HMMC系统演示1.ppt

出海口门整体物理模型试验控制及测试系统 1前言 珠江出海口门物理整体模型的上游河网和下游海区跨度大 涉及伶仃洋 磨刀门及黄茅海海区 根据模型试验的内容和模型规模的特点 对该模型的控制及测试系统有如下要求 实时同步控制多口门的潮汐 数据可靠 准确 生潮边界长达157米 需分段控制 水位点和流速点合计120多点 分布范围广 海区大面积流速场测量 高效的在线查询及数据分析 操作简便 人机对话界面友好 经济 通用和节能 安装 调试周期短 2变频调速控制及测试系统特点 目前国内潮汐模型生潮设备在设备标准化 通用化 模型适应性 重复使用及可扩展性和节能等方面不尽人意 针对我所模型的特点 从技术创新出发 结合我所工业自动化控制系统集成的技术和经验 推出了全新的变频调速生潮控制及测试系统 该系统主要特点 水利部水利科技重点项目 系统集成技术含量高 控制 测试精度高 可靠性好 运行高效率 节能效果明显 设备通用性和模型适应性好 扩展容易 安装简单快捷 易维护 设备可重复使用 整体综合造价适中 该系统已逐步应用于我所各种模型 并输出到国内外有关单位 获得高度评价 3模型分布 珠江出海口门整体物理模型的生潮系统按与 25m等深线平行布置 模型纵横250 160m2 模型的平面比尺为 L 700 垂直比尺为 h 70 流速比尺为 V 8 37 时间比尺为 t1 83 63 图为伶仃洋海区部分试验大厅 生潮设备布置断面图生潮控制原理示意采集实时水位 计算潮位误差 修改变频器输出频率 减小潮位误差 控制水泵出水流量 改变水泵转速 4系统的组成 微机监控系统设计为分布式工业控制系统 中央监控机主要存储模型试验的各种参数 发布命令 显示实时监控图表 过程曲线 历史试验数据 打印相关参数和报警等等 通过RS232串行通信线与现场机联接 现场机依据中央监控机的命令 自动完成数据采集和生潮设备的控制等任务 所有现场仪器 设备都具有RS485串行通信和数据预处理功能 中央监控机监控画面 现场量测仪器及控制设备 GS 3B光栅跟踪水位仪采用工业标准线位移计量光栅 双CPU结构 机电一体化设计 可实时完成测量所需水位 并将水位数据通过RS485通信口送至远端采集机 分辨率 0 01mm精度 0 05mm量程 300mm跟踪速度 15mm s LS 8C光电流速仪设计为恒定流驱动 接收整形处理 双CPU结构 大尺寸点阵背光液晶屏幕 它采集设定时间内红外旋桨流速测杆转动的圈数 并进行流速数据的预处理 再通过RS485通信口 将流速数据送出 测杆数 8支量程 20 1000mm s 变频调速器为水泵通用型 它通过RS485通信口接受现场机发出的运行模式 运行频率和正反转等命令 控制低扬程大流量潜水泵的出水量 输出频率 0 50Hz输出功率 7 5kw和11kw 水泵分为农用潜水泵和轴流泵两种 潜水泵具有无噪音污染 安装简单的特点 扬程 2 5m和2m出水流量 100m3 h和300m3 h输入功率 1 5kw和3kw SJ 1跟踪式升降仪 该用于潮汐模型流速仪传感器跟踪起伏变化的水面 跟踪范围 300mm最大速度 5mm s最大负载 30kg 流速场测量采用多通道PIV PTV物模流速场测速系统 该系统应用流体示踪粒子 高分辨率黑白摄像镜头和计算机图像识别技术 对大面积的流体表面流速场进行记录 处理和识别计算 具有测量同步 速度快 面积大和高效的特点 它包括 示踪粒子 光源系统 粒子图象接收与记录系统 CCD摄象机 信息处理与存储系统 图象卡 计算机及软件 测量结果实时监视 CCD摄象机 1 2 0 01lux600线 通道数 12通道 镜头 单通道面积 4 5 5 5m2 6mm镜头 5应用项目一览表 珠海高栏港港区水环境论证潮汐物理模型 1口门 广船国际虎门分厂选址潮汐物理模型 1口门 越南良地水闸物理模型 越南水科院 2口门 珠江河口澳门附近水域综合治理规划潮汐物理模型珠江伶仃洋跨海大桥潮汐物理模型 1口门 深圳海上豪华游艇工程基地潮汐物理模型 1口门 杭州湾交通通道可研模型 浙江水科院 5口门 澳门十字门水道北口潮汐物理模型 2口门 珠江出海口门整体物理模型 7口门 珠江河口综合治理规划物理模型 7口门 黄河微弯概化河道潮汐物理模型 华北水电学院 上海黄浦江河段潮汐物理模型 交通部科学院 武汉大学 黄河水校 安徽省水科院 广东省水科院 部分设备 主要法规和技术标准 河工模型试验规程 水利部SL99 95 水利工程水利计算规范 水利部SL104 95 水工 常规 模型试验规程 水利部SL155 95 海岸与河口潮流泥沙模拟技术规程 交通部JTJ T233 98 6应用事例 杭州湾交通通道可行性研究定床模型下边界宽30米 由于边界的左右岸涨落潮存在着潮差 相位差 所以将单一边界划分为5段 按各段的实际涨落曲线进行独立控制 系统使用了17台变频器 34台潜水泵 24台GS 3B水位仪和3台LS 3C光电流速仪 获得了满意的成果 潮控曲线 控制界面 7系统性能分析 准确度高系统采用的水位仪具有高分辨率 0 01mm 高准确度线位移光栅数字编码器 光栅尺扫描头的位移就是跟踪水位探头的位移 彻底消除了以往跟踪式水位仪中角位移 线位移运动方式转换带来的误差 产品充分体现了机电一体化 智能化和网络化 满足了更新换代的要求 实时性强数据采集方面 中断方式编程保证每台从机一次数据采集所需时间小于20ms 每2s至少可采3个循环 并实时传送至现场机 可靠性高采用分布式工业控制系统 选用工业控制机作为现场机 变频器作为控制输出设备 仪器设备智能化 RS485现场总线 多任务操作平台 组态软件等硬软件新技术的采用 确保控制系统的可靠性 按照国际标准的主从式通信协议进行编程 保证通信数据的可靠性 可应用于多个控制口门本系统的设计可适用于多达八个潮汐口门的潮汐模型 由于系统的技术先进性 可以作到灵活调控每个变频调速器的输出频率 从而满足边界分段潮位控制的需要 在线查询及数据分析 人机对话界面友好Windows操作平台多任务运行的特点方便了在线查询及数据分析功能 加快了模型试验的进度 组态软件可制作复杂美观画面 监控画面制作快捷简便 各种操作一目了然 操作简便 大大方便了用户 节能 通用 经济 重复利用方便快捷本系统采用变频器 直接调节水泵提供给模型的供水量 长期工作于10Hz到45Hz