CN112882398A - 一种水电站总控自动化仿真模拟系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水电站总控自动化仿真模拟系统，用于水电站多种大型设备的模拟，便于新入员工的学习、培训。该系统上位机监控系统、自动排水模拟系统、卷扬启闭机闸门模拟系统、迷你液压闸门装置、迷你固定式卷扬机闸门装置、液压启闭机闸门模拟系统、PLC单元、人机交互单元、控制电源单元、电机控制单元、实验平台，每个模拟系统对应设置一个实验平台，用于对应模拟系统的PLC单元、人机交互单元、控制电源单元安装及操作。本发明通过对水电站内不同的设备设置模拟系统，通过对模拟系统的操作控制模拟水电站各种大型设备的工作原理及工作状态，学习了解各类设备设施在不同故障状态下的检修维护，方便新入员工的快速掌握故障应对处理方法。

Description

一种水电站总控自动化仿真模拟系统

技术领域

本发明涉及一种水电站仿真模拟系统，具体地说，是涉及一种水电站总控自动化仿真模拟系统。

背景技术

电气控制技术是一门理论和实践结合精密的一个学科，要学好电气控制技术不光要学好电气控制理论，同时还应该做好电气控制技术的仿真学习，仿真能直观的表现设备的控制工艺流程和控制动作过程，通过仿真学习可以加深对理论的理解，达到事半功倍的效果。

目前，在水电站入职教育培训中，大型结构及原理大多是到现场观察设备、理论学习或通过一年一度的检修期在现场进行学习。因此，需要设计一套水电站仿真模拟系统，实现对水电闸常见大型设备如自动抽排水装置、液压启闭机、卷扬启闭机的仿真模拟。

发明内容

本发明的目的在于提供一种水电站总控自动化仿真模拟系统，用于水电站多种大型设备的模拟，便于新入员工的学习、培训。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种水电站总控自动化仿真模拟系统，包括：

上位机监控系统，用于整个模拟系统的监控；

自动排水模拟系统，用于模拟水电站的大型抽水装置；

卷扬启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

液压启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

迷你液压闸门装置，用于液压闸门动作模拟；

迷你固定式卷扬机闸门装置，用于卷扬机闸门动作模拟；

PLC单元，每个模拟系统对应设置一个PLC单元，用于采集所有的控制信号、状态信号，实现对模拟系统的自动控制；

人机交互单元，每个模拟系统对应设置一个人机交互单元，用于对所对应的PLC单元进行输入输出控制及操作结果显示；

控制电源单元，每个模拟系统对应设置一个控制电源单元，用于为所对应的PLC单元、人机交互单元提供控制电源；

电机控制单元，每个模拟系统对应设置一个电机控制单元，用于对所对应的模拟系统的电机进行控制；

实验平台，每个模拟系统对应设置一个实验平台，用于对应模拟系统的PLC单元、人机交互单元、控制电源单元安装及操作。

进一步地，所述自动排水模拟系统设置有一个抽水装置，所述抽水装置包括装置主体，设置于装置主体下方的底部蓄水池，通过进水管与出水管与底部蓄水池连通并设置于装置主体上方的顶部蓄水池，设置于底部蓄水池内与进水管连通的水泵，设置于出水管上的第一排水阀，设置于底部蓄水池上用于排水的第二排水阀，以及设置于顶部蓄水池内的液位传感器和浮球开关；其中，所述液位传感器和浮球开关与自动排水模拟系统的对应的PLC单元相连。

进一步地，所述自动排水模拟系统还包括设置于装置主体中部左右两侧的润滑水电磁阀，所述润滑水电磁阀与与自动排水模拟系统的对应的PLC单元相连

进一步地，所述卷扬启闭机闸门模拟系统包括均与对应的PLC单元相连的电机、制动器、荷重信号模拟量开关、开度信号模拟量开关及两只全开开关；其中，所述电机还与对应的电机控制单元相连。

