一种升船机运行安全控制装置的制作方法

1.本实用新型属于大型水电站通航建筑物垂直升船机安全运行技术领域，具体是指一种升船机运行安全控制装置。


背景技术：

2.升船机通航建筑物主要包括上游引航道、上闸首、船厢室段、下闸首、下游引航道。升船机作为一种利用升降船舶克服航道水位落差的通航设施，通过控制系统启动机械传动机构，使承船厢准确停位在船厢水位与下游水位齐平的位置，利用密封框、充泄水、船厢门、通航闸门等机构使船厢水域与下游水域处于连通状态，船舶自下游引航道驶入承船厢，关闭通航闸门和船厢门，承船厢与通航闸门脱离，将承船厢提升至船厢水位与上游水位齐平的位置，连通船厢水域与上游水域，船舶自承船厢驶入上游引航道。
3.传统升船机按照“集中操作、监视、管理”，“分散控制、保护”的原则进行设计，其机构动作闭锁、紧急操作等安全保护均由各现地站进行判断与执行，只能保证其相应现地站所执行的动作机构安全，存在一定的局限性。而安全plc系统，采用“集中保护”技术，安全plc通过各远程i/o站对与升船机的各机构安全运行相关的信号(包括船厢的速度、位置、载荷，闸首及船厢门的位置、充泄水阀门的位置、通航信号灯的状态等)进行实时采集、分析，综合的判断整个升船机运行时的状态，执行机构闭锁保护与紧急操作，确保升船机运行的系统安全。
4.现有技术中，升船机运行工艺繁琐、设备机构动作复杂，本方案从弥补各现地站在执行机构保护动作时的局限性出发，在提高船舶过机效率的同时需要保证升船机设备及通航安全成为亟待解决的难题。


