翻水泵站泵闸控制设备的制作方法

本实用新型涉及水电站技术领域，特别是涉及一种翻水泵站泵闸控制设备。

背景技术：

翻水泵站通过进水闸、泵组和出水闸共同作用实现将引水渠的水送入水库，其工作过程是：开进水闸将引水渠的水放进入第一个翻水区，然后启动泵组翻水，将水翻送至第二个翻水区；在第二个翻水区的水位接近预设的水位时关进水闸、关泵组同时开出水闸，将水送入水库。

传统的翻水泵站通常采用闸门和泵组单独控制的方式，通过闸门控制室内的闸门控制系统控制进水闸或出水闸，通过泵组控制室内的泵组控制系统控制泵组。为完成翻水操作，工作人员在闸门控制室内完成进水闸开闸之后，需要尽快赶到泵组控制室以便及时控制泵组翻水，当泵组控制室和和闸门控制室距离较远、或者遭遇恶劣天气时，易出现不能及时完成翻水作业的情况，翻水控制效率低。

技术实现要素：

基于此，有必要针对上述问题，提供一种翻水控制效率高的翻水泵站泵闸控制设备。

一种翻水泵站泵闸控制设备，包括泵组控制装置、泵组信息交换装置、泵组触控屏、进水闸控制装置、进水闸信息交换装置、进水闸触控屏、出水闸控制装置、出水闸信息交换装置和出水闸触控屏；

所述泵组信息交换装置连接所述泵组控制装置、所述泵组触控屏、所述进水闸信息交换装置和所述出水闸信息交换装置，所述泵组控制装置用于连接泵组管理设备；

所述进水闸信息交换装置连接所述进水闸控制装置、所述进水闸触控屏和所述出水闸信息交换装置，所述进水闸控制装置用于连接进水闸管理设备；

所述出水闸信息交换装置连接所述出水闸控制装置和所述出水闸触控屏，所述出水闸控制装置用于连接出水闸管理设备。

上述翻水泵站泵闸控制设备，泵组控制装置、泵组信息交换装置和泵组触控屏组成泵组控制屏，进水闸控制装置、进水闸信息交换装置和进水闸触控屏组成进水闸控制屏，出水闸控制装置、出水闸信息交换装置和出水闸触控屏组成出水闸控制屏。泵组控制屏的工作过程为：泵组控制装置接收泵组管理设备的信号后输出信息并通过泵组信息交换装置输出至泵组触控屏进行显示，以及通过泵组信息交换装置输出信息给进水闸信息交换装置和出水闸信息交换装置，以便可以通过进水闸触控屏和出水闸触控屏进行查看；以及泵组控制装置接收作用于泵组触控屏的触控指令后输出控制信号至泵组管理设备，以控制泵组的运行。进水闸控制屏和出水闸控制屏的工作过程与泵组控制屏的工作过程相同。泵组信息交换装置、进水闸信息交换装置和出水闸信息交换装置之间形成环形通信网，使得泵组控制屏、进水闸控制屏和出水闸控制屏两两之间可以通信实现联控。如此，泵组控制屏、进水闸控制屏和出水闸控制屏不仅可以分别对泵组、进水闸和出水闸进行管理控制形成独立的控制系统，同时还可以实现切换控制。工作人员使用泵组触控屏、进水闸控制屏和出水闸控制屏中的任意一个，即可在泵组、进水闸和出水闸之间切换控制，无需在不同控制室之间奔波，翻水操作效率高。

附图说明

图1为一实施例中翻水泵站泵闸控制设备的结构框图；

图2为另一实施例中翻水泵站泵闸控制设备的结构图。

具体实施方式

参考图1，一实施例中的翻水泵站泵闸控制设备，包括泵组控制装置111、泵组信息交换装置113、泵组触控屏115、进水闸控制装置121、进水闸信息交换装置123、进水闸触控屏125、出水闸控制装置131、出水闸信息交换装置133和出水闸触控屏135。

泵组信息交换装置113连接泵组控制装置111、泵组触控屏115、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133，泵组控制装置111用于连接泵组管理设备。其中，泵组管理设备指泵组控制室内多个器件组成的泵组控制系统，包括保护装置210(参考图2)、水位传感器220(参考图2)、泵组开关柜和变频器柜等。通过连接泵组管理设备，泵组控制装置111可以接收泵组管理设备的信号以获取泵组的运行信息，或者发送信号至泵组管理设备以控制泵组运行，从而实现对泵组的控制管理；泵组控制装置111可以输出信息至泵组触控屏115进行显示，或者接收作用于泵组触控屏115的触控指令并执行对应操作；泵组控制装置111还可以输出信息至泵组信息交换装置113，通过泵组信息交换装置113实现与进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133的信息交换。

