可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置制造方法及图纸

一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于所述的给水、供流转压控制装置是融控制、通信于一体的网络产品，包括：整合式容错控制器，其含有Ａ／Ｄ模块（３）、可编程控制器（６）、通信模块即ＲＳ２３２接口器件（７）；由整合式容错控制器和调制解调器（８）、通信避雷器（９）构成的支持ＰＳＴＮ即支持广域网公用电话交换网络直接监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构（１６）和容错执行继电电路结构，该容错执行继电电路结构包括执行容错工作的时间继电器组（１１）、（１２）和中间继电器（１３）、（１４）；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路结构所构成的防抖动电源断相保护器（１５），　　　　整合式容错控制器：其多个输入接点与来自外部多环反馈线及装置内部器件的故障检测多环反馈线相连；其多个输出接点中，两路分别与装置内部自动预警电话机（１０）的拨号、收线端子相连，其余接点由各路导线经执行继电电路结构（１６）、容错执行继电电路结构与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机Ｍ相连，　　　　Ａ／Ｄ模块（３）的模拟口端子与变频器（１）的相应调速监控端子相连。（*该技术在2013年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置
本技术涉及给水、供流转压控制装置，特别是一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，该装置支持全球广域网(PSTN)范围内的合法上位监控微机远程对其监视与控制，且能在故障发生时自动实现智能自适应容错运行。上述“供流”中的“流”，是指能被电动泵类执行机构转压的石油化工及所有工业或民用领域的液态或气态流体对象。
技术介绍
目前，公知的给水、供流自动转压控制装置，无论采用变频调速、电磁调速、可控硅调速、直流电机调速，开关磁阻电机调速技术方案、还是采用无调速技术方案的产品，不具备广域网直接通信支持功能和故障自适应容错运行控制功能，所以，它们在管理方式上，不支持通过广域网对其直接远程“四遥”监控诊断维护；在控制方式上，当自身发生随机故障时，不支持自适应容错运行。所以，完全无法满足对可靠性(RAS)有较高需求的高端工业与民用领域用户对转压控制装置所提出的可靠度(Reliability)高、可利用率(Availability)高、可维护性(Serviceability)优良的三性要求。下面，以采用的调速器件公认最先进、最易实现自动控制、应用最广泛的变频给水、供流转压控制装置为例，说明本领域已公知产品技术方案特点：(一).在管理方式上，市场上所公知的绝大多数变频和非变频给水、供流转压产品，没有网络功能，更不能通过全球广域网直接进行远程售后诊断维护服务。这类产品为分散独立的现场单机型给水、供流自动转压控制装置，当要诊断维护现场转压控制装置运行工况或需要检查测试、调试设备的状态时，用户或产品售后服务方只能派专业技术人员到现场实地操作方能达到目的，所以，这类产品不能支持全球广域网的“四遥”即直接遥信、遥测、遥调和遥控等远程监控诊断维护，可维护性(Serviceability)受到时间和地点等客观条件的很大限制。(二).控制方式为单环反馈，无法接受多路故障闭环反馈信号自动进行监控处理：当前，市场上所公知的变频给水、供流自动化转压控制装置，虽然控制柜操作板有常规按钮或触摸屏等区别，工况显示器件上有指示灯、模拟表、数显表、液晶显示屏等区别，工作方式上有固定于某台电动泵机组变频调速或每台电动泵机组都能够循环变频调速等区别，采用的核心控制器件上有PI调节器、单片机、可编程控制器(以下简称PLC)、变频器生产商提供的给水、供流主板等区别，但是，从本质上剖析，该类装置都无一例外地没有脱离单环控制方式的设计巢臼。所以，该类自动转压控制装置除了仅仅能做到接收被加压管网管道压力的这一单參数的反馈信号进行实时恒压监视和调控之外，而对装置内各器件和外部被控对象的各部位易发随机故障状态，既不具备检测感知结构，更不具备综合处理多路闭环反馈信号的自适应调控能力，其技术水平尚滞留在简单的最基本的单环自动控制阶段，不能对被群控的泵类执行机构或自身故障进行自适应处理和容错控制工作，可靠度(Reliability)和可利用率(Availability)很低。