本实用新型专利技术涉及一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，包括：主控站机柜；显示控制装置，用于接收外部控制信号，工控机切换装置，用于根据显示控制装置接收的外部控制信号对工控机装置进行切换；工控机装置，通过网络连接装置与可编程控制器装置以及各外部通信接口相连；可编程控制器装置，通过以太网与外部水下控制模块、水下控制系统电力单元、水下控制系统液压站进行通信；监测装置，用于对主控站内的电流、电压以及温湿度进行监测；供电装置，用于对整个主控站进行供电；接线端子排，用于主控站内部的电源和信号的接线。本实用新型专利技术可以广范应用于石油工程领域。型可以广范应用于石油工程领域。型可以广范应用于石油工程领域。
【技术实现步骤摘要】
一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站
[0001]本技术涉及一种水下控制系统主控站，特别是涉及到一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，属于海洋石油工程领域。
技术介绍
[0002]随着海洋石油开发逐步走向深海，国家加强了对海洋石油装备研发的支持。水下生产系统及相关设备的研发已成为海洋石油开发装备研究的热点领域。水下控制系统主控站是水下控制系统的枢纽设备，具有以下功能：对目标油气田水下采油树和管汇的监测和控制功能；水下控制模块(SCM)的监测、控制功能；对水上设备，如电力单元(EPU)、液压动力源(HPU)等设备的监测、控制及诊断功能；与上级控制中心进行通信，发送数据并接收指令；对数据进行趋势跟踪及报警功能；向系统发出关断指令等。
[0003]由于水下控制系统主控站功能特殊且工作环境较为恶劣，其需要具有较高的工作可靠性，并具备网络安全功能。目前，国内外公司的水下控制系统主控站大多基于非冗余的系统，或只有其中部分设备采用冗余设计。当主控站中某个设备发生故障时，需要将系统停止工作来对故障设备进行更换，造成巨大经济损失甚至引发危险事故，因此其可靠性和失效安全性较差。
[0004]此外，国内外公司已有的水下控制系统主控站不具备网络安全功能，控制系统容易遭受外界网络攻击，降低了系统的整体安全性，并限制了系统在敏感地区的使用。
[0005]因此，需要研究一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站。
技术实现思路
[0006]针对上述问题，本技术的目的是提供一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，该主控站同时具备完整的软硬件冗余备份功能以及网络防火墙功能。
[0007]为实现上述目的，本技术采取以下技术方案：一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，其包括：主控站机柜；设置在所述主控站机柜内的监测装置、显示控制装置、供电装置、工控机装置、工控机切换装置、可编程控制器装置、网络连接装置以及接线端子排；所述显示控制装置用于接收外部控制信号，所述工控机切换装置用于根据所述显示控制装置接收的外部控制信号对所述工控机装置进行切换；所述工控机装置通过所述网络连接装置与所述可编程控制器装置以及各外部通信接口相连；所述可编程控制器装置通过以太网与外部水下控制模块、水下控制系统电力单元、水下控制系统液压站进行通信；所述监测装置用于对主控站内的电流、电压以及温湿度进行监测；所述供电装置用于对整个主控站进行供电；所述接线端子排用于主控站内部的电源和信号的接线。
[0008]进一步，所述工控机装置采用主动冗余设置，其包括第一工控机和第二工控机。
[0009]进一步，所述网络连接装置采用主动冗余配置，其包括冗余的内部工业交换机、冗余的工控防火墙、冗余的外部工业交换机以及冗余的modbus网关；所述冗余的内部工业交换机包括相互连接的第一工业交换机和第二工业交换机；所述冗余的工控防火墙包括相互
连接的第一工控防火墙和第二工控防火墙；所述冗余的外部工业交换机包括相互连接的第三工业交换机和第四工业交换机，所述冗余的modbus网关包括第一modbus网关和第二modbus网关；所述第一工业交换机一端通过以太网分别与所述第一工控机和第二工控机以及所述可编程控制器装置相连，所述第一工业交换机另一端依次与第一工控防火墙、第一工业交换机和第一modbus网关相连构成第一条网络支路；所述第二工业交换机一端通过以太网分别与所述第一工控机和工控机以及所述可编程控制器装置相连，所述第二工业交换机另一端依次与第二工控防火墙、工业交换机和第二modbus网关相连构成第二条网络支路；且所述第一工业交换机与所述第二工业交换机之间、所述第一工控防火墙与所述第二工控防火墙之间、所述第一工业交换机与所述第二工业交换机之间均设置有连接线；所述第一工业交换机和工业交换机还通过以太网与外部水下通信接口相连；所述第三工业交换机和第四工业交换机通过以太网与外部设备以太网接口相连，所述第一modbus网关和第二modbus网关与外部2路冗余的RS485 modbus RTU通信接口相连。