进水闸信息交换装置123连接进水闸控制装置121、进水闸触控屏125和出水闸信息交换装置133，进水闸控制装置121用于连接进水闸管理设备。其中，进水闸管理设备指闸门控制室内多个器件组成的用于对进水闸进行控制管理的闸门控制系统，包括进水闸荷重开度仪230(参考图2)等。通过连接进水闸管理设备，进水闸控制装置121可以接收进水闸管理设备的信号以获取进水闸的运行信息，或者发送信号至进水闸管理设备以控制闸门开闭，从而实现对进水闸的控制管理；进水闸控制装置121可以输出信息至进水闸触控屏125进行显示，或者接收作用于进水闸触控屏125的触控指令并执行对应操作；进水闸控制装置121还可以输出信息至进水闸信息交换装置123，通过进水闸信息交换装置123实现与泵组信息交换装置113和出水闸信息交换装置133的信息交换。

出水闸信息交换装置133连接出水闸控制装置131和出水闸触控屏135，出水闸控制装置131用于连接出水闸管理设备。其中，出水闸管理设备指闸门控制室内多个器件组成的用于对出水闸进行控制管理的闸门控制系统，包括出水闸荷重开度仪240等。通过连接出水闸管理设备，出水闸控制装置131可以接收出水闸管理设备的信号以获取出水闸的运行信息，或者发送信号至出水闸管理设备以控制闸门开闭，从而实现对出水闸的控制管理；出水闸控制装置131可以输出信息至出水闸触控屏135进行显示，或者接收作用于出水闸触控屏135的触控指令并执行对应操作；出水闸控制装置131还可以输出信息至出水闸信息交换装置133，通过出水闸信息交换装置133实现与泵组信息交换装置113和进水闸信息交换装置123的信息交换。

上述翻水泵站泵闸控制设备，泵组控制装置111、泵组信息交换装置113和泵组触控屏115组成泵组控制屏11，进水闸控制装置121、进水闸信息交换装置123和进水闸触控屏125组成进水闸控制屏12，出水闸控制装置131、出水闸信息交换装置133和出水闸触控屏135组成出水闸控制屏13。泵组控制屏11的工作过程为：泵组控制装置111接收泵组管理设备的信号后输出信息并通过泵组信息交换装置113输出至泵组触控屏115进行显示，以及通过泵组信息交换装置113输出信息给进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133，以便可以通过进水闸触控屏125和出水闸触控屏135进行查看；以及泵组控制装置111接收作用于泵组触控屏115的触控指令后输出控制信号至泵组管理设备，以控制泵组的运行。进水闸控制屏12和出水闸控制屏13的工作过程与泵组控制屏11的工作过程相同。泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133之间形成环形通信网，使得泵组控制屏11、进水闸控制屏12和出水闸控制屏13两两之间可以通信实现联控。如此，泵组控制屏11、进水闸控制屏12和出水闸控制屏13不仅可以分别对泵组、进水闸和出水闸进行管理控制形成独立的控制系统，同时还可以实现切换控制。工作人员使用泵组触控屏115、进水闸触控屏125和出水闸触控屏135中的任意一个，即可在泵组、进水闸和出水闸之间切换控制，无需在不同控制室之间奔波，翻水操作效率高。

例如，一应用例中，泵组触控屏115与泵组控制装置111通过TPC协议与泵组信息交换装置113通讯，进水闸触控屏125与进水闸控制装置121通过TPC协议与进水闸信息交换装置123通讯，出水闸触控屏135与出水闸控制装置131通过TPC协议与出水闸信息交换装置133通讯，泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133之间数据实现互通。通过触控屏编程软件，给泵组触控屏115编写泵组控制画面、进水闸控制画面和出水闸控制画面，泵组控制画面设置为默认画面，进水闸控制画面和出水闸控制画面设置为两个切换画面，将默认画面设置为泵组触控屏115的主控设备画面。同理对进水闸触控屏125和出水闸触控屏135进行画面设置，得到：泵组触控屏115的默认画面设置为泵组控制画面，进水闸触控屏125的默认画面设置为进水闸控制画面，出水闸触控屏135的默认画面设置为出水闸控制画面。各触控屏(泵组触控屏115、进水闸触控屏125和出水闸触控屏135)都可以通过IP寻址泵组控制装置111、进水闸控制装置121和出水闸控制装置131，切换默认画面至其他对应的控制画面。具体地，对触控屏进行画面设置可采用现有公知的技术实现。

