一种针对特种离心泵的试验测控系统技术方案

本实用新型专利技术公开了一种针对特种离心泵的试验测控系统，包括上位机监控系统、数据记录系统、网络通信系统、现场控制系统、底层数据采集设备、试验工况调节设备和直流电源，现场控制系统包括可编程控制器和分布式I/O站，可编程控制器通过Profibus‑DP总线连接分布式I/O站，上位机监控系统和数据记录系统分别通过网络通信系统连接现场控制系统，现场控制系统通过信号输入装置连接底层数据采集设备，现场控制系统通过信号输出装置连接试验工况调节设备，直流电源为现场控制系统、信号输入装置、信号输出装置和底层数据采集设备供电。本实用新型专利技术适用于多种特殊应用工况的离心泵类设备，具备高可靠性和复用性。

A test and control system for special centrifugal pumps

The utility model discloses a test and control system for a special centrifugal pump, which includes the supervisory control system of the upper computer, the data recording system, the network communication system, the field control system, the bottom data acquisition equipment, the test condition adjustment equipment and the DC power supply. The field control system includes the programmable controller and the distributed I/O station. The programmable controller connects the distributed I/O station through the Profibus DP bus. The host computer monitoring system and the data recording system connect the field control system through the network communication system. The field control system connects the bottom data acquisition equipment through the signal input device. The field control system connects the test through the signal output device. The working condition regulating device and the DC power supply are used for the on-site control system, the signal input device, the signal output device and the bottom data acquisition device. The utility model is suitable for centrifugal pumps of various special application conditions, and has high reliability and reusability.