进一步地，所述液压启闭机闸门模拟系统包括均与对应的PLC单元相连的油泵电机、电磁阀、系统信号模拟量开关、开度信号模拟量开关、油温信号模拟量开关、油位信号模拟量开关、油缸压力信号模拟量开关及全开开关；其中，所述油泵电机还与对应的电机控制单元相连。

进一步地，所述实验平台包括主体平台，分别设置于主体平台上左右两个部分的控制器件安装区及操作控制区；所述控制器件安装区包括在主体平台上形成方形框架的主线槽，以及设置于框架内并平行于主线槽一边交错排布的导轨和分线槽；其中，所述主线槽与所述分线槽内部贯通，靠近操作控制区一侧的主线槽设置有与操作控制区连通的过线孔。

进一步地，所述操作控制区包括倾斜设置于主体平台上的操作显示面板，设置于操作显示面板上的触摸屏安装孔及若干用于安装指示灯、按钮、切换开关的操作件安装孔，以及设置于主体平台上并位于操作显示面板前端的调试电脑放置区。

进一步地，所述操作显示面板下端通过合页与所述主体平台铰接。

进一步地，所述主体平台下端背部设置有用于放置安装实验工具的工具箱。

进一步地，所述人机交互单元包括操作部分和显示部分，操作部分包括切换开关和按钮，切换开关用于选择控制方式，按钮用于水泵的手动启停控制；显示部分包括液晶显示器和指示灯，显示部分用于指示当前设备的状态和控制参数的输入。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

(1)本发明通过对水电站内不同的设备设置模拟系统，通过对模拟系统的操作控制模拟水电站各种大型设备的工作原理及工作状态，学习了解各类设备设施在不同故障状态下的检修维护，方便新入员工的快速掌握故障应对处理方法。

(2)本发明中的抽水模拟装置装置主体采用透明结构，整个设备的模拟控制的动作均能直观地展现出来，同时，液位传感器输出为4-20mA的模拟量，接入PLC单元的AI模块，用于培训、学习模拟量的采集。浮球开关用于定点测量底部蓄水池的液位，浮球开关输出为开关量，接入PLC单元的DI模块，用于培训、学习开关量的采集，使整个装置教学模拟更加直观高效。

(3)本发明根据卷扬启闭机、液压启闭机控制的特点，为了便于学员的使用和操作，对卷扬启闭机、液压启闭机控制系统进行模拟，利用人机交互单元对模拟系统进行操作并显示相关操作结果，PLC单元采集所有的控制信号、状态信号，实现对闸门模拟装置的自动控制，从而能够通过模拟系统实现闸门启闭的直观认识与学习，满足新入员工的学习、培训要求。

(4)本发明中的实验平台整体为台式结构，安装与接线区域位于平台上，75cm的高度方便设备安装及接线，台式结构操作与观察面宽，方便多人成组进行操作及培训。

(5)本发明中的实验平台可扩展性强，可进行多个不同厂家的PLC的安装、接线、仿真的培训；设备安装与接线方式与现场使用设备一致，贴近实战。并且除了用于培训外，还可以直接用于竞赛。

附图说明

图1为本发明的整体结构原理框图。

图2为本发明中自动排水模拟系统的整体结构原理框图。

图3为本发明中的抽水装置的立体结构示意图。

图4为本发明中的抽水装置另一视角的立体结构示意图。

图5为本发明中卷扬启闭机闸门模拟系统的整体原理框图。

图6为本发明中液压启闭机闸门模拟系统的整体原理框图。

图7为本发明中实验平台的立体结构示意图。

图8为本发明中实验平台的俯视结构示意图。

图9为本发明中实验平台的立体结构的另一角度示意图。

其中，附图标记对应的名称为：

1-装置主体，2-底部蓄水池，3-进水管，4-出水管，5-顶部蓄水池，6-水泵，7-第一排水阀，8-液位传感器，9-浮球开关，10-润滑水电磁阀，11-第二排水阀，12-主体平台，13-控制器件安装区，14-操作控制区，15-主线槽，16-导轨，17-分线槽，18-过线孔，19-操作显示面板，20-触摸屏安装孔，21-操作件安装孔，22-调试电脑放置区，23-合页，24-工具箱。

