(12)实用新型专利
(10)授权公告号(10)授权公告号 CN 204705828 U (45)授权公告日(45)授权公告日 2015.10.14
(21)申请号 201520425488.2(22)申请日 2015.06.19
(73)专利权人长江三峡通航管理局
地址443100 湖北省宜昌市三峡坝区河口专利权人中船重工（武汉）凌久电气有限公
司(72)发明人金锋 吴鹏 屈斌 齐俊麟
郑卫力 王福东 杨柳 王迪赵明 王婷婷 潘诚(74)专利代理机构宜昌市三峡专利事务所
42103
代理人吴思高(51)Int.Cl.
G05B 17/02(2006.01)
(54)实用新型名称
一种升船机运行仿真系统(57)摘要
一种升船机运行仿真系统，包括操作员仿真单元、现地仿真控制单元、管理单元，所述操作员仿真单元、现地仿真控制单元、管理单元相互之间通过工业以太网连接，并进行实时数据交换。所述操作员仿真单元包括第一主机、第一显示器、设置在控制柜上的按钮、设置在控制柜上的指示灯，第一主机连接第一显示器。所述现地仿真控制单元包括可编程逻辑控制器、直流电源、以太网交换机、设置在控制柜上的触摸屏。所述管理单元包括第二主机、第二显示器，第二主机连接第二显示器。本实用新型一种升船机运行仿真系统，该系统为升船机运行工艺流程优化和机构安全运行提供模拟测试平台，评估其可行性和合理性，为实际升船机控制系统的改进提供依据。 C N 2 0 4 7 0 5 8 2 8 U权利要求书1页 说明书3页 附图2页
CN 204705828 U
权 利 要 求 书
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1.一种升船机运行仿真系统，包括操作员仿真单元（1）、现地仿真控制单元（2）、管理单元（3），其特征在于，所述操作员仿真单元（1）、现地仿真控制单元（2）、管理单元（3）相互之间通过工业以太网（7）连接，并进行实时数据交换；所述操作员仿真单元（1）包括第一主机（4）、第一显示器（5）、设置在控制柜上的按钮（13）、设置在控制柜上的指示灯（14），第一主机（4）连接第一显示器（5）；所述现地仿真控制单元（2）包括可编程逻辑控制器（8）、以太网交换机（10）、设置在控制柜上的触摸屏（6）；所述管理单元（3）包括第二主机（11）、第二显示器（12），第二主机（11）连接第二显示器（12）；所述第一主机（4）、第二主机（11）、触摸屏（6）、可编程逻辑控制器（8）相互之间通过以太网交换机（10）连接，可编程逻辑控制器（8）连接所述按钮（13）、所述指示灯（14）。
2.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器（8）的信号采集模块分别与所述第一主机（4）、所述触摸屏（6）、所述第二主机（11）、所述按钮（13）连接。
3.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器（8）的信号输出端与所述第一主机（4）、所述触摸屏（6）、所述指示灯（14）连接。
4.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述可编程逻辑控制器（8）连接直流电源（9）。
5.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述操作员仿真单元（1）用于模拟升船机集控系统的运行流程显示，控制命令下发。
6.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述现地仿真控制单元（2）的触摸屏（6），用于模拟现地控制柜和动力柜的操作；以及显示子站的机构动作详细信息和参数。
7.根据权利要求1所述一种升船机运行仿真系统，其特征在于，所述管理单元（3）用于模拟实际运行条件、设备的状态和机构动作。
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说 明 书
一种升船机运行仿真系统
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技术领域
[0001]
本实用新型一种升船机运行仿真系统，涉及升船机管理维护领域。
背景技术
升船机运行工艺繁琐，设备数量和种类繁多，机构动作复杂，管理维护难度和运行风险也相对较高。在现场运行时，研究设备机构动作和优化运行工艺流程试验风险较大。[0003] 如：三峡升船机最大提升高度113m，船厢总重15500t，是目前世界上最大的升船机。其设备设施种类繁多、技术复杂，各设备与土建之间，以及各设备之间有着高精度的配合关系；运行控制流程复杂、环节众多，各步序之间有严格的逻辑闭锁关系；运行安全要求高，在设备故障、闭锁条件不满足等故障情况，以及船厢完全失水、船厢室进水、对接状态船厢沉船、运行中地震等事故工况下都要保障升船机整体安全。[0004] 三峡升船机上游通航水位变幅30m，上游最大涌浪高±0.5m；下游通航水位变幅11.8m，下游最大水位变率±0.5m/h，下游最大涌浪高±0.5m。通航水位条件非常复杂，给船厢与闸首的对接和船厢误载水深的控制带来很大困难。[0005] 三峡升船机设计船型（单船）吃水达2.78m，而船厢水深3.5m，富裕水深较小；船厢断面系数约1.6，阻塞效应十分明显。船舶超吃水、超速极易发生触底事故，运行安全风险较大。
[0006] 综上所述，三峡升船机运行管理难度和运行风险很高，且无管理经验可供借鉴。而在现有条件下，只能通过现场试运行研究设备机构动作和工艺流程，通过实际操作进行培训，试验风险较大。
[0002]
发明内容
本实用新型一种升船机运行仿真系统，该系统为升船机运行工艺流程优化和机构安全运行提供模拟测试平台，评估其可行性和合理性，为实际升船机控制系统的改进提供依据。
