河流加沙调控技能探究

　加沙控制的技术路线由于本次悬沙模型试验加沙断面数量较多，对各断面加沙时间和加沙数量的协调性有较高的要求。实践证明，分布式加沙系统成功地解决了多断面浑水流量实时控制的问题，实现了对模型多断面悬沙输移量的精确控制，为大尺度河工模型悬移质自动加沙提供了切实可行的新方法。

　　设计方案整个加沙系统由控制系统、给沙装置、输沙管路和消能设施组成。控制系统我们选用RS422总线实现分布式加沙控制系统的主要拓扑方案，构成以计算机为上位机，以四台带有RS422总线接口的三相电源变频器为下位机的单主四从的RS422网络。网络由主控机统一调度和管理，向变频器发送命令数据或读取变频器的状态数据。网络的干线是两对双绞线，可以可靠地传输主机和变频器间的通讯信号。整个分布式加沙控制系统布局。为了削弱因通信信号传输速度和传输距离引起的信号反射效应，在离计算机最远的4号变频器安装100Ω的终端阻抗器。

　　该系统控制软件采用VB语言编程，主要包括以下四个模块。数据输入模块。其功能为输入数据，建立数据文件。数据文件由多个通道的数据系列组成，控制系统根据各通道的数据系列内插取点，实时输出加沙指令。数据修改模块。其功能为在程序启动前或运行中修改数据。曲线显示模块。可显示被修改数据生成的曲线，它与修改数据模块在各通道之间一一对应。自动控制模块。试验时调用此模块，使计算机进入实时控制状态，整个放水加沙过程实行自动控制，无需人工操作，仅在监视屏上显示加沙量的控制值。

　　给沙装置给沙装置分为配沙池、输沙管路和搅拌桶三部分。配沙池位于模型大厅外部，一次可配高浓度沙水20m3并持续搅拌。搅拌桶位于模型大厅内，里面安装的搅拌器在工作期间持续搅拌保证沙水浓度均匀。变频器及变频泵安装在搅拌桶上，根据上位机下发的指令调控沙水流出量。配沙池与搅拌桶、搅拌桶与各个输沙断面的加沙管，由高密度聚乙烯缠绕增强管组成的输沙管路连接。

　　消能设施沙水直接以管流的方式流入模型将会影响断面附近河势，因此用复合纤维板剪裁拼接成消能器跨越架设在模型加沙断面上，并调整其下沿距离模型水面在10cm以内。沙水经由消能器后在全断面分布均匀地淌入模型，将对流场和水流动力的影响限制在试验可接受的程度内。关键技术分布式加沙控制系统上、下位机间的数据通信是整个系统的关键技术，是系统可靠运行的基础。本系统中上、下位机间通信协议定为每帧信息11位，包括1位起始位、8位数据位、1位奇偶校验位和1位停止位，通信速率定为9600bps.系统运行前，按照上述通信协议手动设置各变频器的通信参数。本系统中计算机与变频器的各类通信指令具体定义如和所示。每条指令中除D0外的数据对应的ASCII码相加，总和（二进制）的最低一个字节的高四位和低四位作为2个单独的十六进制数构成该条指令的校验码。

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