论文总字数：19323字

摘 要

闸门是用于水利工程建筑物的空口上，来调节流量、控制上、下游水位的重要部件。闸门又分为平板闸门和弧形闸门，弧形闸门常用液压缸式启闭机进行控制和操作。用人力操作的闸门，简单的控制方法已经逐渐的不能满足水利的信息化的要求。

本文对弧形闸门的总体机构、组成和工作原理等方面做了介绍，设计了弧形闸门启闭机的液压系统，通过液压元件具体的选型，设计了启闭机液压系统，理解之后画出了液压原理图。

根据任务书中所给的流量与油压算出此次设计所需要的电机，画出油泵电机操作系统的原理运行图，再选择合适的低压电器以及传感器。了解液压系统的工作原理然后选择适当的液压元器件。

本设计运用了S7-200PLC可编程控制器在闸门液压启闭机控制系统，了解PLC的应用问题选出合适的PLC模块，画出I/O接口图，并对电机的正反转进行编程设计。对系统的工作的优点与缺点进行了分析。

关键词：弧形闸门 闸门 启闭机 液压系统 PLC

Design of the Control System for the Hydraulic Cylinder Gate Hoist

Abstract

Gate is installed on the lip of building of water conservancy projects, traffic, either upstream or downstream control to adjust the water level of the important components. By the gate of artificial operation,the control means and methods has been increasingly don’t adopt to the requirement of the water resources normalization.

In this paper, the general agency of radial gate, composition and working principle is presented, the design of the hydraulic system of radial gate opening and closing machine. Firstly,the design of access to information on the work principle of the gate structure to a certain extent and the degree of development of a certain degree of understanding,Then,according to the flow and the pressure of the task book to calculate the design of the motor,Drawing oil pump motor operating system operating system principle diagram,and then select the appropriate low-voltage electrical appliances and sensors.Understand the working principle of hydraulic system and select the appropriate hydraulic components.

This design introduces the PLC-based S7-200PLC gate hydraulic the hoist control system.Understanding the application of PLC to select the appropriate PLC module,and drawing the I/O interface,and programming design for positive and negative of motor.the system's advantages and disadvantages are analyzed.

Key words:Hoist；Gate；Hydraulic；PLC

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 弧形闸门结构及其工作原理 1

1.1弧形闸门概述 1

1.2弧形闸门的结构组成及分类 1

1.2.1弧形闸门的结构组成 1

1.2.2 弧形闸门的分类 2

1.3弧形闸门的工作原理 3

1.4 本章小结 4

第二章 液压系统设计 5

2.1 液压系统概论 5

2.2 液压系统工作原理 5

2.3 液压元器件选型及说明 6

2.4本章小结 16

第三章 油泵电机选择 17

3.1.1系统设计具体参数 17

3.1.2电机选择 17

3.2油泵电机控制系统原理图 18

3.3控制电路中的低压电器选型 19

3.4传感器选择 22

3.4.1油箱温度传感器选取 22

3.4.2压力传感器 23

3.4.3电机电压传感器选取 25

3.4.4 液位传感器的选取 26

3.5 本章小结 27

第四章PLC控制系统设计 28

4.1PLC的概述 28

4.2 SIEMENS PLC模块选择及简介 29

4.2.1PLC模块的选择 29

4.2.2PLC模块的简介 29

4.3PLC I/O分配及接口图 30

4.3.1PLC I/O分配 30

4.4编程 32

4.5流程图 33

4.6控制面板图 34

4.7本章小结 35

参考文献 36

致谢 38

第一章 弧形闸门结构及其工作原理

1.1弧形闸门概述

弧形闸门的外观为弧形外观，包含启闭设备、转动门体等部件，其挡水面造型是圆柱体，支承铰处于圆心的位置上，当该闸门处于启闭状态时，主要以支承铰为中心点来运转。另外，闸门由于未曾设置门槽，故启闭时的受力不大，拥有较为优良的水力学优势，在水道领域应用得较多。

从闸门当前的应用领域来看，其主要作为一种控制设备而使用，多用在泄水通道的启闭环节上。同时，它属于水工建筑设备，能够较好地调控水位高低、控制水流大小以及排泄泥沙等杂质^[1]。对于闸门而言，通常由门叶、启动设备以及埋固部件等构成。其中，门叶主要由承重结构、支铰以及螺杆式部件等构成。

图1-1水电站弧形闸门

1.2弧形闸门的结构组成及分类

1.2.1弧形闸门的结构组成

弧形闸门主要包含门叶、支承铰、支臂以及止水装置几个部件。其中，门叶梁格通常包含两大类别：一是主横梁，二是主纵梁。前者在面积较广的闸门中应用得较多，如露顶式闸门；后者则在宽高比例不大的闸门类型中应用得较多，如潜孔式闸门。对于支臂来说，通常包含2根承压器件，除非闸门高度过高，才会另外增加1根承压支臂。而支承铰则包含三个部件：铰链、固定轴、铰座。其中，铰座主要用来连接埋设部件，同时在此状态下发生作用力。而支铰在安设时，必须超过下游水位线，才能充分发挥其作用；支承铰一般包含圆锥与圆柱两者造型，其中，圆柱铰结构不复杂，极其容易安置，因此在实践领域运用得较为广泛，常见于露顶式的闸门当中，主要包含侧止水座，底坎止水座，顶止水装置和支铰座承重构件，一般均埋入混凝土相关部位表面以内，起止水严密和承重作用。通常，承水压力较小的闸门用普通的橡皮来阻隔水流即可；而运用压强较大的闸门时，则需密封橡皮来予以阻隔水流，该类型常见于潜孔式闸门当中。总体而言，如果压强较大，则需运用特制止水部件，其中，露顶式与潜孔式闸门所用的支承铰的安装位置不同，前者通常要埋入闸墩当中；后者则埋入混凝土或者插入边墙内，以便该部件更加稳固、牢靠。

1.2.2 弧形闸门的分类

1.根据闸门的工作性质来看，其包含工作、事故、检修等闸门类别。

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