[0010]进一步，所述可编程控制器装置采用冗余设置，其包括PLC本地机架、PLC冗余机架和PLC远程机架；所述PLC本地机架和PLC冗余机架分别与所述冗余的内部工业交换机和远程机架建立以太网连接；所述PLC远程机架通过以太网与所述外部水下控制模块、水下控制系统电力单元、水下控制系统液压站进行通信。
[0011]进一步，所述工控机切换装置包括KVM切换器。
[0012]进一步，所述显示控制装置包括显示器和鼠标键盘，所述鼠标键盘用于接收外部控制信号，所述显示器用于对主控站的状态进行实时显示。
[0013]进一步，所述监测装置包括电压电流表和温湿度传感器，所述电压电流表用于监测输入的220V交流电的电压、电流和频率；所述温湿度传感器用于监测主控站机柜内部的温度和湿度。
[0014]进一步，所述供电装置包括机柜内220V供电模块、机柜内直流供电模块、电源冗余模块、冗余的24V直流电源以及机柜供电断路器；其中，所述机柜内直流供电模块分别通过所述电源冗余模块内的两个电源模块与所述冗余的24V直流电源内的两24V直流电源相连，两24V直流电源以及所述机柜内220V供电模块经机柜供电断路器与外部2路独立的220V交流电源供电单元相连。
[0015]本技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：
[0016](1)本技术具有可靠性高的优点。本技术基于冗余的控制系统，所述工控机、可编程控制器模块、工业交换机、工控防火墙、modbus网关、24V直流电源均为冗余配置，当单个设备发生故障时不影响所述主控站功能的完整性。
[0017](2)本技术具备网络安全功能。所述主控站的设备之间通过冗余的内部工业交换机和冗余的外部工业交换机建立以太网连接。其中，所述冗余的工控机和冗余的可编程控制器模块连接到冗余的内部工业交换机。所述冗余的外部工业交换机连接冗余的modbus网关和外部以太网接口。所述冗余的内部工业交换机和冗余的外部工业交换机之间的以太网连接通过冗余的工控防火墙隔离，实现网络安全功能。
[0018]因此，本技术可以广泛应用于水下控制系统领域。
附图说明
[0019]图1是本技术提供的具备冗余控制功能的水下控制系统主控站原理图；
[0020]图2a和图2b是本技术的正反面结构示意图；
[0021]其中：1、主控站机柜；2、输入电压电流表；3、温湿度传感器；4、显示器；5、机柜供电断路器；6、KVM切换器；7、鼠标键盘；8、冗余的工控防火墙；9、冗余的工控机；10、冗余的24V直流电源A；11、电源冗余模块；12、PLC本地机架；13、PLC冗余机架；14、PLC远程机架；15、冗余的modbus网关；16、冗余的内部工业交换机；17、冗余的外部工业交换机；18、接线端子排。
[0022]图3是本实施新型具备冗余控制功能的水下控制系统主控站的网络示意图。本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，其特征在于，包括：主控站机柜；设置在所述主控站机柜内的监测装置、显示控制装置、供电装置、工控机装置、工控机切换装置、可编程控制器装置、网络连接装置以及接线端子排；所述显示控制装置用于接收外部控制信号，所述工控机切换装置用于根据所述显示控制装置接收的外部控制信号对所述工控机装置进行切换；所述工控机装置通过所述网络连接装置与所述可编程控制器装置以及各外部通信接口相连；所述可编程控制器装置通过以太网与外部水下控制模块、水下控制系统电力单元、水下控制系统液压站进行通信；所述监测装置用于对主控站内的电流、电压以及温湿度进行监测；所述供电装置用于对整个主控站进行供电；所述接线端子排用于主控站内部的电源和信号的接线。2.如权利要求1所述的一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，其特征在于，所述工控机装置采用主动冗余设置，其包括第一工控机和第二工控机。3.如权利要求2所述的一种具备冗余控制功能的水下控制系统主控站，其特征在于，所述网络连接装置采用主动冗余配置，其包括冗余的内部工业交换机、冗余的工控防火墙、冗余的外部工业交换机以及冗余的modbus网关；所述冗余的内部工业交换机包括相互连接的第一工业交换机和第二工业交换机；所述冗余的工控防火墙包括相互连接的第一工控防火墙和第二工控防火墙；所述冗余的外部工业交换机包括相互连接的第三工业交换机和第四工业交换机，所述冗余的modbus网关包括第一modbus网关和第二modbus网关；所述第一工业交换机一端通过以太网分别与所述第一工控机和第二工控机以及所述可编程控制器装置相连，所述第一工业交换机另一端依次与第一工控防火墙、第一工业交换机和第一modbus网关相连构成第一条网络支路；所述第二工业交换机一端通过以太网分别与所述第一工控机和工控机以及所述可编程控制器装置相连，所述第二工业交换机另一端依次与第二工控防火墙、工业交换机和第二modbus网关相连构成第二条网络支路；且所述第一工业交换机与所述第...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙钦，朱春丽，安维峥，王立权，韩云峰，李楠，王向宇，尹丰，贾鹏，魏娟，
申请(专利权)人：中海石油中国有限公司，
类型：新型
国别省市：
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