摘 要：主要介绍了二滩水电站5000KN门式起重机主起升系统的高度、荷重测量系统的构成、功能以及工作原理，为相关系统的改造提供参考依据。
关键词：门式起重机；高度；荷重；功能；原理
二滩水电站5000KN门式起重机原主起升高度、荷重测控仪为WZH和ZKH系列产品，误差大，可靠性不高，将该系统进行改造后，应用称重、测高技术实时监视升降进程，误差极小，测量精度非常高。
系统构成及具有的功能
本系统选用国外知名品牌的称重、测高传感装置，对启闭机提门、落门操作全过程进行实时监视、控制。
系统构成（见图1）
图1 系统构成图
系统主要功能
采用SIEMENS PLC作为控制内核，触摸显示屏作为显示和操作终端，具有良好的控制性能和人机界面，操作灵活；应用高度测量装置，实时监视启闭机卷筒的放、收缆进程，具有数据掉电保护功能；
应用重量测量装置，实时监视门机抓梁的起重重量，并采取相应的控制策略，控制启闭机提门、落门操作。
抓梁重量、高度状态同屏显示。
系统的高度信号使用绝对值编码器采集信号，避免了在强电磁场环境下对信号的干扰问题，其具有的地址唯一性和编码方式可保证信号的稳定和准确性，避免了零点漂移和温度漂移的对信号的影响。
完善的报警功能(门机主起升升降高度极限报警提示;超重报警;系统自检故障报警)。
系统具有极好的人机对话界面, 全中文操作界面，直观醒目。通过菜单可以对检测数值进行修改及校正、对报警控制点进行设置，可保存及打印门机运行的各项数据，显示界面方便修改和升级扩展。
系统具有掉电操作保护高度定位准确的功能。系统掉电后自动切断电源，恢复供电后，需人工操作才可继续运行。
根据门机需运行在不同门槽的实际情况（各门槽基础高度不一致）编写程序，可避免在不同门槽运行时要进行的烦琐设置过程。
系统的平均无故障运行时间大于10000小时，系统能够适应电网电压±15%的波动，系统能够适应-10℃--80℃的环境温度，系统具有良好的抗干扰能力。
系统同时测量启闭机的重量和高度，通过实时计算，消除启闭机在升降过程中悬吊钢丝绳的长度变化引起的重量测量误差。
系统工作原理
压力传感器额定量程及称重倍率选定
系统采用间接称量（如图1所示），称重倍率依传感器安装位置及受力来确定，本系统为12， N=G/12+gL/4+P 式中，N为重量测量值， G为启闭机重量，GL为悬吊钢丝绳单长重量，P为启闭机卡阻引起的载荷变化，并以此为依据确定压力传感器的额定量程。重量测算的倍率根据钢缆受力点及传感器的安装位置计算。
图1 压力传感器安装位置图
重量测量装置
本装置选用国内外最先进的称重模块（METTLER TOLEDO 50T不锈钢外壳压力传感器）及重量变送器，具有数字滤波和高品质的噪声滤波功能，在触摸操作屏上即时数字显示：当前载荷；超重报警：启闭力达到额定启门力的90%时，发出声光报警并屏显故障类别；超过额定启门力的110%时输出控制相应的控制信号切断提升电源，启闭机不能提升运行，但可进行下降运行，保护设备不受损坏。本系统5000KN门式启闭机的抓梁升降,重量检测装置安装在定滑轮座梁的单边支承座上。通过计算,实时去除钢缆收放过程中对起重重量的影响，准确显示抓梁的起重重量。
高度测量装置
本装置选用德国P+F旋转编码器；能在触摸操作屏上即时数字显示。上、下限位报警高度的变化随着卷筒钢缆的收放而变化,利用行车卷筒钢缆的单层递圈平铺特点， 采用行车卷筒轴头附加旋转编码器，间接测量主起升运行高度。通过测量卷筒的变化并将高精度旋转编码器的信号送到PLC，经计算后可以测量出实际高度值.抓梁的高度值可以设定上下限，当超过限定值时，系统立即发出声光报警提示。
主控系统
本系统选用SIEMENS的S7-300系列PLC和触摸屏作主控器，具有实时动态的模似图形同步显示及声光报警功能，并在触摸操作屏上即时中文提示，同时具有极高的可靠性和抗干扰能力。PLC通过数据输入点采集高度传感器信号、重量传感器信号。屏幕文本显示门机运行（升、降状态）、当前高度、当前重量、报警状态等；对闸门的运行过程还有动态的模似图形显示，使操作人员可以监控到闸门运行的全过程。主提升运行到上、下限位时输出控制信号并有声光提示。此外对有关故障报警，既有文字说明，也有声光提示。
技术参数
最大称重： 600吨 精度：±1%
最大高度测量范围：±99.99米精度：±0.01米
工作环境：温度10-800C相对湿度10-95%RH
电源 220VAC±15% 50Hz 24VDC±15%
触摸屏图形界面
在不同的门槽运行时只需点击触摸屏上相应的按钮即可调出该门槽的相关数据(如上下限,零点,报警位等)，使操作方式更简单、更可靠、更灵活。
运行中的当前重量、当前高度、报警状态和闸门状态（上升或下降）、等在显示界面中直观醒目；闸门的模似图形能够与运行中的闸门同步显示。
结语
二滩水电站5000KN门式起重机主起升高度、荷重测量系统改造非常成功，能准确的测量起吊重量及高度，精度符合设计要求，系统可靠性高，为门机的安全运行提供了坚实的保障。
参考文献：
［1］李兵、任传胜、于文军 闸门荷重开度测控仪［J］中国专利，G05B19/042
［2］薛小平、高峡 PLC在二滩水电厂尾水台车开度荷重测控仪改造中的应用［J］.http://www.cnkikbs.com 电工技术，CNKI:SUN:DGJY.0.2006-06-008 |