具体实施方式

下面结合附图说明和实施例对本发明作进一步说明，本发明的方式包括但不仅限于以下实施例。

实施例

如图1所示，本发明公开的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，包括：

上位机监控系统，用于整个模拟系统的监控；

自动排水模拟系统，用于模拟水电站的大型抽水装置；

卷扬启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

液压启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

迷你液压闸门装置，用于液压闸门动作模拟；

迷你固定式卷扬机闸门装置，用于卷扬机闸门动作模拟；

PLC单元，每个模拟系统对应设置一个PLC单元，用于采集所有的控制信号、状态信号，实现对模拟系统的自动控制；

人机交互单元，每个模拟系统对应设置一个人机交互单元，用于对所对应的PLC单元进行输入输出控制及操作结果显示。包括操作部分和显示部分，操作部分包括切换开关和按钮，切换开关用于选择控制方式，按钮用于对应模拟装置中电机的手动启停控制。显示部分包括液晶显示器和指示灯，显示部分用于指示当前设备的状态和控制参数的输入。

控制电源单元，每个模拟系统对应设置一个控制电源单元，用于为所对应的PLC单元、人机交互单元提供控制电源。该单元采用双开关电源模块供电，一路开关电源采用两路切换后的AC220V交流电源供电，一路开关电源采用DC220V直流电源供电。输出2路DC24V电源，两路DC24V电源互为热备用，自动无扰切换。

电机控制单元，每个模拟系统对应设置一个电机控制单元，用于对所对应的模拟系统的电机进行控制。包括电机主回路和控制回路，电机主回路用于实现电机的供电及保护。控制回路用于电机的启动和停止控制。

实验平台，每个模拟系统对应设置一个实验平台，用于对应模拟系统的PLC单元、人机交互单元、控制电源单元安装及操作。

如图2～4所示，在本实施例中，所述自动排水模拟系统设置有一个抽水装置，所述抽水装置包括装置主体1，设置于装置主体1下方的底部蓄水池2，通过进水管3与出水管4与底部蓄水池2连通并设置于装置主体1上方的顶部蓄水池5，设置于底部蓄水池2内与进水管3连通的水泵6，设置于出水管4上的第一排水阀7，以及设置于顶部蓄水池5内的液位传感器8和浮球开关9；其中，所述液位传感器8和浮球开关9与PLC单元相连。为了便于观察，抽水模拟装置的装置主体1由透明材料制成。

同时，在本实施例中，所述进水管3设置有两根，对应地，所述水泵6设置有两个。因此，在进行仿真模拟时，该装置上可以模拟单台水泵的手动启停控制，也可以通过对采集的液位信号处理实现单台泵的自动启停控制。单泵自动启停流程：当顶部蓄水池水位低于设置的启泵水位值时自动开启润滑水，然后启动水泵抽水，当水池水位上升到停泵水位时，自动停止水泵。

除了实现单泵的手动控制和自动控制外，本装置还可以模拟两台泵的自动启停控制、双泵轮换控制、故障顶替控制等双泵控制的复杂功能。当顶部蓄水池水位低于设置的其中一个作为主泵的启动水位值时自动开启主用水泵润滑水然后启动主用水泵抽水，当水位低于作为备用水泵的启泵水位值时，自动启动备用水泵的润滑水然后启动备用水泵抽水，当水位上升到停泵水位时，两台泵均自动停止。

在本实施例中，所述模拟装置还包括设置于装置主体1中部左右两侧的润滑水电磁阀10，所述润滑水电磁阀10与PLC单元相连。

同时，所述底部蓄水池2设置有用于排水的第二排水阀11，且所述第一排水阀7、第二排水阀11均为电磁阀并均与PLC单元相连。当一次自动抽水完成后，为了进行下一次抽水实验，可以通过第一排水阀将顶部蓄水池的水直接排放到底部蓄水池。同时底部蓄水池下水池的第二排水阀用于当实验完成或需要搬运实验装置时，可以通过第二排水阀将底部蓄水池的水排干。

