CN112526951A - 一种运用在升鱼机系统中控制系统 - Google Patents

一种运用在升鱼机系统中控制系统 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种运用在升鱼机系统中控制系统，所述控制系统包括升鱼机运行中控室和远程运行中控室，升鱼机运行中控室和远程运行中控室任一获得控制权后另一个则处于监视状态；包括升鱼机监控系统，升鱼机监控系统分为监控层及现地层两级；监控层设备包括：主机兼操作员工作站、工程师工作站、通讯服务器、打印机、GPS卫星时钟装置、监控层网络设备、监控层UPS设备；现地层设备包括：诱捕鱼系统现地控制单元和过坝系统现地控制单元；所述的监控系统功能由监控层设备及现地层设备共同完成。本发明采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案；加强现地层控制功能，提高现地层可靠性。当监控层因故障退出时，现地层仍然能完成升鱼机的所有运行操作。

Description

一种运用在升鱼机系统中控制系统
技术领域
本发明属于一种运用在升鱼机系统中控制系统构架要点技术领域。
背景技术
升鱼机工程是建造在大坝上游与下游之间的大型工程，耗资巨大。升鱼机工程的建设受山川地貌、水环境、水文情势及过鱼对象差异的多种因素的影响，其选址、过鱼对象和建设工艺选择等涉及地质学、地理学、气象学、生态学、生物学、水力学、水文学、水力学、建筑学等多个学科，其建设与有效运营管理需要交叉学科体系支撑，因此，建造好升鱼机工程及其管控系统需要设置一套严密的控制系统方能使其有效运营，但现今我国山地河谷区升鱼机工程建设案例缺乏，尤其是山地河谷区升鱼机智能智慧管控及其有效运营体系方面的技术鲜见，缺乏这样的一整套系统，本发明提供了一种运用在升鱼机系统中控制系统，克服了这一问题。
发明内容
本发明正是为了解决上述问题缺陷，提供一种运用在升鱼机系统中控制系统。
本发明采用如下技术方案实现。
一种运用在升鱼机系统中控制系统，本发明所述控制系统包括升鱼机运行中控室和远程运行中控室，升鱼机运行中控室和远程运行中控室任一获得控制权后另一个则处于监视状态；
所述控制系统包括升鱼机监控系统，升鱼机监控系统分为监控层及现地层两级；
监控层设备包括：主机兼操作员工作站、工程师工作站、通讯服务器、打印机、GPS卫星时钟装置、监控层网络设备、监控层UPS设备；
现地层设备包括：诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)和过坝系统现地控制单元(LCU2)；
所述的监控系统功能由监控层设备及现地层设备共同完成。
进一步，本发明所述控制系统中监控层设备布置在中控楼内；
其中主机兼操作员工作站分别布置在升鱼机运行中控室(设置在升鱼机观察分拣室)和一个远程运行中控室(设置在电站地面中控室)内；其它的监控层设备如工程师工作站、通讯服务器、GPS卫星时钟装置、监控层UPS设备以及光纤网络的互联设备均布置在升鱼机运行中控室内；
现地控制单元LCU布置在现地；
其中1套诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)布置在升鱼机观察分拣室，1套过坝系统现地控制单元(LCU2)布置在坝顶门机室；各LCU与监控层计算机的联络由光纤通道实现。
进一步，本发明所述的监控层作用为：
数据采集：自动采集各现地控制单元的各类实时数据。
数据处理：对每一设备和每种数据类型定义处理功能要求，用以支持系统完成控制、调节、监视和记录。
控制与调节：运行人员可通过监控层人机接口设备，完成对升鱼机被控设备的控制与调节。设“手动”和“自动”两种运行方式；
人机接口：监控层设备的人机接口使升鱼机的运行操作人员和维护人员能通过操作员站、工程师站的显示器、键盘、鼠标及打印机设备实现对升鱼机的监视、控制及管理功能。
设备运行管理及指导：监控系统具有历史数据库存储、升鱼机工况转换及运行、停运时间统计、被控设备动作次数累计及事故动作次数累计、事故处理指导功能。
系统诊断：监控系统具有完备的硬件及软件自诊断功能。
培训功能：监控系统具有操作、维护、软件开发和管理方面的培训功能。
进一步，本发明所述的现地控制单元作用为：
数据采集：(1)自动采集DI、SOE、AI、PI等类型的实时数据；(2)自动接收来自监控层的命令信息和数据；(3)自动接收来自LCU人机界面的命令信息和数据；