【技术实现步骤摘要】
一种针对特种离心泵的试验测控系统
本技术涉及特种泵类产品的试验测控
，尤其涉及一种针对特种离心泵的试验测控系统。
技术介绍
特种离心泵在矿山、化工和发电等行业已经得到了广泛的应用。由于其运行工况和功能的特殊性，该类设备多为根据特定要求定制的产品，并作为系统的关键设备，承担重要的安全功能。因此，特种离心泵一般都需要根据实验方案设计专用的测控系统，进行参数检测、采集、处理和报表打印等。由于特种泵类设备的试验费用一般要比常规产品高出很多，因此对测控系统的可靠性也提出了更高的要求。目前，泵类设备生产厂家提供的常规试验平台大都无法满足特种离心泵的试验需求，只能针对特定的单台产品，定制专用的试验测控平台，不仅增加了产品的研制成本，而且定制系统本身存在开发周期长、复用性较差等问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种针对特种离心泵的试验测控系统，适用于多种特殊应用工况的离心泵类设备，具备高可靠性和复用性。为实现上述目的，本技术采用的技术方案是：一种针对特种离心泵的试验测控系统，包括上位机监控系统、数据记录系统、网络通信系统、现场控制系统、底层数据采集设备、试验工况调节设备和直流电源，所述的现场控制系统包括可编程控制器和分布式I/O站，可编程控制器通过Profibus-DP总线连接分布式I/O站，所述的上位机监控系统和数据记录系统分别通过网络通信系统连接现场控制系统，现场控制系统通过信号输入装置连接底层数据采集设备，现场控制系统通过信号输出装置连接试验工况调节设备，所述的直流电源为现场控制系统、信号输入装置、信号输出装置和底层数据采集设备供电。所述的数据记录系统包括数据记录服务器和磁盘阵列，所述的数据记录服务器通过电缆连接磁盘阵列。所述的可编程控制器包括主处理器和从处理器，所述的分布式I/O站包括第一分布式I/O站和第二分布式I/O站，主处理器和从处理器分别通过双Profibus-DP总线连接第一分布式I/O站和第二分布式I/O站。所述的网络通信系统包括第一交换机和第二交换机，所述的主处理器和从处理器均配置有两个以太网通信模块，主处理器和从处理器分别通过两个以太网通信模块连接第一交换机和第二交换机。所述的信号输入装置包括多个标准信号输入单元，所述的标准信号输入单元包括滤波电路、信号复制电路、主通道保护电路和副通道保护电路，滤波电路的输入端连接底层数据采集设备，滤波电路的输出端连接信号复制电路的输入端，信号复制电路的主通道输出端通过主通道保护电路连接第一分布式I/O站，信号复制电路的副通道输出端通过副通道保护电路连接第二分布式I/O站。所述的信号输出装置包括多个标准信号输出单元，所述的标准信号输出单元包括滤波电路、信号选择电路、主通道保护电路和副通道保护电路，所述的第一分布式I/O站通过主通道保护电路连接信号选择电路的主通道输入端，所述的第二分布式I/O站通过副通道保护电路连接信号选择电路的副通道输入端，信号选择电路的输出端连接滤波电路的输入端，滤波电路的输出端连接试验工况调节设备。所述的信号输入装置还包括通信管理机，所述的通信管理机通过RS485总线连接底层数据采集设备，所述的上位机监控系统和数据记录系统分别通过第二交换机连接通信管理机。所述的上位机监控系统采用工业控制计算机。本技术利用现场控制系统连接的试验工况调节设备调整特种离心泵的运行状态，利用现场控制系统连接的底层数据采集设备获取特种离心泵的状态数据，然后通过网络通信系统建立现场控制系统与上位机监控系统及数据记录系统之间的数据传输通道，实现特种离心泵的远程监控和历史运行数据存储，具有很高的复用性。更进一步地，本技术通过对现场控制系统的控制器和I/O站的冗余配置，大大提高了试验测控系统的可靠性和维护性；通过对网络通信系统的双以太网配置，使任一网段出现故障时自动切换至另一网段，不影响正常的数据通信功能，避免因通信故障导致试验失败。更进一步地，本技术的信号输入装置针对分布式I/O站的冗余配置，设计集信号复制、通道保护和滤波功能为一体的标准信号输入单元，降低了冗余信号模块的接线复杂度，同时增强了抗干扰能力，提高了数据采集的精度和准确度。更进一步地，本技术的信号输入装置通过设置通讯管理机，利用RS485总线传输智能仪表发送的数据包，提高了系统的兼容性。附图说明图1为本技术的原理框图；图2为本技术所述的标准信号输入单元的电路原理图；图3为本技术所述的标准信号输出单元的电路原理图。具体实施方式如图1所示，本技术所述的一种针对特种离心泵的试验测控系统，包括上位机监控系统、数据记录系统、网络通信系统、现场控制系统、底层数据采集设备、试验工况调节设备和直流电源。其中，数据记录系统、网络通信系统和现场控制系统均支持热插拔，且采用独立供电方式，任一部件故障更换，不影响系统的正常运行。本技术的上位机监控系统和数据记录系统分别通过网络通信系统连接现场控制系统，上位机监控系统采用工业控制计算机，通过高速以太网远程监控试验台架设备的运行状态。数据记录系统包括数据记录服务器和磁盘阵列，数据记录服务器通过电缆直接连接磁盘阵列，即以DAS直连方式存储，数据记录服务器通过高速以太网实时读取试验台架设备的状态参数，并将数据高速转入磁盘阵列，做长期、可靠存储。本技术的现场控制系统采用S7-400H系列可编程控制器，通过双Profibus-DP总线挂载两套冗余分布式I/O站，即可编程控制器包括主处理器和从处理器，分布式I/O站包括第一分布式I/O站和第二分布式I/O站，主处理器和从处理器分别通过双Profibus-DP总线连接第一分布式I/O站和第二分布式I/O站。正常情况下，由主处理器通过第一分布式I/O站实现数据采集和过程控制，当主处理器出现故障时，自动切换从处理器进行控制；同理，当第一分布式I/O站出现故障时，自动切换第二分布式I/O站传输数据。本技术通过对控制器和I/O站冗余配置，大大提高了试验测控系统的可靠性和维修性。本技术的网络通信系统采用高可靠性冗余以太网结构，包括分配在两个相互独立网段的第一交换机和第二交换机，现场控制系统的主处理器和从处理器均配置有两个以太网通信模块，主处理器和从处理器分别通过两个以太网通信模块连接第一交换机和第二交换机。同理，上位机监控系统和数据记录服务器均配置双网卡，上位机监控系统和数据记录服务器分别通过双网卡连接第一交换机和第二交换机，正常情况下，上位机监控系统和数据记录系统通过一台交换机与现场控制系统实现高速数据交互，若发生故障则自动切换至另一交换机传输数据。本技术通过通信冗余配置，可实现在任一交换机或网卡故障情况下，保持试验数据的连续采集。本技术的现场控制系统通过信号输入装置连接底层数据采集设备，通过信号输出装置连接试验工况调节设备。其中，底层数据采集设备是指安装于试验台架现场的各类传感器、变送器和信号仪表，信号输入装置包括多个标准信号输入单元，标准信号输入单元包括滤波电路、信号复制电路、主通道保护电路和副通道保护电路，滤波电路的输入端连接各传感器、变送器等的输出端，滤波电路的输出端连接信号复制电路的输入端，信号复制电路的主通道输出端通过主通道保护电路连接第一分布式I/O本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种针对特种离心泵的试验测控系统，其特征在于：包括上位机监控系统、数据记录系统、网络通信系统、现场控制系统、底层数据采集设备、试验工况调节设备和直流电源，所述的现场控制系统包括可编程控制器和分布式I/O站，可编程控制器通过Profibus‑DP总线连接分布式I/O站，所述的上位机监控系统和数据记录系统分别通过网络通信系统连接现场控制系统，现场控制系统通过信号输入装置连接底层数据采集设备，现场控制系统通过信号输出装置连接试验工况调节设备，所述的直流电源为现场控制系统、信号输入装置、信号输出装置和底层数据采集设备供电。