(三).随着市场需求的发展，当前，有两类过渡型网络给水、供流产品开始出现。-->它们采用的是通信机与控制机分离的技术，其通信可靠性差，或应用范围有限。第一类产品，必须通过现场微机服务器等通信中间节点组成局域网或变相局域网，方可支持网络上位监控微机远程监控现场给水、供流的控制设备，此类给水、供流设备并不是真正意义上的网络产品，其技术方案带有过渡性质。在这种技术方案中，中间节点微机由于采用通用微机，其抗干扰性差，缺乏PLC适宜工业现场实时控制的特点，它只能设在现场离控制设备特别是离变频器有一定距离的地方作中间通信节点使用，该微机节点是这类过渡型给水、供流网络产品远程监控必不可少的中转环节。所以，上述技术方案在实质上是上位监控微机与下位微机通信节点之间的远程通信，其特点是：下位通信节点微机与远程上位监控微机交换信息后，再将这种信息与给水、供流控制设备内的嵌入式微处理器PLC或单片机之间交换，显而易见，该技术的不可靠之处在于给水、供流控制设备内的嵌入式微处理器与远程上位监控微机之间的通信链路是间接通信，而因其控制器与通信机是相互分离设置的，在到达给水、供流终端时需经过很多的硬、软件环节，因此易出故障，且下位微机通信节点通常需要专业技术人员值守或经常巡回观察，投资成本与运行维护成本较高。更重要的是，它在技术可靠性的实现上有诸多难以克服的缺陷：比如，在无人值守的转压泵站里，无论从湿度、温度、灰尘，还是从变频器的高次谐波电磁干扰等环境指标看，都是较恶劣的；在工业性应用环境中，这种采用通信机与控制机分离的技术方案，其电磁屏蔽性、保密性、抗病毒能力、可靠性均较差。如果现场有独立控制室等空间条件，把负责远程通信任务的中间节点下位微机与现场给水、供流控制设备中的PLC分开安装，再对中间节点微机采取软硬件综合抗干扰措施，或许可以正常通信；但中间节点下位微机一旦死机，只有到现场人为重新启动该微机，方可恢复通信，这样一来，就失去了无人值守远程监控的意义；另外这种间接通信方式，软件又是采用高级语言编程，保密性、抗病毒能力、可靠性均较差；如果把中间节点下位微机与变频器、执行接触器安装在同一个柜体内，那么，即令穷尽了所有可能的软硬件综合抗干扰措施，中间节点通信微机的抗电磁干扰和散热问题，仍是一个难以解决的课题，所以，这类产品的远程通信技术方案，在理论上可行，也可以运用，但毫无可靠性可言，没有工业实用性价值，同时，现场装置也不可能实现真正意义上的无人值守。第二类产品，可在一个企事业单位内通过现场总线技术支持有限范围内上位监控微机与远程现场给水、供流设备中的PLC直接通信监控，它的技术局限性是：由于现场总线只适用于所有控制设备集中分布在1～2公里的极小范围内的通信，虽然抗干扰不成问题，适合工业控制，但不能用于需要对跨地域即跨国、跨省市、相距遥远的多个极为分散的泵站集中远程监控的用户选型。显而易见，这种给水、供流产品在技术上也像上述第一类产品一样，如果想支持全球范围的远程诊断、远程检修等网络高技术售后服务，也得在现场总线网络中配置微机通信服务器或工作站；从经济投资角度看，现场总线技术是一种用于制造业建立柔性生产线的技术，其价格十分昂贵，市场适用范围非常有限。所以，这就是我们说这两类网络给水、供流产品或欠可靠，或应用范围有限的过渡型网络给水、供流产品的理由。综上所述，可以看到：首先，本领域已公知的同类给水、供流产品，都未涉及底层级别的PLC或单片机等嵌入式微处理器的控制与广域网直接远程通信一体化支持技术，其产品不能被跨地域的公司如跨省市、跨国公司或设计生产厂家的合法远程上位-->监控微机所直接诊断，所直接监控维护，可维护性(Serviceability)受到限制；其次，现已公知的本领域产品技术方案，都未系统地采用多环反馈和智能自适应容错控制结构设计。这些产品虽然能做到自动控制运行，但却缺乏实际应用领域中所要求的最基本的指标——容错性及可靠性。有些产品即使采取了选型优质元器件等措施，来试图保证产品的可靠性，但均不可能从根本上解决可靠性问题。