一种插销式海上平台液压升降系统电控装置的制作方法

本实用新型属于海上平台升降系统技术领域，更具体的说，是涉及一种插销式海上平台液压升降系统电控装置。

背景技术：

插销液压升降系统作为一种自升式平台升降装置，其可靠性关乎平台安全生产作业。电控装置原始设计并未考虑到系统整体实现集中控制、自动控制功能，而只有单桩控制，这样导致了平台升降操作繁琐且升降速度慢，另外在升降平台时缺乏有效的监测装置，导致平台升降时各桩腿不同步、动作不一，这样平台倾斜角度过大时，存在安全风险。

技术实现要素：

本实用新型的目的是为了克服现有技术中的不足，解决插销液压升降系统操作繁琐及存在安全风险问题，基于升降系统操作可靠性和安全性考虑设计了一种插销式海上平台液压升降系统电控装置，解决了升降系统不能集中控制、不能自动控制、控制繁琐，并在控制中存在因为缺乏有效监测而导致磨擦桩腿等安全风险问题，实现了液压升降系统的集中控制、桩边控制、手动控制与自动控制等多种控制方式，简化了操作流程。

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。

本实用新型的插销式海上平台液压升降系统电控装置，包括集中控制单元和桩边控制单元，其特征在于，所述集中控制单元包括PLC控制器，所述PLC控制器分别连接有集控单元ET200M冗余包和以太网交换机A；所述集控单元 ET200M冗余包分别连接有S7-SM321开关量输入模块A、S7-SM322开关量输出模块A、S7-SM331模拟量输入模块A，所述S7-SM321开关量输入模块A分别连接有自动控制面板和模式切换面板，所述S7-SM322开关量输出模块A连接有报警及故障指示面板A，所述S7-SM331模拟量输入模块A连接有泵站压力传感器和温度传感器；所述以太网交换机A分别连接有集控单元HMI、以太网交换机B和水平仪网关，所述水平仪网关连接有水平仪变送器，所述水平仪变送器分别连接有水平仪显示器、水平仪传感器A和水平仪传感器B；

每个所述桩边控制单元均包括桩控单元ET200M冗余包和与以太网交换机 B连接的桩控单元HMI，所述集中控制单元的PLC控制器和各个桩边控制单元之间均通过集控单元ET200M冗余包和桩控单元ET200M冗余包进行通讯；所述桩控单元ET200M冗余包分别连接有S7-SM321开关量输入模块B、S7-SM322 开关量输出模块B、S7-SM331模拟量输入模块B、S7-SM332模拟量输出模块和 S7-SM338位移编码器模块；所述S7-SM321开关量输入模块B分别连接有操作指令输入按钮、插拔销动作检测限位开关和液压缸内部限位开关，所述S7-SM322 开关量输出模块B分别连接有插销液压缸电磁阀和报警及故障指示面板B，所述 S7-SM331模拟量输入模块B分别连接有液压缸有杆腔压力变送器和液压缸无杆腔压力变送器，所述S7-SM331模拟量输入模块B和S7-SM332模拟量输出模块均与提升液压缸主比例阀连接，所述S7-SM338位移编码器模块连接有液压缸位移编码器，所述提升液压缸主比例阀和插销液压缸电磁阀均与手动控制面板连接。

所述PLC控制器由两个冗余PLC S7-400 CPU构成，两个PLC S7-400 CPU 均与以太网交换机A连接，两个PLC S7-400 CPU均通过各自DP接口与集控单元ET200M冗余包连接。

所述两个PLC S7-400 CPU彼此之间通过光纤网络连接，所述集控单元HMI、以太网交换机B、水平仪网关以及两个PLC S7-400 CPU均通过工业以太网总线连接以太网交换机A，两个PLC S7-400 CPU均通过Profibus总线连接集控单元 ET200M冗余包；所述水平仪网关和水平仪显示器均通过CAN总线连接水平仪变送器，所述水平仪传感器A和水平仪传感器B均通过信号线连接水平仪变送器。

所述集控单元HMI的数量根据以太网交换机A的接口数量进行设置，各个集控单元HMI均与以太网交换机A连接。

所述以太网交换机B分别连接各个桩边控制单元的桩控单元HMI，所有桩控单元ET200M冗余包中只有一个与集控单元ET200M冗余包直接连接，其余桩控单元ET200M冗余包均与该桩控单元ET200M冗余包形成串联连接

