中小水库、水电站远程自动化测控设备制造技术

本实用新型专利技术公布了一种中小水库、水电站远程自动化测控设备，所述设备包括闸门子系统和N个现场无线接入设备，其中闸门子系统由N个无线接入点AP以及工业一体化监控主机组成，现场无线接入设备都包括无线客户端模块ST、通信处理器模块和现地测控单元。本实用新型专利技术布线容易，成本低廉，维护简单，可靠性高。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及的是一种中小水库、水电站远程自动化测控设备，尤其是一种基于5GHz跳频扩频工业无线技术的水库、水电站闸门可编程控制工作方式及控制系统。属于工业自动化

技术介绍
目前，水库、水电站闸门工业测控系统主要采用现地控制与远程控制互为备份的控制方式，如水电站进水口、水轮机出水口的闸门，进水口拦污栅。设备主要以工业控制计算机为核心，现地电气控制设备采用继电器逻辑控制与PLC控制相结合。控制中心与现地测控屏之间主要为现场总线方式或基于工业以太网络的有线通信方式，支持同轴电缆、双绞线和光纤等多种电缆作为传输介质，虽然具有稳定性强，速度快，安全性高等优点，也存在着布线复杂，施工不易，成本较高，维护不便等缺陷。尤其在水电自动化工业领域中，由于很多地域环境复杂，条件恶劣，有线通信电缆布线困难，维护成本高，有线通信的稳定性与安全性无法得到有效保证。另外，水库、水电站闸门工业测控系统在需要改变控制方式时，主要通过控制中心调度人员下达指令，由现地工作人员手动操作现场设备的切换开关实现。但当现地工作人员夜间休息或短暂外出不在现场，又需紧急对间门进行远程控制时，控制中心计算机无法强制切换控制模式转换开关，实现远程控制，对水库、水电站的安全泄洪造成了一定的安全急 ^^ ο
技术实现思路
本技术目的是针对在闸门控制中心与现地测控屏之间在地理上被河流，峡谷隔断，很难实现有线通信时，技术了一套基于工业无线跳频扩频技术的可编程控制工作方式及自动化系统。本技术提供了一种中小水库、水电站远程自动化测控设备，将工业无线网络技术应用于可编程控制(PLC)及继电器逻辑控制设备的远程控制，同时提供了远程强制切换控制方式的解决方案，实现了对闸门的远程无线控制、现地PLC自动控制及常规继电器手动控制三种控制方式组成的冗余控制结构。系统正常运行时，三种控制方式的切换由现地工作人员操作控制方式切换开关实现。但当现地工作人员暂时离开岗位或夜间休息，控制方式又处于现地继电器手动或现地PLC自动控制方式时，监控中心上位机可远程强制切换工作方式为远方自动控制方式，由监控中心上位机直接控制现地设备的运行。本技术为实现上述目的，采用如下技术方案本技术中小水库、水电站远程自动化测控设备，包括闸门子系统和N个现场无线接入设备，其中闸门子系统由N个无线接入点AP以及工业一体化监控主机组成，现场无线接入设备都包括无线客户端模块ST、通信处理器模块和现地测控单元，无线接入点通过混合连接器(IP60接入工业以太网互联与工业一体化监控主机互联；无线客户端模块ST分别通过混合连接器(IP60接入工业以太网，并连接所对应的通信处理器模块，进而与现地测控单元实现互联通信。所述现地测控单元包括PLC控制电路、IXD触摸显示屏、电动机控制回路、液压启闭机、继电器逻辑控制电路、闸门开度传感器、闸门荷重传感器、无线客户端ST和MVDC直流电源；液压启闭机的输出端分别接PLC控制电路以及继电器逻辑控制电路的一个输入端，PLC控制电路的一个输入\输出端分别与继电器逻辑控制电路的一个输出\输入端连接，闸门开度传感器与闸门荷重传感器的输出端分别接PLC控制电路的一个输入端，电动机控制回路的输出端接液压启闭机的输入端，PLC控制电路和继电器逻辑控制电路的一个输出端分别接电动机控制回路的输入端，PLC另外一个输出/输入端分别接LCD触摸显示屏的输入输/出端，PLC控制电路通过通信处理器模块CP341-1接入工业以太网与无线客户端模块ST连接，24VDC直流电源分别接PLC控制电路、IXD触摸显示屏、电动机控制回路、 继电器逻辑控制回路以及、无线客户端模块ST的输入端。