一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统的制作方法

本文件涉及电气控制技术领域，尤其涉及一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统。

背景技术：

目前，电缆摆杆主要用来水平支撑控制系统及安全系统的部分电缆及插头。设计电缆摆杆电气系统可以实现摆杆摆开、摆回，应答信号自动返回的功能。因此，对控制电气系统具有以下要求：控制信号到达后，电缆摆杆可顺序摆开或同时摆开，摆杆由水平转到垂直位置时间不大于10s；可实现应急远控摆杆同时或单根的展开和摆开；为方便观察考虑，需设计体积小、方便携带的近控盒；摆杆需要变动安装位置，可适应不同工位工况情况；系统安全可靠。

然而，现有的摆杆控制电气系统无法满足上述要求，仍存在改进的空间。

技术实现要素：

本说明书一个或多个实施例的目的是提供一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统，以提高系统可靠性及维修性、互换性。

为解决上述技术问题，本说明书一个或多个实施例是这样实现的：

第一方面，提出了一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统，包括：中控柜、近控制柜、远控柜、控制软件及其它电气元件；

其中，所述远控柜与所述近控柜通过光纤连接，实现实时监测及应急远控控制；所述中控柜中包括：发控台以及与所述发控台连接的继电器柜；所述近控柜与所述中控柜的继电器柜相连；所述其它电气元件包括：电磁阀、限位开关、压力传感器，分别与所述近控柜相连；通过近控柜控制相关被控对象完成摆杆动作、反馈摆杆到位信号、采集压力信息、上传系统信息。

可选地，其中，连接近控柜的电磁阀、限位开关、压力传感器、发控台信号均为双点双线输入，并经过隔离栅或继电器实现全通路隔离设计，面板上的按钮实现电磁阀单点控制、单根摆杆控制、所有摆杆同时下摆的自动流程控制；通过近控柜内冗余plc模块控制摆杆动作的相关被控对象完成摆杆动作、反馈摆杆到位信号、采集压力信息、上传系统信息。

可选地，远控柜通过单模光纤与近控柜连接，实现实时监测及应急远控控制；远控柜安装嵌入式显控单元，安装上位机软件实现控制功能，并配备便携手持显控单元安装上位机软件与近控柜连接，满足不同位置区域的监测控制需求。

可选地，采用非接触式、非平齐感应检测传感器，以球面半径检测，同时设置双侧冗余检测点，任意一侧传感器触发即判定信号触发。

可选地，其中，所述近控柜包括：冗余plc模块、交换机、冗余直流电源、继电器、隔离栅；

所述冗余plc模块为控制系统的核心模块，基于近控模式时，由近控柜上按键开关控制摆杆动作的相关被控对象完成摆杆动作，反馈摆杆到位信号，并可在便携显控单元上完成控制摆杆动作，监测气源压力；所述冗余直流电源用于为继电器、隔离栅供电；基于plcdo模块驱动能力的限制，通过继电器板进行功率放大，以满足电磁阀等设备的控制功率要求；所述隔离栅将近控柜内部信号与外部传感器信号进行隔离及分流。

可选地，远控柜与近控柜使用光纤进行通信，面板上安装嵌入式显控单元，安装上位机软件实现摆杆控制功能，该显控单元支持触摸屏控制和按键控制两种控制方式。

可选地，摆杆上位机软件通过网线连接到plc总线上，通过网络总线与主备plc进行通信，实现控制指令发送和对主控plc发出的数字量、模拟量信息进行解析，对摆杆动作实现控制和监控；

运行于摆杆电气系统远控柜嵌入式显控单元和便携式手持显控单元中，两台显控单元均通过上位机软件进行控制，两台显控单元均具备控制及显示功能，且两台显控单元中的上位机软件状态需具备状态同步功能，保证其状态保持一致，即当通过其中一个上位机软件进行控制操作时，其按钮开关的状态需及时同步到另一个监控软件上。

可选地，电缆网主要为摆杆近控柜与配气箱、限位开关和便携显控单元，近控柜与发控台继电器柜，远控柜和近控柜之间制作的配套电缆。

可选地，摆杆控制系统采用上、下位机的控制方案；

上位机使用基于qt编写的软件，完成控制指令下达、各运行参数的显示、报警、数据处理功能；下位机采用plc实现控制策略，控制电磁阀完成控制流程，采集摆杆到位信号、油源压力；

上位机通过qt编写的上位机软件与控制柜进行通信，通过控制电磁阀开关，进而控制气缸伸缩，完成摆杆的升举和下摆功能，并能显示各气缸动作状态、摆杆摆开位置。

可选地，本地操作和远程控制切换通过主控柜上的远近控选择开关实现；电气柜与上位机之间通过基于以太网的modbus/tcp协议进行连接。

由以上本说明书一个或多个实施例提供的技术方案可见，按照要求满足远近控下的多个摆杆升举控制、快速自动回落控制及状态同步监测，采用手持显示屏、固定显示屏、操作面板及远端快速一键式回落，四种控制方式。能快速切换适应不同工位工况下的控制需求，全系统冗余控制技术，防爆设计，提高可靠性，针对不同位置控制对象，全隔离通路控制技术，减少设备耦合，提高维护及互换性。