整个实验模拟系统在自动控制模式下具有如下功能：自动启停控制、主备轮换、故障切换、综合停机保护等。

自动启停控制：当水位上升到达启动主泵水位时，控制系统自动启动主泵，如果水位继续上升到备用启动水位时，备用泵启动，如果水位还继续上升到高报警水位时，控制系统报警，当水位下降到停泵水位时，停止所有排水泵。

主备轮换：在自动方式下，水泵的启动顺序受水泵的主态和备态控制，当需要启动水泵时为主态的水泵先启动，为备态的水泵后启动。为了保证两台泵的运行时间和次数平衡，延长水泵使用寿命，程序中对水泵的主态和备态进行了轮换控制，轮换方式为：水泵启停一次轮换一次，主泵轮换顺序为1#→2#→1#循环轮换，备用也依次跟着轮换。

初始主态水泵的确定：最先投入自动的水泵为主态水泵。

故障切换：主用水泵故障时(自动停运)，备用水泵自动升级为主用水泵顶替故障水泵运行。

综合停机保护：在自动方式时，控制系统对水泵的停机保护包括：电源消失、无运行反馈、故障反馈、出水示流中断，当水泵出现以上任意情况时，装置自动停止该水泵。

对于卷扬启闭机闸门模拟系统，如图5所示，在本实施例中，所述卷扬启闭机闸门模拟系统包括均与PLC单元相连的电机、制动器、荷重信号模拟量开关、开度信号模拟量开关及两只全开开关；其中，所述电机还与电机控制单元相连。

在本实施例中，如图7～9所示，所述实验平台包括主体平台12，分别设置于主体平台12上左右两个部分的控制器件安装区13及操作控制区14。其中，所述控制器件安装区13包括在主体平台12上形成方形框架的主线槽15，以及设置于框架内并平行于主线槽15一边交错排布的导轨16和分线槽17。其中，所述主线槽15与所述分线槽17内部贯通，导轨16与分线槽17之间形成安装空隙，导轨用于安装PLC、继电器、空开、接触器、热继电器、保险、接线端子等控制元器件，元器件之间的接线通过分线槽走线，并一同并入到主线槽中，主线槽中的连接线缆通过过线孔18进入到操作控制区14内，与操作控制区14中的控制设备进行连接。

在本实施例中，所述操作控制区14包括倾斜设置于主体平台12上的操作显示面板19，设置于操作显示面板19上的触摸屏安装孔20及若干用于安装指示灯、按钮、切换开关的操作件安装孔21，以及设置于主体平台12上并位于操作显示面板19前端的调试电脑放置区22。操作显示面板倾斜设置，为操作、显示元器件安装区域，用于安装触摸屏、指示灯、按钮、切换开关等操作及显示元器件。其中触摸屏安装孔用于安装触摸屏，触摸屏上方布置有9个(可根据需要增减)指示元器件安装孔，用于安装指示灯，其分别是：PLC运行、综合故障、电机故障、闸门开启、闸门关闭、闸门全开、闸门全关、超载保护、欠载保护。各指示灯说明如下：

(1)PLC运行指示：PLC运行时常亮，故障或失电时熄灭。

(2)综合故障指示：装置出现任意故障时点亮报警。

(3)电机故障指示：当电机故障时点亮报警，手动方式时为电机热继电器故障，自动方式时为PLC综合判断的结果：包括电源消失，电机热继电器故障，接触器无运行反馈等。

(4)闸门开启指示：当闸门开启运行时点亮。

(5)闸门关闭指示：当闸门关闭运行时点亮。

(6)闸门全开指示：当闸门到达全开位置时点亮。

(7)闸门全关指示：当闸门到达全关位置时点亮。

(8)超载指示：当闸门荷重超载时点亮，超载针对闸门开启时。

(9)欠载指示：当闸门荷重欠载时点亮，欠载针对闸门关闭时。

在本实施例中，所述触摸屏下方布置有多个操作元器件安装孔，用于安装按钮、切换开关等。包括闸门的“远方/现地”、“自动/手动”运行方式切换开关。

“远方/现地”切换开关：切换开关置于“远方”位置，通过硬接线或通讯的方式实现闸门的远方控制，切换开关置于“现地”位置，通过现地开启、关闭、停止按钮实现闸门的现地控制。

