卷扬机式闸门启闭机控制系统设计开题报告

1、南京工业大学浦江学院 毕业设计(论文)开题报告学生姓名： 李阳 学 号： P1202110311 所在学院： 机械与动力工程学院 专 业： 机械工程及自动化(M) 设计(论文)题目：卷扬机式闸门启闭机控制系统设计 指导教师： 薛惠芳 年 月 日开题报告填写要求1开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；2开题报告内容必须用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交

2、给指导教师签署意见；3“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应不少于15篇（不包括辞典、手册）；4有关年月日等日期的填写，应当按照国标GB/T 740894数据元和交换格式、信息交换、日期和时间表示法规定的要求，一律用阿拉伯数字书写。如“毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告1结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文 献 综 述1.课题背景闸门卷扬启闭机系统，广泛应用于水利工程中，有广阔的市场前景，但现有的传统闸门卷扬启闭机系统中一般无电机及系统的保护措施，或只是对电机进行一些简单的硬

3、件保护，使得传统闸门卷扬启闭机系统在使用中常会发生电机烧毁、钢绳拉断或缠绕事故，或者由于保护装置的误动作使电机跳闸导致生产中止，无法保证生产的顺利进行与安全；此外，传统闸门卷扬启闭机系统中采用闸门开度仪和编码器来采集高度信息，给PLC 发出控制信号，误差较大且所需的信号线较多，系统复杂，可靠性差，给施工、调试、生产和检修都带来不便，从而耗费大量的人力、物力、财力。随着自动化技术和计算机控制技术的发展，卷扬起重机的控制系统也得到了极大的改善，自动控制领域较前沿的技术正逐步被应用到了卷扬机的控制系统中。在卷扬机控制系统的设计中，选用可靠性强的可编程逻辑控制器为核心对系统实现控制，这种控制模式已逐步

4、发展成为卷扬机控制系统的主流。2.闸门卷扬启闭机电气控制系统闸门控制系统广泛应用于水利、水电建设、航运船闸、江河、湖泊防汛和沿海防潮等工程，用于实现对闸门的升、降、停控制，实时监控闸门操作及闸门开度，有较广阔的市场前景。同其他相关控制技术的发展一样，经历了继电器逻辑控制、集成电路逻辑控制和计算机与PLC 技术应用相结合的控制3 个阶段。控制闸门可以是平板闸、弧形闸、人形闸。制动方式可以是卷扬方式、液压方式或螺杆方式。现阶段，闸门监控系统利用遥测、数据通讯、微型电子计算机等技术手段来共同完成对目标系统的监测与控制，实现由中心控制站对下属各子站闸门的运行管理。闸门的启闭方式包括现地控制和远程控制两

5、种，闸门现地控制单元安装在闸门启闭机房，主要完成闸门自动控制、数据采集、状态监控等功能。它由PLC 控制器、电源及保护装置、电气控制柜、操作按钮、状态指示灯、逻辑保护电路等组成。远程控制单元和中央控制中心是闸门控制的一种扩展与延伸，它通过现场总线和传输网络，实现与多个闸门现地控制单元相连，实时采集每个闸门现地控制单元的运行参数与状态，并可通过监控软件实现对闸门的开启、关闭等远程控制。控制系统核心：PLC可程逻辑控制器(PLC)实质是一种专用于工业控制的计算机，其硬件结构基本上与微型计算机相同，基本构成为：电源;中央处理单元(CPU);存储器;输入输出接口电路他拥有使用方便，编程简单，功能强，性

6、能价格比高，硬件配套齐全，用户使用方便，适应性强，可靠性高，抗干扰能力强，系统的设计、安装、调试工作量少，维修工作量小，维修方便等优势！PLC拥有高性能、高可靠性、智能化、模块化且绿色环保等特点。（1）高性能。额定短路分断能力与额定短时耐受电流进一步提高，如施耐德公司的MT系列产品，其运行短路分断和极限短路分断能力最高达到150kA。（2）高可靠性。产品除要求较高的性能指标外，又可做到不降容使用，可以满容量长期使用而不会发生过热，从而实现安全运行。（3）智能化。随着专用集成电路和高性能的微处理器的出现，断路器实现了脱扣器的智能化，可实现过载长延时、短路短延时、短路瞬时、接地、欠压保护等功能。作

7、为动力元件的卷扬机，即用卷筒缠绕钢丝绳或链条提升或牵引重物的轻小型起重设备，又称绞车。卷扬机可以垂直提升、水平或倾斜拽引重物。卷扬机分为手动卷扬机和电动卷扬机两种。现在以电动卷扬机为主。可单独使用，也可作起重、筑路和矿井提升等机械中的组成部件，因操作简单、绕绳量大、移置方便而广泛应用。主要运用于建筑、水利工程、林业、矿山、码头等的物料升降或平拖。卷扬机种类繁多，包括建筑卷扬机,同轴卷扬机。卷扬机把电能经过电动机1转换为机械能，即电动机的转子转动输出，经三角带2、轴3、齿轮4，5减速后再带动卷筒6旋转。卷筒卷绕钢丝绳7并通过滑轮组8,9，使起重机吊钩10提升或落下载荷Q，把机械能转变为机械功，完