在一实施例中，泵组控制装置111为泵组PLC(Programmable Logic Controller可编程逻辑控制器)。PLC的硬件结构基本上与微型计算机相同，功能强大。通过采用泵组PLC作为泵组控制装置111，结构简单且控制处理效率高。

在一实施例中，参考图2，泵组PLC包括中央处理器CPU1、网络通信模块ETH1、串口通讯模块COM1和输入输出模块，中央处理器CPU1连接网络通信模块ETH1、串口通讯模块COM1和输入输出模块，网络通信模块ETH1连接泵组信息交换装置113，串口通讯模块COM1连接泵组管理设备的保护装置210，输入输出模块连接泵组管理设备的水位传感器220、泵组开关柜(图未示)和变频器柜(图未示)。本实施例中，串口通讯模块COM1通过串口线连接泵组管理设备的保护装置210。本实施例中，网络通信模块ETH1为以太网通信模块。

保护装置210可以将泵组的保护数据输出至串口通讯模块COM1，串口通讯模块COM1将保护数据转发至中央处理器CPU1；中央处理器CPU1通过网络通信模块ETH1连接泵组信息交换装置113；输入输出模块接收水位传感器220的水位信号、以及接收泵组开关柜、变频器柜输出的信号并交给中央处理器CPU1处理，以及接收中央处理器CPU1的控制指令后输出控制信号至泵组开关柜和变频器柜，从而实现开/停泵组、调节电机转速等功能。

本实施例中，输入输出模块包括DI(开关量输入)模块DI1、DO(开关量输出)模块DO1、AI(模拟量输入)模块AI1和AO(模拟量输出)模块AO1。DI模块DI1、DO模块DO1、AI模块AI1和AO模块AO1均连接中央处理器CPU1，DI模块DI1和DO模块DO1还连接泵组开关柜和变频器柜，AI模块AI1还连接水位传感器220和变频器柜，AO模块AO1还连接变频器柜。泵组的泵组开关柜的相关信号接入到泵组PLC的DI模块DI1和DO模块DO1；泵组PLC如有模拟量信号开出或者需要模拟量信号控制电机转速，可以通过泵组PLC的AI模块AI1和AO模块AO1实现，例如：AI模块AI1接收电机的实际转速对应的模拟量并输出至中央处理器CPU1，中央处理器CPU1根据实际转速对应的模拟量和预设模拟量输出模拟量数值至AO模块AO1，AO模块AO1将模拟量数值输出至变频器柜以调节电机转速。

本实施例中，AI模块AI1通过屏蔽线连接水位传感器220。通过采用屏蔽线连接水位传感器220，可减少对AI模块AI1接收的水位信号的干扰，信号传输准确度高。

本实施例中，泵组PLC还包括PLC底板和电源模块PWR1，电源模块PWR1连接底板，中央处理器CPU1、网络通信模块ETH1、串口通讯模块COM1、DI模块DI1、DO模块DO1、AI模块AI1和AO模块AO1均嵌于PLC底板。电源模块PWR1用于给PLC底板供电，从而给中央处理器CPU1、DI模块DI1、DO模块DO1、AI模块AI1和AO模块AO1供电。

在一实施例中，泵组触控屏115通过双绞线连接泵组信息交换装置113。双绞线可以有效降低信号干扰的程度，泵组触控屏115通过双绞线连接泵组信息交换装置113，可以提高信号传输的准确度。

在一实施例中，进水闸控制装置121为进水闸PLC。进水闸PLC的结构与泵组PLC的结构类似，在此不做赘述。参考图2，其中PWR2为进水闸PLC的电源模块；ETH2为进水闸PLC的网络通信模块，用于连接进水闸信息交换装置123；CPU2为进水闸PLC的中央处理器；COM2为进水闸PLC的串口通讯模块，用于连接进水闸管理设备的进水闸荷重开度仪230；DI2为进水闸PLC的开关量输入模块，DO2为进水闸PLC的开关量输出模块。