[0008] 本实用新型所采用的技术方案是：[0009] 一种升船机运行仿真系统，包括操作员仿真单元、现地仿真控制单元、管理单元，所述操作员仿真单元、现地仿真控制单元、管理单元相互之间通过工业以太网连接，并进行实时数据交换。所述操作员仿真单元包括第一主机、第一显示器、设置在控制柜上的按钮、设置在控制柜上的指示灯，第一主机连接第一显示器。所述现地仿真控制单元包括可编程逻辑控制器、直流电源、以太网交换机、设置在控制柜上的触摸屏。所述管理单元包括第二主机、第二显示器，第二主机连接第二显示器。所述第一主机、第二主机、触摸屏、可编程逻辑控制器相互之间通过以太网交换机连接。可编程逻辑控制器连接所述按钮、所述指示灯。
[0007]
所述可编程逻辑控制器的信号采集模块分别与所述第一主机、所述触摸屏、所述第二主机、所述按钮连接。
[0011] 所述可编程逻辑控制器的信号输出端与所述第一主机、所述触摸屏、所述指示灯
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说 明 书
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连接。
所述可编程逻辑控制器连接直流电源。
[0013] 所述操作员仿真单元用于模拟升船机集控系统的运行流程显示，控制命令下发。[0014] 所述现地仿真控制单元的触摸屏，用于模拟现地控制柜和动力柜的操作；以及显示子站的机构动作详细信息和参数。
[0015] 所述管理单元用于模拟实际运行条件、设备的状态和机构动作。[0016] 本实用新型一种升船机运行仿真系统，技术效果如下：[0017] 1）、管理单元：能根据运行状态自动模拟产生运行过程中的机构动作信号；可实现参数设置功能，模拟改变升船机运行工况，可配合操作员仿真单元，指导工艺研究和流程优化。
[0018] 2）、操作员仿真单元完成升船机集控系统的运行流程显示，控制命令下发，以及工艺研究和指导操作人员完成操作。[0019] 3）、触摸屏可模拟所有现地控制柜和动力柜的操作，并显示原现地触摸屏主要内容，可指导操作人员完成现地操作。[0020] 4）、可编程控制器自动调用相应机构的动作程序，实现机构动作的模拟，并在操作员仿真单元与触摸屏上进行监控与状态显示。[0021] 5）、该系统数据采集和画面显示完整全面，包括泵站电机、油缸行程、到位信号、执行情况、报警显示等。
[0012]
附图说明
图1是本实用新型系统的组成示意图；
[0023] 图2是本实用新型系统的模块连接示意图；[0024] 图3是本实用新型系统的连接示意图。
[0022]
具体实施方式
[0025] 如图1~图3所示，一种升船机运行仿真系统，包括操作员仿真单元1、现地仿真控制单元2、管理单元3，所述操作员仿真单元1、现地仿真控制单元2、管理单元3相互之间通过工业以太网7连接，并进行实时数据交换，模拟升船机正常运行工艺流程。[0026] 所述操作员仿真单元1包括第一主机4、第一显示器5、设置在控制柜上的按钮13、设置在控制柜上的指示灯14，第一主机4连接第一显示器5。[0027] 所述现地仿真控制单元2包括可编程逻辑控制器8、直流电源9、以太网交换机10、设置在控制柜上的触摸屏6。
[0028] 所述管理单元3包括第二主机11、第二显示器12，第二主机11连接第二显示器12。
[0029] 所述第一主机4、第二主机11、触摸屏6、可编程逻辑控制器8相互之间通过以太网交换机10连接。
所述第一主机4、第二主机11各采用1台HP Z420高性能工作站。
[0031] 所述第一显示器5、第二显示器12各采用2台HP w2271 LED 显示器。[0032] 所述触摸屏6采用2台AB 2711P-T10C15D2 10\"彩色触摸屏。
[0030]
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所述可编程控制器8采用1套AB ControlLogix PLC。[0034] 所述直流电源9采用1台明纬SP-500-24（24V，10A）工业级直流电源。[0035] 所述可编程逻辑控制器8的信号采集模块分别与所述第一主机4、所述触摸屏6、所述第二主机11、所述按钮13连接。所述可编程逻辑控制器8的信号输出端与所述第一主机4、所述触摸屏6、所述指示灯14连接。所述可编程逻辑控制器8连接直流电源9。[0036] 操作员仿真单元1用于模拟升船机集控系统的运行流程显示，控制命令下发。[0037] 现地仿真控制单元2的触摸屏6，用于模拟现地控制柜和动力柜的操作；以及显示子站的机构动作详细信息和参数。
[0038] 管理单元3用于模拟实际运行条件、设备的状态和机构动作。[0039] 如图2、3所示，操作员仿真单元1、触摸屏6发出控制指令后，可编程逻辑控制器8采集到控制指令发出，调用相应机构动作程序，仿真控制各现地子站控制柜中开关、接触器，实现对闸、阀、主拖动系统及液压启闭机系统的仿真控制，再将执行结果反馈至管理单元3、操作员仿真单元1和触摸屏6，进行实时监控与显示。同时管理单元3接到动作指令后，模拟产生升船机控制系统外部动作的传感器检测信息、运行参数、动作信息，模拟系统需要的I/O信号，模拟机构动作。操作员仿真单元1与可编程逻辑控制器8共同完成流程步序与闭锁逻辑控制，进而完成升船机上、下行等流程。操作员仿真单元1、触摸屏6可指导操作人员进行集控和现地操作，管理单元3可以改变运行过程中的参数，制造不同工况、触发不同故障、屏蔽闭锁关系，以达到指导工艺流程研究和优化的目的。
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说 明 书 附 图
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图 2
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说 明 书 附 图
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