与现有技术相比，本实用新型的技术方案所带来的有益效果是：

(1)本实用新型中集中控制单元采用了由两个冗余PLC S7-400 CPU构成的PLC控制器，实现了硬件冗余；同时也采用了集控单元ET200M冗余包，实现数据通讯链路冗余；桩边控制单元内部采用的桩控单元ET200M冗余包，与集中控制单元匹配，实现Profibus控制总线冗余设计，提升系统的安全性能；采用冗余技术，一旦出现异常，仍能保证正常工作，增强了安全性。

(2)本实用新型仅在控制单元中采用了一套电子水平设备(包括1套水平仪变送器、1套水平仪显示器、2套冗余传感器：水平仪传感器A和水平仪传感器B)，用于实时观察平台倾斜状态，消除了安全隐患。

(3)本实用新型中每个桩边控制单元设置均设置有一套独立的手动控制面板，用于在桩边直接手动操作提升液压缸主比例阀和插拔销液压缸电磁阀，实现应急情况下手动对液压升降系统的操作。

(4)本实用新型的集中控制单元中，S7-SM321开关量输入模块A主要负责集中控制单元的指令输入，通过自动控制面板和模式切换面板进行指令输入； S7-SM322开关量输出模块A主要负责集中控制单元的故障报警输出，通过报警及故障指示面板A显示；S7-SM331模拟量输入模块A用于采集泵站压力信号、温度信号。

(5)本实用新型的边桩控制单元中，S7-SM321开关量输入模块B用于采集指令输入信号、插拔销状态信号、液压缸极限限位开关信号等；S7-SM322开关量输出模块B用于控制插拔销液压缸电磁阀，从而完成插、拔销动作，通过输出使能信号触发相关报警；S7-SM331模拟量输入模块B采集4-20mA的压力变送器信号和提升液压缸主比例阀的反馈信号(-10-10VDC电压信号)； S7-SM332模拟量输出模块负责输出-10-10VDC信号给提升液压缸主比例阀，用于控制该电磁阀开度，进而控制液压油流量，达到控制提升液压缸伸缩速度的目的，最终通过PLC程序实现集中控制和自动控制功能。

(6)本实用新型在未改变原始液压系统机械结构的情况下，以最低成本解决了问题；通过重新设计并优化控制过程，实现液压升降系统的集中控制、自动控制，并提升了控制速度，简化了操作，同时优化了操作界面，实现了可视化安全操作。

附图说明

图1是本实用新型中集中控制单元的示意图；

图2是本实用新型中桩边控制单元的示意图；

图3是本实用新型系统控制示意图(四个桩边控制单元)。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。

本实用新型的插销式海上平台液压升降系统电控装置，包括集中控制单元和若干桩边控制单元，集中控制单元和桩边控制单元组成一个工业以太网络，实现液压升降系统工作参数等数据的实时传输及显示。而集中控制单元与所述的桩边控制单元则通过Profibus总线连接，达到控制命令的实时性传递。

所述集中控制单元作为升降系统电控装置的控制核心，如图1所示，所述集中控制单元包括PLC控制器，所述PLC控制器分别连接有集控单元ET200M冗余包和以太网交换机A。所述集控单元ET200M冗余包分别连接有S7-SM321开关量输入模块A、S7-SM322开关量输出模块A、S7-SM331模拟量输入模块A，所述PLC控制器通过集控单元ET200M冗余包与各个桩边控制单元进行通讯。所述S7-SM321开关量输入模块A分别连接有自动控制面板和模式切换面板，所述S7-SM322开关量输出模块A连接有报警及故障指示面板A，所述S7-SM331 模拟量输入模块A连接有泵站压力传感器和温度传感器。所述以太网交换机A 分别连接有集控单元HMI、以太网交换机B和水平仪网关，所述水平仪网关连接有水平仪变送器，所述水平仪变送器分别连接有水平仪显示器、水平仪传感器 A和水平仪传感器B。

所述S7-SM321开关量输入模块A主要负责集中控制单元的指令输入，通过自动控制面板和模式切换面板输入指令；S7-SM322开关量输出模块A主要负责集中控制单元的故障报警输出，通过报警及故障指示面板A进行显示；所述 S7-SM331模拟量输入模块A用于采集泵站压力信号、温度信号。

在上述集中控制单元中，所述PLC控制器由两个冗余PLC S7-400 CPU构成，两个PLC S7-400 CPU均与以太网交换机A连接，两个PLC S7-400 CPU均通过各自DP接口与集控单元ET200M冗余包连接。

