新型可调控溢流坝,它由土建结构、带固定轴的钢性坝体、驱动装置设备等组成，它由土建结构、带固定轴的刚性坝体、驱动装置设备等组成。
这种构筑物适合于河道口较宽（20-300m）而水位差比较小的工况（2-8m），由于可以立坝蓄水，卧坝行洪排涝，还可以利用坝顶过水，形成人工瀑布的景观效果，因此在越来越多的水利建设工程中得到应用。
本人介绍了黄山新安江大型钢坝闸控制系统的设计体会，该系统具有很好的可靠性、稳定性和实时性，复合控制系统危险分散的原则。
黄山新安江钢坝闸共有5孔，每孔宽度为46m，挡水高度为48m，钢坝闸门向下游一侧倾倒，卧倒后行洪，门顶（站立时）过水高度最大值为40cm，以形成瀑布景观效果。
行洪时闸门以上设计水深为7.78m。
闸门最大转角不小于90°，并可以在任意设定角度使闸门处于锁定状态。
钢坝闸门采用启闭机驱动，液压启闭机分两侧布置，其中右岸一侧启闭机控制2孔闸门，左岸一侧启闭机控制3孔闸门。
正常工况下运行速度可达3-5m/min，一般不超过10min即可完成升坝和塌坝。
可以有效保证突发洪水时能及时泄洪。
钢坝闸控制系统按“少人值守”要求进行设计，以“分层管理、集中控制”为原则组成控制中心、现地控制和设备三层拓扑结构，系统配置和设备选型充分利用了计算机领域的先进技术，软硬件均采用全开发、分布式模块结构，使之有良好的扩充性，也便于运行管理的智能化。