附图说明

为了更清楚地说明本说明书一个或多个实施例或现有技术中的技术方案，下面将对一个或多个实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本说明书实施例提供的一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统结构示意图。

图2是本说明书实施例提供的一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统中近控柜的结构示意图。

图3是本说明书的一个实施例提供的plc模块的结构示意图。

图4是本说明书的一个实施例提供的plc冗余接线示意图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本说明书中的技术方案，下面将结合本说明书一个或多个实施例中的附图，对本说明书一个或多个实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的一个或多个实施例仅仅是本说明书一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本说明书中的一个或多个实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本文件的保护范围。

针对电缆摆杆控制方式及高可靠性的要求，提供一种电气系统设计方案，解决多模式控制和不同工位工况控制问题，并通过全系统冗余控制技术、防爆设计、全隔离通路控制技术，提高了系统可靠性及维修性、互换性。具体可以体现为以下功能：信号指示，既能在近控柜面板又能在远控柜面板对摆杆的工作状态和下摆到位信号进行检测与指示；自动控制，能根据发控设备下达的“下摆信号”自动控制脱落插头的脱落和所有摆杆的下摆，成功完成以后给发控系统回复“回指”信号，并切断摆杆的电源；手动控制，能通过近控柜面板开关按钮控制每根摆杆的下摆、举升或悬停，用于摆杆的安装调试和功能测试检查；应急控制，在自动控制失败的情况下可通过远控柜控制每根摆杆的下摆、举升或悬停，便于特殊情况的应急处理。

参照图1所示，为本说明书实施例提供的一种基于光纤的多模式冗余摆杆控制电气系统结构示意图，包括：中控柜、近控制柜、远控柜、控制软件及其它电气元件；

其中，所述远控柜与所述近控柜通过光纤连接，实现实时监测及应急远控控制；所述中控柜中包括：发控台以及与所述发控台连接的继电器柜；所述近控柜与所述中控柜的继电器柜相连；所述其它电气元件包括：电磁阀、限位开关、压力传感器，分别与所述近控柜相连；通过近控柜控制相关被控对象完成摆杆动作、反馈摆杆到位信号、采集压力信息、上传系统信息。

进一步，连接近控柜的电磁阀、限位开关、压力传感器、发控台信号均为双点双线输入，并经过隔离栅或继电器实现全通路隔离设计，面板上的按钮实现电磁阀单点控制、单根摆杆控制、所有摆杆同时下摆的自动流程控制；通过近控柜内冗余plc模块控制摆杆动作的相关被控对象完成摆杆动作、反馈摆杆到位信号、采集压力信息、上传系统信息。

可选地，远控柜通过单模光纤与近控柜连接，实现实时监测及应急远控控制；远控柜安装嵌入式显控单元，安装上位机软件实现控制功能，并配备便携手持显控单元安装上位机软件与近控柜连接，满足不同位置区域的监测控制需求。

具体地，采用非接触式、非平齐感应检测传感器，以球面半径检测，同时设置双侧冗余检测点，任意一侧传感器触发即判定信号触发。

可选地，其中，所述近控柜包括：冗余plc模块、交换机、冗余直流电源、继电器、隔离栅；所述冗余plc模块为控制系统的核心模块，基于近控模式时，由近控柜上按键开关控制摆杆动作的相关被控对象完成摆杆动作，反馈摆杆到位信号，并可在便携显控单元上完成控制摆杆动作，监测气源压力；所述冗余直流电源用于为继电器、隔离栅供电；基于plcdo模块驱动能力的限制，通过继电器板进行功率放大，以满足电磁阀等设备的控制功率要求；所述隔离栅将近控柜内部信号与外部传感器信号进行隔离及分流。

可选地，远控柜与近控柜使用光纤进行通信，面板上安装嵌入式显控单元，安装上位机软件实现摆杆控制功能，该显控单元支持触摸屏控制和按键控制两种控制方式。

可选地，摆杆上位机软件通过网线连接到plc总线上，通过网络总线与主备plc进行通信，实现控制指令发送和对主控plc发出的数字量、模拟量信息进行解析，对摆杆动作实现控制和监控；

运行于摆杆电气系统远控柜嵌入式显控单元和便携式手持显控单元中，两台显控单元均通过上位机软件进行控制，两台显控单元均具备控制及显示功能，且两台显控单元中的上位机软件状态需具备状态同步功能，保证其状态保持一致，即当通过其中一个上位机软件进行控制操作时，其按钮开关的状态需及时同步到另一个监控软件上。

可选地，电缆网主要为摆杆近控柜与配气箱、限位开关和便携显控单元，近控柜与发控台继电器柜，远控柜和近控柜之间制作的配套电缆。

可选地，摆杆控制系统采用上、下位机的控制方案；

上位机使用基于qt编写的软件，完成控制指令下达、各运行参数的显示、报警、数据处理功能；下位机采用plc实现控制策略，控制电磁阀完成控制流程，采集摆杆到位信号、油源压力；