因为从概率论和可靠性的普遍科学原理分析：任何工业控制设备或由被设备控制的执行机构，在制造或安装过程中，无论选料如何精良，生产工艺如本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可广域网远程监控的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于所述的给水、供流转压控制装置是融控制、通信于一体的网络产品，包括：整合式容错控制器，其含有A/D模块(3)、可编程控制器(6)、通信模块即RS232接口器件(7)；由整合式容错控制器和调制解调器(8)、通信避雷器(9)构成的支持PSTN即支持广域网公用电话交换网络直接监控的通信终端结构；由整合式容错控制器控制的执行继电电路结构(16)和容错执行继电电路结构，该容错执行继电电路结构包括执行容错工作的时间继电器组(11)、(12)和中间继电器(13)、(14)；由装置三相电源进线段防抖动断相保护电路结构所构成的防抖动电源断相保护器(15)，整合式容错控制器：其多个输入接点与来自外部多环反馈线及装置内部器件的故障检测多环反馈线相连；其多个输出接点中，两路分别与装置内部自动预警电话机(10)的拨号、收线端子相连，其余接点由各路导线经执行继电电路结构(16)、容错执行继电电路结构与外部被控泵类执行机构的若干台配套电机M相连，A/D模块(3)的模拟口端子与变频器(1)的相应调速监控端子相连。2.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于：RS232接口器件(7)与可编程控制器(6)的主通信接口插连，构成整合式容错控制器的主通信接口，该接口通过RS232串行通信电缆与调制解调器(8)的通讯串口(48)相连；调制解调器(8)中“LINE”接口(50)，用电话线与避雷器(9)的对内接口(70)相连；避雷器(9)的外线接口直接上线，连接到PSTN即全球广域网公用电话交换网络中，与接入该网络中的远程合法上位监控微机构成全双工直接远程监控通信链路；调制解调器(8)中“PHONE”接口(49)接入自动预警电话机(10)的通信口；可编程控制器(6)的编程通信接口，由RS422通信电缆与固定在装置表面的液晶触摸屏(2)连接。3.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于整合式容错控制器的输入端，与来自装置外部被控对象的多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数包括：与转压前管段压力超越检测传感反馈电缆(56)闭环相连的，占用2点；与引水管路压力检测传感反馈电缆(57)闭环相连的，占用2点；与转压后管段压力超越检测传感反馈电缆(61)闭环相连的，占用2点；与转压出口区间压力监控传感反馈电缆(64)闭环相连的，占用2点；与外部被控各台泵类执行机构假抽检测传感反馈电缆(58)、(59)、(60)、(67)、(68)闭环相连的，占用5点；与缓冲蓄水池箱断水检测传感反馈电缆(65)闭环相连的，占用1点；与泵站排渍坑液位检测传感反馈电缆(66)闭环相连的，占用1点；与转压出口恒压监控传感反馈电缆(62)、出口管道流量检测传感反馈电缆(63)分别闭环相连的，各占用A/D模块(3)一个模-数转换口，整合式容错控制器的输入端，与来自装置内部器件的故障检测多环反馈线连成多路闭环回路，所需占用的I/O输入控制点数，包括：与变频器1的故障触点反馈线(46)闭环相连的，占用1点；与进线段断相故障触点反馈传感线(45)闭环相连的，占用1点；与自动引水泵执行接触器(32)的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与自动排渍泵执行接触器(33)的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与A/D模块3的排线(47)中接线端子D9引出的故障检测触点反馈线闭环相连的，占用1点；与排线(47)中接线端子D8、D10、D11端子引出的控制线闭环相连的，占用3点；分别与各电机启停执行接触器(23)至(28)的故障检测触点反馈线(34)至(39)闭环相连的，占用6点，分别与各台机泵的过载掉相检测触点反馈线(40)至(44)闭环相连的，占用5点。4.根据权利要求1所述的智能容错给水、供流转压控制装置，其特征在于整合式容错控制器的输出端各接点，分别由各路导线与装置内各执行器件相连，其连接关系与所占用的I/O输出控制点数包括：通过多路导线直接与执行继电电路结构(16)中相对应的中间继电器(17)至(22)...

【专利技术属性】
技术研发人员：汪国安，
申请(专利权)人：武汉深高机电一体化有限公司，
类型：实用新型
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