“自动/手动”切换开关：切换开关置于“自动”位置时，系统按自动控制流程进行控制；切换开关置于“手动”位置时，可以通过开启、关闭、停止按钮来实现闸门的开启和关闭。

操作显示面板19上还设置有1个黑色的复归按钮，用于故障和运行统计的复归。

(1)当面板出现以下故障时必须按下复归按钮复归：开度传感器故障、荷重传感器故障、启门接触器无运行反馈、闭门接触器无运行反馈、闸门超载、闸门欠载等。

(2)当需要清除运行统计值，重新进行统计时，也可以按下复归按钮复归，但必须按下复归按钮8S以上，方能复归。

为了方便接线，在操作显示面板下方设置有旋转合页，通过旋转合页可以将操作面板向前旋转150度，旋转后可以方便的进行触摸屏、指示灯、按钮、切换开关的背部接线，当背部接线完成将操作显示面板旋转回原位。并且，所述主体平台12下端背部设置有用于放置安装实验工具的工具箱24。工具箱设置有活动门，打开门可以放置螺丝刀、斜口钳、尖嘴钳、剥线钳等安装实验工具。在本实施例中，所述迷你固定式卷扬机闸门装置采用现有技术，如申请人之前已经公开的名称为“一种卷扬机闸门实验装置”的专利技术方案，其主要用于模拟卷扬机闸门在上述模拟系统各种控制状态下的动作，其具体结构在此不再赘述。

对于液压启闭机闸门模拟系统，在本实施例中，如图6所示，该系统包括均与PLC单元相连的油泵电机、电磁阀、系统信号模拟量开关、开度信号模拟量开关、油温信号模拟量开关、油位信号模拟量开关、油缸压力信号模拟量开关及全开开关；其中，所述油泵电机还与电机控制单元相连。在本实施例中，所述油泵电机设置有2台，电磁阀设置有5只，开度信号模拟量开关设置有2只，油缸压力信号模拟量开关设置有3只，全开开关设置有2只。

对于该系统，在自动控制模式下，本实验模拟系统具有如下功能：闸门的任意位置开闭、闸门自动纠偏、闸门下滑回升、油泵的自动启停、油泵主备轮换、油泵故障切换、综合停机保护等。

A.闸门的任意位置开闭：首先在触摸屏上设置闸门预开启(或关闭)的开度(预置开度)，将2台油泵和闸门的切换开关置于“自动”位置，然后按下闸门“开(或“关闭”)启”按钮，系统自动启动油泵，油泵启动后延时10S(时间可调)打开启门(闭门)电磁阀，闸门开始启门(闭门)运行。当闸门到达预置开度时，闸门和油泵自动停止。

B.闸门自动纠偏：闸门运行后(启门或闭门)，系统自动对采集的左右油缸行程信号进行比较，当左右油缸行程偏差大于设定的“纠偏启动值”时，系统自动进行纠偏控制，当左右行程油缸偏差小于设定的“纠偏停止值”时，纠偏停止。在启门或闭门的过程中，系统不断的进行左右油缸行程比较和纠偏控制以保障闸门的平稳运行。纠偏过程中，当纠偏失败，双缸偏差大于“偏差过大停机值”时，系统将自动停机。

C.闸门下滑回升：将闸门自动提升到一个预置开度，当闸门下滑值大于“下滑回升启动值”时，系统将自动启动油泵开启闸门，将闸门提升到预置的开度。当闸门下滑回升失败，系统报下滑回升失败故障。当闸门下滑值大于“下滑过大值”时，系统报下滑过大故障。

D.油泵自动启停：将油泵和闸门的切换开关置于“自动”位置，然后按下闸门“开启”(或“关闭”)按钮，系统将自动启动油泵，油泵启动后延时10S(时间可调)打开启门(或闭门)电磁阀，闸门启门(或闭门)运行。按下闸门“停止”按钮，闸门和油泵都停止。