技术实现要素：

5.针对上述情况，为克服现有技术的缺陷，本实用新型提供了一种在保留传统升船机的网络站间闭锁、硬线站间闭锁的同时，加入一套由安全plc执行的故障安全闭锁，增强了升船机系统运行的安全性，用于保证机构设备与人身安全，极大的提高了安全性与可靠性的升船机运行安全控制装置。
6.本实用新型采取的技术方案如下：本实用新型一种升船机运行安全控制装置，包括安全plc主站、安全plc远程i/o站、人机交互单元和网络通讯单元，所述安全plc主站包括安全plc可编程逻辑控制器、网络通讯模块、电源模块；所述安全plc主站通过网络通讯单元与安全plc远程i/o站实现数据交换，进行闭锁逻辑运算与允许状态输出；所述安全plc主站通过网络通讯模块与人机交互单元实现数据交换；所述安全plc远程i/o站包括模拟量模块、ssi模块、di模块、do模块；所述安全plc远程i/o站实时采集升船机运行位置、水位、行程、设备状态信息，并传送至安全plc主站；所述安全plc远程i/o站执行安全plc主站的运算结果传送至升船机执行机构控制单元，参与执行机构控制单元的控制，保证升船机的安全运行；所述人机交互单元实时监测安全plc远程i/o站采集的状态信息，并对重要的参数进
行设置；所述网络通讯单元实现安全plc主站与安全plc远程i/o站及上位机监控系统的数据交换。
7.其中，安全plc主站、人机交互单元、双环网交换机布置在安全控制机柜，通过工业网线连接进行数据交换。所述安全plc远程i/o站布置在各现地设备机构控制机柜，通过安全单环网与安全plc主站连接并进行数据交换。
8.在本方案中，所述安全plc主站利用双环网交换机连接至计算机监控系统，在计算机监控系统中属于现地plc机构，凌驾于其他现地控制机构，依靠性能极为可靠的安全型plc及协处理器对运行安全闭锁进行逻辑判断并输出，对于升船机的安全运行拥有“一票否决”的能力。
9.进一步地，所述安全plc主站通过建立驱动机构与控制系统之间、控制站与控制站之间的各种联锁关系，判断计算机监控系统能否按照正确的升船机运行流程安全运行。
10.进一步地，所述安全plc远程i/o站传递安全信号和紧急停止命令至各现地控制机构，当各现地机构间的联锁状态不能满足安全运行要求时，将立即停止升船机运行。
11.本方案所提供的升船机运行安全控制装置，采用上述方案本实用新型取得的有益效果如下：
12.1、在保留传统升船机的网络站间闭锁、硬线站间闭锁的同时，加入一套由安全plc执行的故障安全闭锁，各层次的闭锁通道相互独立，可以在某层闭锁失效时其他层的闭锁条件能起到对升船机的保护作用，其相对于传统的升船机多一重电气保护措施，增强了升船机系统运行的安全性。
13.2、安全控制站发出的安全保护动作信号，可以直接切断机构动作控制回路；这样能可以在自身或外围元器件或执行机构出现故障时，依然能正确响应并及时切断输出，保证机构设备与人身安全。
附图说明
14.图1为本方案所提供的升船机运行安全控制装置的整体构成示意图。
15.其中，1、安全plc主站，2、安全plc远程i/o站，3、人机交互单元，4、网络通讯单元，5、模拟量模块，6、ssi模块，7、di模块，8、do模块。
16.附图用来提供对本实用新型的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的限制。
具体实施方式
17.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例；基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
18.如图1所示，本实用新型一种升船机运行安全控制装置，包括1套安全plc主站1、若干套安全plc远程i/o站2、人机交互单元3和网络通讯单元4，安全plc主站1包括安全plc可编程逻辑控制器、网络通讯模块、电源模块；安全plc主站1通过网络通讯单元4与安全plc远程i/o站2实现数据交换，进行闭锁逻辑运算与允许状态输出；安全plc主站1通过网络通讯
模块与人机交互单元3实现数据交换；安全plc远程i/o站2包括模拟量模块5、ssi模块6、di模块7、do模块8；安全plc远程i/o站2实时采集升船机运行位置、水位、行程、设备状态信息，并传送至安全plc主站1；安全plc远程i/o站2执行安全plc主站1的运算结果传送至升船机执行机构控制单元，参与执行机构控制单元的控制，保证升船机的安全运行；人机交互单元3实时监测安全plc远程i/o站2采集的状态信息，并对重要的参数进行设置；网络通讯单元4实现安全plc主站1与安全plc远程i/o站2及上位机监控系统的数据交换。
19.其中，安全plc主站1、人机交互单元3、双环网交换机布置在安全控制机柜，通过工业网线连接进行数据交换。安全plc远程i/o站2布置在各现地设备机构控制机柜，通过安全单环网与安全plc主站1连接并进行数据交换。优选方案中，网络通讯单元4包括升船机监控系统双环网交换机和安全单环网交换机，其中双环网交换机实现安全plc主站1与上位机监控系统的数据通讯，安全单环网交换机实现安全plc主站1与安全plc远程i/o站2的数据通讯，独立于升船机运行监控系统，与其它各现地站不建立通讯连接，只通过双环光纤网与上位机建立通讯连接。
20.安全plc远程i/o站2安全信号应直接从监控装置处获得；最终位置信号应从最终位置的限位开关处获得；通航灯的信号状态应由电流监控设备加以监控，并应以开关信号的形式获得；水位应以模拟信号的形式直接由水位测量装置提供。
21.在本方案中，安全plc主站1利用双环网交换机连接至计算机监控系统，在计算机监控系统中属于现地plc机构，凌驾于其他现地控制机构，依靠性能极为可靠的安全型plc及协处理器对运行安全闭锁进行逻辑判断并输出，对于升船机的安全运行拥有“一票否决”的能力。
22.进一步地，安全plc主站1通过建立驱动机构与控制系统之间、控制站与控制站之间的各种联锁关系，判断计算机监控系统能否按照正确的升船机运行流程安全运行。
23.进一步地，安全plc远程i/o站2传递安全信号和紧急停止命令至各现地控制机构，当各现地机构间的联锁状态不能满足安全运行要求时，将立即停止升船机运行。
24.进一步地，安全plc远程i/o站2包括活动桥远程i/o站、上闸首工作闸门远程i/o站、上闸首通航闸门远程i/o站、上厢头远程i/o站、4套驱动装置远程i/o站、下厢头远程i/o站、下闸首工作闸门远程i/o站、下闸首通航闸门远程i/o站。
25.在本方案中，4套驱动装置远程i/o站当检测到只有一套传动装置故障时，允许船厢继续运行，安全输出触点不应切断该驱动装置制动器的控制回路；当有两套及以上传动装置故障时，安全输出触点切断全部制动器的控制回路，同时再切断电动机主回路。4套驱动装置远程i/o站控制机柜上均设置一套紧急停机按钮，紧急停机按钮信号送给相应的驱动装置远程i/o站，当紧急停机按钮作用时，仅停止船厢传动控制站驱动装置设备的当前动作。4套驱动装置远程i/o站控制机柜上均设置一套紧急停机按钮，紧急停机按钮信号送给相应的驱动装置远程i/o站，当紧急停机按钮作用时，仅停止船厢传动控制站驱动装置设备的当前动作，安全plc主站1运算结果输出信号为本地执行机构动作允许信号与紧急停机信号，安全信号接点闭合时允许升船机机构动作运行；安全信号接点断开时，应终止升船机机构动作运行，从而实现保证机构安全、人员安全的情况。
26.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存
在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。
27.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。
28.以上对本实用新型及其实施方式进行了描述，这种描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。总而言之如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。