【技术特征摘要】
1.一种针对特种离心泵的试验测控系统，其特征在于：包括上位机监控系统、数据记录系统、网络通信系统、现场控制系统、底层数据采集设备、试验工况调节设备和直流电源，所述的现场控制系统包括可编程控制器和分布式I/O站，可编程控制器通过Profibus-DP总线连接分布式I/O站，所述的上位机监控系统和数据记录系统分别通过网络通信系统连接现场控制系统，现场控制系统通过信号输入装置连接底层数据采集设备，现场控制系统通过信号输出装置连接试验工况调节设备，所述的直流电源为现场控制系统、信号输入装置、信号输出装置和底层数据采集设备供电。2.如权利要求1所述的一种针对特种离心泵的试验测控系统，其特征在于：所述的数据记录系统包括数据记录服务器和磁盘阵列，所述的数据记录服务器通过电缆连接磁盘阵列。3.如权利要求2所述的一种针对特种离心泵的试验测控系统，其特征在于：所述的可编程控制器包括主处理器和从处理器，所述的分布式I/O站包括第一分布式I/O站和第二分布式I/O站，主处理器和从处理器分别通过双Profibus-DP总线连接第一分布式I/O站和第二分布式I/O站。4.如权利要求3所述的一种针对特种离心泵的试验测控系统，其特征在于；所述的网络通信系统包括第一交换机和第二交换机，所述的主处理器和从处理器均配置有两个以太网通信模块，主处理器和从处理器分别通过两个以太网通信模块连接第一交换机和...

【专利技术属性】
技术研发人员：张虎，胡述静，张浩，沈宜楠，高峤，刘平顺，付晓，张林，范红伟，王天锋，周良，刘建波，逵振雨，
申请(专利权)人：卧龙电气集团股份有限公司，卧龙电气南阳防爆集团股份有限公司，
类型：新型
国别省市：浙江,33