水利模型实验控制系统

《工业控制计算机｝２００６年１９卷第９期　１７　水利模型实验控制系统　Ｍｏｄｅｌ　Ｔｅｓｔ　Ｃｏｎｔｒｏｌ　Ｓｙｓｔｅｍ　ｉｎ　Ｉ　ｒｒｉｇａｔｉｏｎ　Ｗｏｒｋｓ　尹宏伟　张乐年　蔡守允（南京航空航天大学机电学院，江苏南京２１００１６）　摘　要　讨论了计算机控制在水利模型实验中的应用，内容包括监测监控系统、计算机流量自动控制、水位自动控制以及流速、　水位、变坡控制等多点同步采集与处理系统。　关键词：自动控制，数据采集与处理，接口电路，传感器，水利模型试验　Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｓ　ｔｈｅ　ｕｓｅ　ｏｆ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｉｎ　ｍｏｄｅｌ　ｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔ　ｏｆ　ｉｒｒｉｇａｔｉｏｎ　ｗｏｒｋｓ．Ｉｎｃｌｕｄｉｎｇ　ｗａｔｃｈｉｎｇ　ａｎｄ　ｃｏｎ・　ｔｒｏｌｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｃｏｍｐｕｔｅｒ　ｆｌｕｘ　ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏｌ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏ１．ａｌｏｎｇ　ｗｉｔｈ　ｆｌｕｘ　ｗａｔｅｒ　ｌｅｖｅｌ　ｇｒａｄｅ　ｃｏｎｔｒｏｌ　ｍｕｌｔｉｐｌｅｘ　ｃｈａｎｎｅｌｓ　ｓｙｎｃｈｒｏｎｏｕｓ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ．　Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ａｕｔｏｃｏｎｔｒｏ１．ｄａｔａ　ｃｏｌｌｅｃｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ，ｉｎｔｅｒｆａｃｅ．ｓｅｎｓｏｒ，ｍｏｄｅｌ　ｔｅｓｔ　在水利模型试验中，对流量、含沙量和水位的控制精度要求　高、测定水位、流速、含沙量、波高等水力要素工作量大，因此需　要一整套相应完善的测量控制仪器与先进的测量技术，以确保　模型试验的测试精度和成果质量，缩短模型试验周期，提高科研　水平。系统的总体结构如图１，主要包括模型试验进口流量控　制、出口的水位控制以及流速、水位、水槽坡度等多点数据同步　要求，中央控制室和尾门控制现场分别设计、安装了尾门手动按　钮控制器和尾门位置显示器。尾门的最大开闭处设有行程式开　关保护装置，以防操作不当或意外事故引起电机损坏。经在多个　模型试验中应用，尾水位控制精度达０．２－０．３ｍｍ。　采集与处理。以及一些辅助设施的控制，如水库的报警控制等。　图２水位控制系统结构图　水位控制系统成功地应用于南京水利科学院的基础模型试　验厅中。实验中，水道的宽度、水的流量都影响该系统的控制时　间。图３中所示曲线为比较常用的一种情况，在开启系统１２分　钟时就能达到所控制的要求。　＊　到　一　士　图１系统总体结构图　／　　Ｉｌ　Ｉ　２水位控制系统　本系统主要应用格栅横拉式尾门，该结构由活动尾门、固定　尾门、机械传动部分及步进电机组成。并将此种结构尾门安装于　整个试验水道的后，以防止被泥沙卡堵现象。　水位仪传感器根据模型试验需要选用位移量２０ｃｍ至　５　Ｊｕ　Ｊ，　Ｔ（ｍｉｎ）　图３水位控制过程曲线　２流量控制系统　模型试验中，中央控制室距流量进口的控制闸阀处较远，一　４０ｃｍ的跟踪式水位仪或振动式水位仪。水位控制时，计算机控　制系统按即定的调节规律控制驱动放大器和开关电路的导通闭　般达几十米至数百米，因此流量控制信号和反馈信号均设计采　用电流信号传输。流量传感器选用大口径的ＬＤ型系列电磁流　量变送器，转换器选用改进的ＬＤＥ一４Ｂ型电磁流量转换器，该　类型电磁流量计具有先进的励磁电路、零点稳定、搞干扰能力　强、电极污染影响小等优点，并不受被测介质温度、压力、粘度、　密度等物理参数变化的影响以及输出信号与流量呈线性关系。　合时间，即控制尾门的闭合度，尾门闭合度经位移传感器分别通　往中央控制室和尾门控制台的位置显示器。尾水位的变化由控　制点水位仪采集反馈到计算机，与给定水位值比较，再进行计算　调节，形成一个闭环自动控制系统，如图２所示。根据模型试验　维普资讯 http://www.cqvip.com