在上述集中控制单元中，所述两个PLC S7-400 CPU彼此之间通过光纤网络(标号①)连接，实现数据信息同步，集控单元HMI、以太网交换机B、水平仪网关以及两个PLC S7-400 CPU均通过工业以太网总线(标号②)连接到以太网交换机A上，两个PLC S7-400 CPU均通过Profibus总线(标号④)连接集控单元ET200M冗余包，实现整个系统数据交互。集控单元ET200M冗余包通过Profibus总线(标号④)连接到各桩边控制单元，用于采集桩边主提升液压缸的位移、压力、插销液压缸的状态信息，以及发送各类控制指令信号，如插拔销、主提升液压缸伸缩等。水平仪网关和水平仪显示器均通过CAN总线(标号③) 连接到水平仪变送器上，水平仪传感器A和水平仪传感器B均通过信号线连接到水平仪变送器上。

在上述集中控制单元中，所述集控单元HMI的数量可根据以太网交换机A 的接口数量进行设置(图1仅示意了两个)，各个集控单元HMI均与以太网交换机A连接。

如图2所示，每个所述桩边控制单元均包括桩控单元ET200M冗余包和桩控单元HMI，所述集中控制单元的PLC控制器和各个桩边控制单元之间均通过集控单元ET200M冗余包和桩控单元ET200M冗余包进行通讯。所述桩控单元 ET200M冗余包通过Profibus总线(标号④)与集中控制单元通信，实现传感器信号数据采集以及控制指令发送。所述桩控单元HMI通过工业以太网(标号⑤) 连接到集中控制单元的以太网交换机B上，实现数据通讯。所述桩控单元 ET200M冗余包分别连接有S7-SM321开关量输入模块B、S7-SM322开关量输出模块B、S7-SM331模拟量输入模块B、S7-SM332模拟量输出模块和S7-SM338 位移编码器模块。所述S7-SM321开关量输入模块B分别连接有操作指令输入按钮、插拔销动作检测限位开关和液压缸内部限位开关；所述S7-SM322开关量输出模块B分别连接有插销液压缸电磁阀和报警及故障指示面板B；所述 S7-SM331模拟量输入模块B分别连接有液压缸有杆腔压力变送器和液压缸无杆腔压力变送器，所述S7-SM331模拟量输入模块B和S7-SM332模拟量输出模块均与提升液压缸主比例阀连接；所述S7-SM338位移编码器模块连接有液压缸位移编码器；所述提升液压缸主比例阀和插销液压缸电磁阀均与手动控制面板连接。

所述S7-SM321开关量输入模块B用于采集指令输入信号、插拔销状态信号、液压缸极限限位开关信号等。所述S7-SM322开关量输出模块B用于控制插拔销液压缸电磁阀，实现插拔销动作，通过输出使能信号触发相关报警。所述 S7-SM331模拟量输入模块B采集4-20mA的压力变送器信号和提升液压缸主比例阀的反馈信号(-10-10VDC电压信号)。所述S7-SM332模拟量输出模块负责输出-10-10VDC信号给提升液压缸主比例阀，用于控制该电磁阀开度，进而控制液压油流量，达到控制提升液压缸伸缩速度的目的，最终通过PLC程序实现集中控制和自动控制功能。每个桩边控制单元设置的手动控制面板用于在桩边直接手动操作提升液压缸主比例阀和插拔销液压缸电磁阀，实现应急情况下手动对液压升降系统的操作。

在上述桩边控制单元中，所述以太网交换机B分别连接各个桩边控制单元的桩控单元HMI，所有桩控单元ET200M冗余包中只有一个与集控单元ET200M 冗余包直接连接，其余桩控单元ET200M冗余包均与该桩控单元ET200M冗余包形成串联连接，实现PLC控制器与各个桩边控制单元进行通讯。所述桩控单元ET200M冗余包和集控单元ET200M冗余包之间、以及各个桩控单元ET200M 冗余包之间均通过Profibus总线连接。桩边控制单元内部采用的桩控单元 ET200M冗余包，与集中控制单元匹配，实现Profibus控制总线冗余设计，提升系统的安全性能。如图3所示，为一个集中控制单元控制四个桩边控制单元示意图。

尽管上面结合附图对本实用新型的功能及工作过程进行了描述，但本实用新型并不局限于上述的具体功能和工作过程，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本实用新型的启示下，在不脱离本实用新型宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可以做出很多形式，这些均属于本实用新型的保护之内。