E.油泵主备轮换：在自动方式下，油泵的启动顺序受油泵的主态和备态控制，当需要启动油泵时，为主态的油泵启动，为备态的油泵作为备用泵。为了保证两台泵的运行时间和次数平衡，延长油泵使用寿命，程序中对油泵的主态和备态进行了轮换控制，轮换方式为：闸门操作一次油泵轮换一次，主油泵轮换顺序为1#→2#→1#循环轮换。

初始主态油泵的确定：最先投入自动的油泵为主态油泵。

F.油泵故障切换：主用油泵故障时(自动停运)，备用油泵自动升级为主用油泵顶替故障油泵运行。

综合停机保护：在自动方式时，装置对油泵和闸门的停机保护包括：电源消失、油泵无运行反馈、油泵故障反馈、系统压力异常、系统油温异常、系统油位异常、传感器故障、双缸偏差过大、闸门下滑过大，当出现以上任意情况时，装置自动停止闸门和油泵。

其中，所述实验平台的结构与卷扬机启闭机的实验平台结构相同，不同点在于在本实验平台的触摸屏上方布置有15个(可根据需要增减)指示元器件安装孔，用于安装指示灯，其分别是：AC220V电源指示、DC220V电源指示、PLC运行、综合故障、1#油泵运行、1#油泵故障、2#油泵运行、2#油泵故障、闸门开启、闸门关闭、闸门全开、闸门全关、闸门左纠偏、闸门右纠偏、闸门下滑回升。各指示灯说明如下：

(1)AC220V电源指示：AC220V电源正常时常亮，电源故障或消失时熄灭。

(2)DC220V电源指示：DC220V电源正常时常亮，电源故障或消失时熄灭。

(3)PLC运行指示：PLC运行时常亮，故障或失电时熄灭。

(4)综合故障指示：装置出现任意故障时点亮报警。

(5)1#油泵运行指示：当1#油泵正常运行时点亮。

(6)1#油泵故障指示：电机故障或软启动器故障时点亮报警。手动方式时为1#油泵电机故障，自动方式时为PLC综合判断的结果：包括电源消失，电机故障，无运行反馈。

(7)2#油泵运行指示：当2#油泵正常运行时点亮。

(8)2#油泵故障指示：电机故障或软启动器故障时点亮报警。手动方式时为1#油泵电机故障，自动方式时为PLC综合判断的结果：包括电源消失，电机故障，无运行反馈。

(9)闸门开启指示：在闸门开启运行的过程中，指示灯点亮。

(10)闸门关闭指示：在闸门关闭运行的过程中，指示灯点亮。

(11)闸门全开指示：当闸门运行到达全开位置时点亮。

(12)闸门全关指示：当闸门运行到达全关位置时点亮。

(13)闸门左纠偏指示：当闸门左右双缸出现偏差，进行左纠偏时指示灯点亮。

(14)闸门右纠偏指示：当闸门左右双缸出现偏差，进行右纠偏时指示灯点亮。

(15)闸门下滑回升指示：当闸门下滑到达下滑回升启动值时，闸门进行下滑回升时指示。

并且，其中的异常和故障指示灯具有记忆功能，当出现故障或异常时，指示灯自动点亮并锁定，用户可以使用复归按钮复归，异常指示灯必须在异常情况消失的时候才能复归，故障指示必须在故障排除后才能复归。

操作显示面板上设置有油泵的“自动/切除/手动”运行方式切换开关。切换开关置于“自动”位置时，系统按自动控制流程进行控制；切换开关置于“手动”位置时，可以通过启停按钮来实现各油泵的启停，切换开关置于“切除”位置，所有控制对象均不动作。