本技术的有益效果包括如下方面1、技术提供了一种基于5GHz跳频扩频工业无线通信网络平台，突破地域限制，将工业无线网络技术应用于闸门监控系统的远程控制，为闸门控制现场由于地域环境复杂，条件恶劣，有线通信布线困难甚至无法布线时提供了有效地解决方案，且布线容易， 成本低廉，维护简单。2、本技术定义了一套专门用于远程控制的应用层通讯协议，在远程控制闸门运行时，上位机发出的控制指令经过现地测控单元两次验证无误后才最终确认并执行，保证了本技术中通过无线工业网络实现的远程控制的可靠性。3、本技术中提供了对闸门的远程无线控制、现地PLC自动控制及常规继电器手动控制三种控制方式组成的冗余控制结构。通常情况下，控制方式的切换由现地工作人员手动操作完成，但在遇到紧急情况或夜间现场无人值守时，上位计算机可远程强制切换控制方式，实现对现地设备的随时远程遥控。附图说明图1为本技术设备组成示意图。图2为现地测控单元框图。图3为电动机控制回路框图。图4、5为常规继电器逻辑控制电路的原理图。图6为可编程控制器控制电路中的CPU与工业触摸显示屏(IXD)输入、输出端的关系示意图。图7为可编程控制器控制电路中闸门开度传感器输入电路原理图。图8为可编程控制器控制电路中的闸门操作与状态信号输入电路原理图。图9为可编程控制器控制电路中的驱动电磁阀输入电路与状态光示输出电路原理图。图10为上位机远程控制闸门运行流程图。图11为上位机远程强制切换闸门控制方式流程图。具体实施方式对照附图1，本技术由闸门集中监控中心、N个现地测控单元以及无线通信网络系统组成。间门集中监控中心主要包括工业一体化监控主机及监控软件系统，负责闸门监控系统的全局监控与调度。每一个闸门现地测控单元(IXU)主要包括可编程控制器 (PLC)控制电路、常规继电器逻辑控制电路、工业触摸显示屏(LCD)、电动机控制回路、液压启闭机、24V直流电源以及闸门开度传感器、闸门荷重传感器等设备，每一个现地测控单元通过西门子通信处理器模块CP341-1接入工业以太网，最后由西门子无线客户端模块ST接入工业无线网络系统。工业无线网络系统主要由N个无线接入点AP(型号为西门子无线通信模块W-788)以及 N个无线客户端模块ST(型号为西门子无线通信模块W744-1PR0) 组成。符合IEEE802. 11标准，工作频率为5. 15GHz-5. 25GHz，传输方式采用正交频分复用 (0FDM)，功率为Iff,带宽为54 MBit/sec，传输距离为lkm。对照附图2，图中的1 “是PLC控制电路、2〃是IXD触摸显示屏、3"是电动机控制回路、4"是液压启闭机、5"是继电器逻辑控制电路、6"是间门开度传感器、7"是间门荷重传感器、8〃是无线客户端ST、9〃和10〃为MVDC直流电源。4"液压启闭机的输出端分别接1"PLC控制电路以及5"继电器逻辑控制电路的一个输入端，油位信号计，油路电磁阀，主令控制器等接点信号分别输入给继电器控制电路和 PLC控制电路。1"PLC控制电路的一个输入\输出端分别与5"继电器逻辑控制电路的一个输出\输入端连接，实现PLC对常规继电器电路的控制输出以及常规及电器电路工作状态信号的输入。6"闸门开度传感器与7"闸门荷重传感器的输出端分别接1"PLC控制电路的一个输入端。3"电动机控制回路的输出端接液压启闭机的输入端，1"PLC控制电路和5"继电器逻辑控制电路的一个输出端分别接3"电动机控制回路的输入端，用于控制油泵电动机的启停。1"PLC本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．一种中小水库、水电站远程自动化测控设备，其特征在于包括闸门子系统和Ｎ个现场无线接入设备，其中闸门子系统由Ｎ个无线接入点ＡＰ以及工业一体化监控主机组成，现场无线接入设备都包括无线客户端模块ＳＴ、通信处理器模块和现地测控单元，无线接入点通过混合连接器（ＩＰ６５）接入工业以太网互联与工业一体化监控主机互联；无线客户端模块ＳＴ分别通过混合连接器（ＩＰ６５）接入工业以太网，并连接所对应的通信处理器模块，进而与现地测控单元实现互联通信。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王超，徐立中，李臣明，樊棠怀，严锡君，
申请(专利权)人：河海大学，
类型：实用新型
国别省市：84