数据处理：(1)开关量处理、(2)模拟量数据处理、(3)事件顺序记录、(4)计算数据；
控制和操作：诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)现地控制单元负责所有诱捕鱼系统设备的控制与操作；
过坝系统现地控制单元(LCU2)负责所有过坝系统设备的控制与操作，并被结合到计算机监控系统中，完成升鱼机的整体运行；
人机接口：现地控制单元级人机接口设备包括：触摸显示屏、指示仪表、开关、按钮；
自诊断：现地控制单元具有完备的硬件及软件自诊断功能。
进一步，本发明所述的诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)操作控制的设备部件包括依序设置的诱鱼口工作闸门、集鱼通道内赶鱼栅、集鱼斗、观察玻璃缸内赶鱼栅、观察玻璃缸放鱼闸门、放鱼阀。
进一步，本发明所述的过坝系统现地控制单元(LCU2)操作控制的设备部件包括依序设置的运鱼箱、运鱼车、集鱼斗、上游台车。
进一步，本发明所述的所述控制系统的控制方式包括：
控制方式分为“自动”和“手动”两种控制方式；控制方式又包括现地控制方式和远方控制方式；
现地控制单元设有“现地/远方”切换开关；
在现地控制方式下，现地控制单元只接受通过现地层人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制命令；
监控层设备只能采集、监视升鱼机的运行信息和数据，而不能直接对本现地控制单元的受控对象进行远方控制与操作；
控制层的优先级依次为现地层、监控层；
控制方式的优先级依次为手动、自动。
本发明的有益效果为，本发明采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案；加强现地层控制功能，提高现地层可靠性。当监控层因故障退出时，现地层仍然能完成升鱼机的所有运行操作。
下面结合具体实施方式本发明做进一步解释。
具体实施方式
升鱼机控制系统设计
监控模式
某水电站升鱼机监控采用“有人值守”的监控模式，全厂设一个升鱼机运行中控室(设置在升鱼机观察分拣室)和一个远程运行中控室(设置在电站地面中控室)，当其中一个中控室获得控制权后另一个中控室处于监视状态。
当计算机监控系统因故退出时，通过现地设置的升鱼机控制设备仍然可以实现对升鱼机设备运行最基本的监视控制功能。
设计原则
计算机监控系统采用开放性的分层分布式系统结构，当系统中任何一部分设备发生故障时，系统整体以及系统内的其他部分仍能继续正常工作。
升鱼机计算机监控系统与升鱼机被控设备同步投运。
调度方式
某水电站升鱼机暂定由电站直接调度运行。
控制方式
(1)升鱼系统控制方式分为“自动”和“手动”两种控制方式。
控制方式又包括现地控制方式和远方控制方式。
(2)现地控制单元设有“现地/远方”切换开关。
在现地控制方式下，现地控制单元只接受通过现地层人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制命令。
监控层设备只能采集、监视升鱼机的运行信息和数据，而不能直接对本现地控制单元的受控对象进行远方控制与操作。
(3)控制层的优先级依次为现地层、监控层。
(4)控制方式的优先级依次为手动、自动。
系统层次划分
(1)本电站升鱼机监控系统分为监控层及现地层两级。
(2)监控层设备包括：主机兼操作员工作站、工程师工作站、通讯服务器、打印机、GPS卫星时钟装置、监控层网络设备、监控层UPS设备等。
(3)现地层设备包括：
1套诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)；
1套过坝系统现地控制单元(LCU2)。
(4)电站升鱼机监控系统功能由监控层设备及现地层设备共同完成。
升鱼机的监控系统的布置
(1)升鱼机监控系统设备按功能以及被控对象的位置就地布置。
(2)监控层设备布置在中控楼内
其中主机兼操作员工作站分别布置在升鱼机运行中控室(设置在升鱼机观察分拣室)和一个远程运行中控室(设置在电站地面中控室)内；其它的监控层设备如工程师工作站、通讯服务器、GPS卫星时钟装置、监控层UPS设备以及光纤网络的互联设备等均布置在升鱼机运行中控室内。
(3)现地控制单元LCU布置在现地
其中1套诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)布置在升鱼机观察分拣室，1套过坝系统现地控制单元(LCU2)布置在坝顶门机室。各LCU与监控层计算机的联络由光纤通道实现。