在一实施例中，出水闸控制装置131为出水闸PLC。出水闸PLC的结构与泵组PLC的结构类似，在此不做赘述。参考图2，其中PWR3为出水闸PLC的电源模块；ETH3为出水闸PLC的的网络通信模块，用于连接出水闸信息交换装置133；CPU3为出水闸PLC的中央处理器；COM3为出水闸PLC的的串口通讯模块，用于连接出水闸管理设备的出水闸荷重开度仪240；DI3为出水闸PLC的开关量输入模块，DO3为出水闸PLC的开关量输出模块。

在一实施例中，泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133均为光电以太网交换机。可以理解，在其他实施例中，还可以采用其他类型的信息交换装置。

泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133均使用光电以太网交换机，三个光电以太网交换机组成环形网络，泵组控制装置111、泵组触控屏115、进水闸控制装置121、进水闸触控屏125、出水闸控制装置131和出水闸触控屏135散布在环形网络的节点上，各占用1个环形网络内的IP地址。通过设置为环形网络，在实现数据互通的同时，可以保证在某个节点网线断裂的情况下，整个网络依旧可以正常使用，加强整体的数据交互能力。

本实施例中，光电以太网交换机为工业网管型交换机。具体地，工业网管型交换机含2个以上的光口和8个以上的电口，且具有优秀的散热和防尘功能，有利于长时间实现监控。通过采用工业网管型交换机，可提高数据共享功能。

在一实施例中，泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133之间通过多模光纤连接。翻水泵站一般是方圆2公里以内的区域范围，一般适用多模光纤；同时多模光纤容许不同模式的光于一根光纤上传输，通过采用多模光纤，可以提高信号传输模式的多样性。

在一实施例中，上述翻水泵站泵闸控制设备还包括上位机130和显示器150，上位机130连接泵组信息交换装置113和显示器150。上位机130通过泵组信息交换装置113、进水闸信息交换装置123和出水闸信息交换装置133组成的环形网络与泵组控制屏11、进水闸控制屏12和出水闸控制屏13进行通讯，例如接收泵组信息交换装置113的信息后输出至显示器150进行显示，或输出控制信号至泵组信息交换装置113控制泵组进行开/停泵等。通过设置上位机130和显示器150，可以实现对泵组、进水闸和出水闸的远程监控，提高翻水泵站管理的便利性。

上位机130上安装组态软件，通过组态软件与泵组控制屏11、进水闸控制屏12和出水闸控制屏13进行通讯。可以理解，在其他实施例中，上位机130可以不连接泵组信息交换装置113，而是连接进水闸信息交换装置123或出水闸信息交换装置133。

在一实施例中，上述翻水泵站泵闸控制设备还包括连接上位机130的报警装置(图未示)。上位机130可以在待检测的数据超出预设阈值时输出报警信号至报警装置进行报警，方便工作人员及时知晓。

将上述翻水泵站泵闸控制设备应用到翻水泵站时，可以通过对泵组控制装置111、泵组触控屏115等进行编程，使得翻水泵站泵闸控制设备完成需要实现的功能。例如，一具体应用例中，泵组PLC为上层PLC，进水闸PLC和出水闸PLC为下层PLC，下层PLC可以通过TCP通讯接收来自上层PLC的控制指令。通过采用现有公知的技术编写一键翻水作业流程并烧录至泵组PLC，一键翻水作业流程为：发送指令至进水闸PLC，命令进水闸开闸将引水渠的水放进入第一翻水区；然后泵组PLC启动泵组翻水，将水翻送至第二翻水区；在第二翻水区内的水位到达目标水位时发送指令至进水闸PLC，以控制进水闸关闭，泵组PLC控制泵组停止，同时发送指令至出水闸PLC，以打开出水闸将水送入水库。水位传感器220的水位信号通过AI模块AI1输入泵组PLC，将水位编入一键翻水作业的程序中，通过设置目标水位，当引水渠水位过高或者水库水位过低时，自启动一键翻水作业流程，实现自动翻水。泵组PLC通过与保护装置210通讯，接收泵组的保护数据，并将保护数据编入一键翻水作业流程，以闭锁非正常情况启动。通过对进水闸PLC编程，实现开/关/停闸一键控制。进水闸PLC通过与进水闸荷重开度仪230通讯，接收进水闸的开度和荷重等相关数据，并将数据编入闸门控制流程逻辑，以闭锁非正常情况启动，同理，通过对出水闸PLC编程，实现开/关/停闸一键控制。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。