手动控制回路独立于PLC控制回路，当PLC失电或故障时，也能对油泵进行操作。

对油泵进行手动控制时：

将1-2#油泵的切换开关置于“手动”方式，然后分别按下“启动”按钮，油泵启动并运行，需要停止油泵时，按下“停止”按钮，油泵停止。

对油泵进行手动控制时：

首先通过人机界面设置油泵的各个控制参数，然后将1-2#油泵的切换开关置于“自动”方式，油泵将按照设定的流程自动运行。

同时，操作面板上设置有闸门的“远方/现地”、“自动/手动”运行方式切换开关。

“远方/现地”切换开关：切换开关置于“远方”位置，通过硬接线或通讯的方式实现闸门的远方控制，切换开关置于“现地”位置，通过现地开启、关闭、停止按钮实现闸门的现地控制。

“自动/手动”切换开关：切换开关置于“自动”位置时，系统按自动控制流程进行控制；切换开关置于“手动”位置时，可以通过开启、关闭、停止按钮来实现闸门的开启和关闭。

其中，手动控制回路独立于PLC控制回路，当PLC失电或故障时，也能对闸门进行操作。

对于闸门手动启闭控制：

将1#油泵控制方式开关置于“手动”位置，将闸门控制方式开关置于“手动”位置。需要启门时，按下1#油泵“启动”按钮启动油泵打油，延时10S左右按下闸门“开启”按钮，电磁阀得电，闸门开始启门运行，启门到位后，然后按下闸门和油泵的“停止”按钮，将闸门和油泵停下来；需要闭门时，按下1#油泵“启动”按钮启动油泵打油，延时10S左右按下闸门“关闭”按钮，电磁阀得电，闸门开始闭门运行，闭门到位后，按下闸门和油泵的“停止”按钮，将闸门和油泵停下来。

对于闸门手动纠偏控制：

当闸门控制方式在“手动”位置时，在闸门开启或关闭过程中，操作人员根据液晶显示器上的左右油缸行程偏差值或闸门与两岸门槽的距离，通过纠偏按钮进行左右调速纠偏控制，使左右油缸行程趋于同步。

对于闸门自动控制：

首先在触摸屏上设置闸门预开启的开度(预置开度)，将2台油泵和闸门的切换开关置于“自动”位置，然后按下闸门“开启”按钮，系统自动启动油泵，油泵启动后延时10S(时间可调)打开启门电磁阀，闸门开始启门运行。闸门运行后，系统自动对采集的左右油缸行程信号进行比较，当左右油缸行程偏差大于设定的“纠偏启动值”时，系统自动进行纠偏控制，当左右行程油缸偏差小于设定的“纠偏停止值”时，纠偏停止。在启门过程中，系统不断的进行左右油缸行程比较和纠偏控制以保障闸门的平稳运行，当闸门到达预置开度时，闸门和油泵自动停止。

其中，闸门的闭门的控制过程同启门类似。

操作显示面板上还设置有1个黑色的复归按钮，用于故障和运行统计的复归。

(1)当面板出现以下故障时必须按下复归按钮复归：综合故障、传感器故障、系统压力异常、油箱油位异常、油箱油温异常、1#油泵无运行反馈、2#油泵无运行反馈等。

(2)当需要清除运行统计值，重新进行统计时，也可以按下复归按钮复归，但必须按下复归按钮8S以上，方能复归。

在本实施例中，所述迷你液压闸门装置采用现有技术，如申请人之前已经公开的名称为“一种教学用小型液压启闭机实验装置”的专利技术方案，其主要用于模拟液压启闭机在上述模拟系统各种控制状态下的动作，其具体结构在此不再赘述。

通过上述设计，本发明通过对水电站内不同的设备设置模拟系统，通过对模拟系统的操作控制模拟水电站各种大型设备的工作原理及工作状态，学习了解各类设备设施在不同故障状态下的检修维护，方便新入员工的快速掌握故障应对处理方法。因此，具有很高的使用价值和推广价值。

上述实施例仅为本发明的优选实施方式之一，不应当用于限制本发明的保护范围，但凡在本发明的主体设计思想和精神上作出的毫无实质意义的改动或润色，其所解决的技术问题仍然与本发明一致的，均应当包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，包括：