系统功能
监控层功能
数据采集
自动采集各现地控制单元的各类实时数据。
数据处理
对每一设备和每种数据类型定义处理功能要求，用以支持系统完成控制、调节、监视和记录。
控制与调节
运行人员可通过监控层人机接口设备，完成对升鱼机被控设备的控制与调节。设“手动”和“自动”两种运行方式。
人机接口
监控层设备的人机接口使升鱼机的运行操作人员和维护人员等能通过操作员站、工程师站等的显示器、键盘、鼠标及打印机等设备实现对升鱼机的监视、控制及管理功能。
设备运行管理及指导
监控系统具有历史数据库存储、升鱼机工况转换及运行、停运时间统计、被控设备动作次数累计及事故动作次数累计、事故处理指导等功能。
系统诊断
监控系统具有完备的硬件及软件自诊断功能。
培训功能
监控系统具有操作、维护、软件开发和管理等方面的培训功能。
现地控制单元功能
数据采集
(1)自动采集DI、SOE、AI、PI等类型的实时数据；
(2)自动接收来自监控层的命令信息和数据；
(3)自动接收来自LCU人机界面的命令信息和数据。
数据处理
(1)开关量处理
(2)模拟量数据处理
(3)事件顺序记录
(4)计算数据
控制和操作
诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)现地控制单元负责所有诱捕鱼系统设备的控制与操作，过坝系统现地控制单元(LCU2)负责所有过坝系统设备的控制与操作，并被结合到计算机监控系统中，完成升鱼机的整体运行。
(1)诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)操作控制的设备部件依序设置的诱鱼口工作闸门、集鱼通道内赶鱼栅、集鱼斗、观察玻璃缸内赶鱼栅、观察玻璃缸放鱼闸门、放鱼阀。
(2)过坝系统现地控制单元(LCU2)操作控制的设备部件包括依序设置的运鱼箱、运鱼车、集鱼斗、上游台车。
人机接口
现地控制单元级人机接口设备包括：触摸显示屏、指示仪表、开关、按钮等。
自诊断
现地控制单元具有完备的硬件及软件自诊断功能。
系统结构
总体结构
某水电站升鱼机计算机监控系统采用分层全分布的、开放式、数据库分布管理的系统结构，设监控层和现地层，LCU以上采用双以太网。网络传输速率大于或等于100Mbps，传输速率应为自适应式，采用TCP/IP协议。该层网络为双冗余热备环网，传输介质为光纤及双绞线。
节点配置
计算机监控系统为分层分布式结构，由监控层和现地控制单元层组成。
(1)监控层节点配置如下：
2×2套主机兼操作员工作站(升鱼机运行中控室、电站中控室各2套)
1套工程师工作站
1套通讯服务器
1套打印机
1套GPS时钟装置
(2)现地控制单元节点配置如下：
1套诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)
1套过坝系统现地控制单元(LCU2)
现地控制单元的PLC为冗余热备配置。
系统的主要特点
升鱼机监控系统具有以下特点：
(1)采用以计算机监控系统为基础的集中监控方案；
(2)加强现地层控制功能，提高现地层可靠性。当监控层因故障退出时，现地层仍然能完成升鱼机的所有运行操作。
监控设备清单
某升鱼机监控设备清单见下表。
表：某升鱼机监控设备清单
序号 名称 单位 数量 设备费
1 监控层设备
1.1 主机兼操作员工作站 套 4 50000.00
1.2 工程师工作站 套 1 20000.00
1.3 通讯服务器 套 1 25000.00
1.4 打印机 套 1 3000.00
1.5 GPS卫星时钟装置 套 1 900000
1.6 监控层网络设备 套 1
1.7 监控层UPS设备 套 1
2 现地控制单元
2.1 诱捕鱼系统现地控制单元 套 1 5000.00
2.2 过坝系统现地控制单元 套 1 5000.00
3 控制电缆 km 15 45260.84
4 光缆 km 8 5000.00
5 双绞线 km 1 1000.00
以上所述的仅是本发明的具体实施例，方案中公知的具体结构及特性等常识在此未作过多描述。应当指出，上述实施例不以任何方式限制本发明，对于本领域的技术人员来说，凡是采用等同替换或等效变换的方式获得的技术方案均落在本发明的保护范围内。本申请要求的保护范围应当以其权利要求的内容为准，说明书中的具体实施方式等记载可以用于解释权利要求的内容。

Claims (7)