8、成载荷的垂直运输装卸工作。闸门作为执行元件，用于关闭和开放泄（放）水通道的控制设施。水工建筑物的重要组成部分，可用以拦截水流，控制水位、调节流量、排放泥沙和飘浮物等。闸门一般由活动部分（也称门叶）、埋固部分和启闭机械3部分组成。门叶包括：承重结构、行走支承、支臂、支铰、止水装置、吊耳等。埋固部分包括：轨道、铰座、止水座、护角等。常用的启闭机械有：卷扬式、油压式、螺杆式和移动式机械。辅助元件有：限位开关等限位开关又称行程开关，可以安装在相对静止的物体（如固定架、门框等，简称静物）上或者运动的物体（如行车、门等，简称动物）上。当动物接近静物时，开关的连杆驱动开关的接点引起闭合的接点分断或者断开的接

9、点闭合。由开关接点开、合状态的改变去控制电路和电机。限位开关可广泛应用于建筑、港口、矿山等行业的起重、传输机械的空间三坐标的控制和限位，限位开关由高精度的大传动比减速器和与其输出轴同步的机械记忆控制机构、传感器组成，因WTAU系列限位开关具有体积小、功能多、精度高、限位可调、通用性强及维护安装和使用调整方便等特点在工程机械中应用极其广泛。3.本课题研究工作及意义为适应生产控制需求，完善闸门卷扬启闭机系统的实时控制，实现监控、保护于一体，本课题，根据实际工程需求，构建了一种可对起重设备进行集中精确测量、保护及操作的闸门卷扬启闭机智能集控系统，使之可广泛用于水利工程中闸门的操作，并对其电动机进行监

10、测、实时控制及保护。该系统通过对起重设备电动机的转速、功率及电流的测量达到控制目的，利用PLC 对起重设备的机体及电动机进行保护及精确控制，通过Mudbugs 通信控制模式，简化了系统，使采用统一的硬件系统来控制各种不同的闸门卷扬启闭机成为可能。1 浙江大学建筑工程学院. 空间结构M. 北京: 中国计划出版社, 2003.2 朱世哲. 曹娥江大闸新型挡潮泄洪闸门研究报告R.杭州: 浙江大学, 2006.3 傅宗甫, 严忠民. 新型浮体闸的稳定性分析J. 水利学报, 2005, 36(8): 10141019.4 卢树春. 浮体闸技术的发展与推广应用J. 水利水电技术, 1994(1): 192

11、1.5 严根华, 赵建平, 刘永胜, 等.大型泄洪冲沙闸弧形工作闸门流激振动试验研究 C 张春生.水工机械技术论文集.北京:中国水利水电出版社.2008:304 -3166 严根华, 赵建平.淹没水跃作用下大宽高比闸门的流激振动试验研究7 严根华, 陈发展, 赵建平, 等.泄洪闸弧形闸门流激振动原型观测与运行调度研究 C 第二届全国水利学与水利信息学学术大会.成都:四川大学出版社8 严根华.水工闸门流激振动研究进展 J .水利水运工程学报, 20069 赵长海, 万秋华, 佘容红, 等.24 位绝对式光电编码器数据采集系统J. 光电技术应用, 2010, 31(3): 468-471.10 王

12、显军. 光电轴角编码器细分信号误差及精度分析J.光学精密工程, 2012, 20(2): 379-386.11 赵长海, 万秋华, 王树洁, 等. 21 位光电编码器数据处理系统J. 电子测量与仪器学报,12 范崇仁, 徐德新.水工钢闸门可靠度的分析 J .水力发电, 1992(8):34-39.13 周建方.水利水电工程钢闸门设计规范可靠度初校 J .水利学报, 1995(11):24-30.14 李宗利, 王正中.弧门主框架体系可靠度分析模型与蒙特卡洛模拟 J .西北水电, 1995(3):41-43 .15 孙炳楠, 洪滔. 工程弹塑性力学M. 杭州: 浙江大学出版社, 1998.16

13、朱世哲. 曹娥江大闸新型挡潮泄洪闸门研究报告R.杭州: 浙江大学, 2006.17 马丁彦德利. 鹿特丹特大潮挡潮闸J. 朱虹, 译. 水利水电快报, 1996, 17(8): 1011.18 严根华.水工闸门流激振动研究进展 J .水利水运工程学报, 200619 严根华, 陈发展, 赵建平.南京市三汊河口闸门水弹性振动试验研究 J .振动工程学报, 2005,20 章继光.我国闸门振动研究情况综述.水力发电, 198521 Brown J E , Hutt J M, Salaam A E. Finite element solution to dynamic stability of ba

14、rs .AIAA J , 1986 22 Shigemitsu T, Hara T, Olga M. Dynamic stability analysis by matrix faction. J of Engineering Mechanics, 198723 OGUZ Casabas，FEHMI. Shape optimization of tooth profile of a fleshliness for a harmonic drive by finite element modeling J. Materials and Design，2007，24 ZHOU Jean-fang

15、, LI Dian-Qing , MICHAEL H F. Reliability assessment and acceptance criteria for steel gate structures subjected to corrosion deterioration C /ANDRZEJ S N,DAN M F. Proceedings of the 4th International Workshop on Life-Cycle Cost Analysis and Design of Civil InfrastructuresSystems. Florida :Cocoa Beach , 2005:299-306.25 JEAN J. Lacrosse. Micro/OS-II The Real-Time Kernel Second EditionM. CMP Books, CMP Media LLC, 2002.毕 业 设 计（论 文）开 题 报 告本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1.研究的问题本课题主要研究的是卷扬机式闸门启闭机控制系统。系统设计符合经济合理性的要求，所以需遵循“适用、经济、安全、美观”的要求。因为方案为闸门启闭机控制系统，系统的使用要快精准。设计以低耗能、超低耗能和绿