上位机通过qt编写的上位机软件与控制柜进行通信，通过控制电磁阀开关，进而控制气缸伸缩，完成摆杆的升举和下摆功能，并能显示各气缸动作状态、摆杆摆开位置。

可选地，本地操作和远程控制切换通过主控柜上的远近控选择开关实现；电气柜与上位机之间通过基于以太网的modbus/tcp协议进行连接。

进一步，近控柜主要由冗余plc模块、交换机、冗余直流电源、继电器、隔离栅等功能模块组成，如图2所示。

1)冗余plc模块：冗余plc模块为控制系统的核心。基于近控模式时，由近控柜上按键开关控制摆杆动作的相关被控对象完成摆杆动作，反馈摆杆到位信号。并可在便携显控单元上完成控制摆杆动作，监测气源压力。冗余plc模块架构如图3所示，冗余接线方式如图4所示。

2)27v可调直流电源：为继电器、隔离栅等设备供电。

3)继电器板：由于plcdo模块驱动能力的限制，通过继电器板进行功率放大，以满足电磁阀等设备的控制功率要求；

4)隔离栅：将近控柜内部信号与外部传感器信号进行隔离及分流，提升系统的安全性及可靠性。

再进一步分析，远控柜与近控柜使用光纤进行通信。前面板上安装嵌入式显控单元，安装上位机软件实现摆杆控制功能。该显控单元支持触摸屏控制和按键控制两种控制方式。摆杆上位机软件通过网线连接到plc总线上，通过网络总线与主备plc进行通信，实现控制指令发送和对主控plc发出的数字量、模拟量信息进行解析，对摆杆动作实现控制和监控。运行于摆杆电气系统远控柜嵌入式显控单元和便携式手持显控单元中，两台显控单元均可通过上位机软件进行控制，两台显控单元均具备控制及显示功能，但要求两台显控单元中的上位机软件状态需具备状态同步功能，保证其状态保持一致，即当通过其中一个上位机软件进行控制操作时，其按钮开关等状态需及时同步到另一个监控软件上。

本说明书实施例中电缆网主要为摆杆近控柜与配气箱、限位开关和便携显控单元，近控柜与发控台继电器柜，远控柜和近控柜之间制作的配套电缆，包括网线、光纤等。

在软件方面，摆杆控制系统采用上、下位机的控制方案。上位机使用基于qt编写的软件，完成控制指令下达、各运行参数的显示、报警、数据处理功能；下位机采用plc实现控制策略，控制电磁阀完成控制流程，采集摆杆到位信号、油源压力等参数。上位机通过qt编写的上位机软件可以与控制柜进行通信，通过控制电磁阀开关，进而控制气缸伸缩，完成摆杆的升举和下摆功能，并能显示各气缸动作状态、摆杆摆开位置等参数。本地操作和远程控制切换通过主控柜上的远近控选择开关实现。电气柜与上位机之间通过基于以太网的modbus/tcp协议进行连接。

通过上述技术方案，按照要求满足远近控下的多个摆杆升举控制、快速自动回落控制及状态同步监测，采用手持显示屏、固定显示屏、操作面板及远端快速一键式回落，四种控制方式。能快速切换适应不同工位工况下的控制需求，全系统冗余控制技术，防爆设计，提高可靠性，针对不同位置控制对象，全隔离通路控制技术，减少设备耦合，提高维护及互换性。

总之，以上所述仅为本说明书的较佳实施例而已，并非用于限定本说明书的保护范围。凡在本说明书的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本说明书的保护范围之内。

上述一个或多个实施例阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。一种典型的实现设备为计算机。具体的，计算机例如可以为个人计算机、膝上型计算机、蜂窝电话、相机电话、智能电话、个人数字助理、媒体播放器、导航设备、电子邮件设备、游戏控制台、平板计算机、可穿戴设备或者这些设备中的任何设备的组合。

计算机可读介质包括永久性和非永久性、可移动和非可移动媒体可以由任何方法或技术来实现信息存储。信息可以是计算机可读指令、数据结构、程序的模块或其他数据。计算机的存储介质的例子包括，但不限于相变内存(pram)、静态随机存取存储器(sram)、动态随机存取存储器(dram)、其他类型的随机存取存储器(ram)、只读存储器(rom)、电可擦除可编程只读存储器(eeprom)、快闪记忆体或其他内存技术、只读光盘只读存储器(cd-rom)、数字多功能光盘(dvd)或其他光学存储、磁盒式磁带，磁带磁磁盘存储或其他磁性存储设备或任何其他非传输介质，可用于存储可以被计算设备访问的信息。按照本文中的界定，计算机可读介质不包括暂存电脑可读媒体(transitorymedia)，如调制的数据信号和载波。

还需要说明的是，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、商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、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。

上述对本说明书特定实施例进行了描述。其它实施例在所附权利要求书的范围内。在一些情况下，在权利要求书中记载的动作或步骤可以按照不同于实施例中的顺序来执行并且仍然可以实现期望的结果。另外，在附图中描绘的过程不一定要求示出的特定顺序或者连续顺序才能实现期望的结果。在某些实施方式中，多任务处理和并行处理也是可以的或者可能是有利的。