1.一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述控制系统包括升鱼机运行中控室和远程运行中控室，升鱼机运行中控室和远程运行中控室任一获得控制权后另一个则处于监视状态；
所述控制系统包括升鱼机监控系统，升鱼机监控系统分为监控层及现地层两级；
监控层设备包括：主机兼操作员工作站、工程师工作站、通讯服务器、打印机、GPS卫星时钟装置、监控层网络设备、监控层UPS设备；
现地层设备包括：诱捕鱼系统现地控制单元LCU1和过坝系统现地控制单元LCU2；
所述的监控系统功能由监控层设备及现地层设备共同完成。
2.根据权利要求1所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述控制系统中监控层设备布置在中控楼内；
其中主机兼操作员工作站分别布置在升鱼机运行中控室和一个远程运行中控室内；
其它的监控层设备如工程师工作站、通讯服务器、GPS卫星时钟装置、监控层UPS设备以及光纤网络的互联设备均布置在升鱼机运行中控室内；
现地控制单元LCU布置在现地；
其中1套诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)布置在升鱼机观察分拣室，1套过坝系统现地控制单元(LCU2)布置在坝顶门机室；
各LCU与监控层计算机的联络由光纤通道实现。
3.根据权利要求1所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述的监控层作用为：
数据采集：自动采集各现地控制单元的各类实时数据；
数据处理：对每一设备和每种数据类型定义处理功能要求，用以支持系统完成控制、调节、监视和记录；
控制与调节：运行人员可通过监控层人机接口设备，完成对升鱼机被控设备的控制与调节；设“手动”和“自动”两种运行方式；
人机接口：监控层设备的人机接口使升鱼机的运行操作人员和维护人员能通过操作员站、工程师站的显示器、键盘、鼠标及打印机设备实现对升鱼机的监视、控制及管理功能；
设备运行管理及指导：监控系统具有历史数据库存储、升鱼机工况转换及运行、停运时间统计、被控设备动作次数累计及事故动作次数累计、事故处理指导功能；
系统诊断：监控系统具有完备的硬件及软件自诊断功能；
培训功能：监控系统具有操作、维护、软件开发和管理方面的培训功能。
4.根据权利要求1所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述的现地控制单元作用为：
数据采集：(1)自动采集实时数据；(2)自动接收来自监控层的命令信息和数据；(3)自动接收来自LCU人机界面的命令信息和数据；
数据处理：(1)开关量处理、(2)模拟量数据处理、(3)事件顺序记录、(4)计算数据；
控制和操作：诱捕鱼系统现地控制单元(LCU1)现地控制单元负责所有诱捕鱼系统设备的控制与操作；
过坝系统现地控制单元(LCU2)负责所有过坝系统设备的控制与操作，并被结合到计算机监控系统中，完成升鱼机的整体运行；
人机接口：现地控制单元级人机接口设备包括：触摸显示屏、指示仪表、开关、按钮；
自诊断：现地控制单元具有完备的硬件及软件自诊断功能。
5.根据权利要求4所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述的诱捕鱼系统现地控制单元LCU1操作控制的设备部件包括依序设置的诱鱼口工作闸门、集鱼通道内赶鱼栅、集鱼斗、观察玻璃缸内赶鱼栅、观察玻璃缸放鱼闸门、放鱼阀。
6.根据权利要求4所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述的过坝系统现地控制单元LCU2操作控制的设备部件包括依序设置的运鱼箱、运鱼车、集鱼斗、上游台车。
7.根据权利要求1所述的一种运用在升鱼机系统中控制系统，其特征在于，所述的所述控制系统的控制方式包括：
控制方式分为“自动”和“手动”两种控制方式；控制方式又包括现地控制方式和远方控制方式；
现地控制单元设有“现地/远方”切换开关；
在现地控制方式下，现地控制单元只接受通过现地层人机界面、现地操作开关、按钮等发布的控制命令；
监控层设备只能采集、监视升鱼机的运行信息和数据，而不能直接对本现地控制单元的受控对象进行远方控制与操作；
控制层的优先级依次为现地层、监控层；
控制方式的优先级依次为手动、自动。
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