上位机监控系统，用于整个模拟系统的监控；

自动排水模拟系统，用于模拟水电站的大型抽水装置；

卷扬启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

液压启闭机闸门模拟系统，用于闸门控制的模拟；

迷你液压闸门装置，用于液压闸门动作模拟；

迷你固定式卷扬机闸门装置，用于卷扬机闸门动作模拟；

PLC单元，每个模拟系统对应设置一个PLC单元，用于采集所有的控制信号、状态信号，实现对模拟系统的自动控制；

人机交互单元，每个模拟系统对应设置一个人机交互单元，用于对所对应的PLC单元进行输入输出控制及操作结果显示；

控制电源单元，每个模拟系统对应设置一个控制电源单元，用于为所对应的PLC单元、人机交互单元提供控制电源；

电机控制单元，每个模拟系统对应设置一个电机控制单元，用于对所对应的模拟系统的电机进行控制；

实验平台，每个模拟系统对应设置一个实验平台，用于对应模拟系统的PLC单元、人机交互单元、控制电源单元安装及操作。

2.根据权利要求1所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述自动排水模拟系统设置有一个抽水装置，所述抽水装置包括装置主体(1)，设置于装置主体(1)下方的底部蓄水池(2)，通过进水管(3)与出水管(4)与底部蓄水池(2)连通并设置于装置主体(1)上方的顶部蓄水池(5)，设置于底部蓄水池(2)内与进水管(3)连通的水泵(6)，设置于出水管(4)上的第一排水阀(7)，设置于底部蓄水池上用于排水的第二排水阀(11)，以及设置于顶部蓄水池(5)内的液位传感器(8)和浮球开关(9)；其中，所述液位传感器(8)和浮球开关(9)与自动排水模拟系统的对应的PLC单元相连。

3.根据权利要求2所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述自动排水模拟系统还包括设置于装置主体(1)中部左右两侧的润滑水电磁阀(10)，所述润滑水电磁阀(10)与与自动排水模拟系统的对应的PLC单元相连。

4.根据权利要求1所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述卷扬启闭机闸门模拟系统包括均与对应的PLC单元相连的电机、制动器、荷重信号模拟量开关、开度信号模拟量开关及两只全开开关；其中，所述电机还与对应的电机控制单元相连。

5.根据权利要求1所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述液压启闭机闸门模拟系统包括均与对应的PLC单元相连的油泵电机、电磁阀、系统信号模拟量开关、开度信号模拟量开关、油温信号模拟量开关、油位信号模拟量开关、油缸压力信号模拟量开关及全开开关；其中，所述油泵电机还与对应的电机控制单元相连。

6.根据权利要求1所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述实验平台包括主体平台(12)，分别设置于主体平台(12)上左右两个部分的控制器件安装区(13)及操作控制区(14)；所述控制器件安装区(13)包括在主体平台(12)上形成方形框架的主线槽(15)，以及设置于框架内并平行于主线槽(15)一边交错排布的导轨(16)和分线槽(17)；其中，所述主线槽(15)与所述分线槽(17)内部贯通，靠近操作控制区(14)一侧的主线槽(15)设置有与操作控制区(14)连通的过线孔(18)。

7.根据权利要求6所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述操作控制区(14)包括倾斜设置于主体平台(12)上的操作显示面板(19)，设置于操作显示面板(19)上的触摸屏安装孔(20)及若干用于安装指示灯、按钮、切换开关的操作件安装孔(21)，以及设置于主体平台(12)上并位于操作显示面板(19)前端的调试电脑放置区(22)。

8.根据权利要求7所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述操作显示面板(19)下端通过合页(23)与所述主体平台(12)铰接。

9.根据权利要求8所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述主体平台(12)下端背部设置有用于放置安装实验工具的工具箱(24)。

10.根据权利要求1所述的一种水电站总控自动化仿真模拟系统，其特征在于，所述人机交互单元包括操作部分和显示部分，操作部分包括切换开关和按钮，切换开关用于选择控制方式，按钮用于水泵的手动启停控制；显示部分包括液晶显示器和指示灯，显示部分用于指示当前设备的状态和控制参数的输入。

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