[发明专利]基于工业无线跳频扩频的可编程系统及部署和控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及的是一种基于工业无线跳频扩频技术的可编程控制工作方式及自动化控制系统及部署和控制方法，尤其是一种基于5GHz跳频扩频工业无线技术的水库、水电站闸门可编程控制工作方式及控制系统。属于工业自动化技术领域。

背景技术

目前，水库、水电站闸门工业测控系统主要采用现地控制与远程控制互为备份的控制方式，如水电站进水口、水轮机出水口的闸门，进水口拦污栅。设备主要以工业控制计算机为核心，现地电气控制设备采用继电器逻辑控制与PLC控制相结合。控制中心与现地测控屏之间主要为现场总线方式或基于工业以太网络的有线通信方式，支持同轴电缆、双绞线和光纤等多种电缆作为传输介质，虽然具有稳定性强，速度快，安全性高等优点，也存在着布线复杂，施工不易，成本较高，维护不便等缺陷。

尤其在水电自动化工业领域中，由于很多地域环境复杂，条件恶劣，有线通信电缆布线困难，维护成本高，有线通信的稳定性与安全性无法得到有效保证。

另外，水库、水电站闸门工业测控系统在需要改变控制方式时，主要通过控制中心调度人员下达指令，由现地工作人员手动操作现场设备的切换开关实现。但当现地工作人员夜间休息或短暂外出不在现场，又需紧急对闸门进行远程控制时，控制中心计算机无法强制切换控制模式转换开关，实现远程控制，对水库、水电站的安全泄洪造成了一定的安全隐患。

发明内容

本发明目的是针对在闸门控制中心与现地测控屏之间在地理上被河流，峡谷隔断，很难实现有线通信时，发明了一套基于工业无线跳频扩频技术的可编程控制工作方式及自动化系统。本发明提供了一种基于5GHz跳频扩频工业无线通信网络平台，将工业无线网络技术应用于可编程控制(PLC)及继电器逻辑控制设备的远程控制，同时提供了远程强制切换控制方式的解决方案，实现了对闸门的远程无线控制、现地PLC自动控制及常规继电器手动控制三种控制方式组成的冗余控制结构。系统正常运行时，三种控制方式的切换由现地工作人员操作控制方式切换开关实现。但当现地工作人员暂时离开岗位或夜间休息，控制方式又处于现地继电器手动或现地PLC自动控制方式时，监控中心上位机可远程强制切换工作方式为远方自动控制方式，由监控中心上位机直接控制现地设备的运行。

本发明为实现上述目的，采用如下技术方案：

本发明基于工业无线跳频扩频技术的可编程控制系统，包括闸门子系统和N个现场无线接入设备，其中闸门子系统由N个无线接入点AP以及工业一体化监控主机组成，现场无线接入设备都包括无线客户端模块ST、通信处理器模块和现地测控单元，无线接入点通过混合连接器(IP65)接入工业以太网互联与工业一体化监控主机互联；无线客户端模块ST分别通过混合连接器(IP65)接入工业以太网，并连接所对应的通信处理器模块，进而与现地测控单元实现互联通信。

所述现地测控单元包括PLC控制电路、LCD触摸显示屏、电动机控制回路、液压启闭机、继电器逻辑控制电路、闸门开度传感器、闸门荷重传感器、无线客户端ST和24VDC直流电源；液压启闭机的输出端分别接PLC控制电路以及继电器逻辑控制电路的一个输入端，PLC控制电路的一个输入/输出端分别与继电器逻辑控制电路的一个输出/输入端连接，闸门开度传感器与闸门荷重传感器的输出端分别接PLC控制电路的一个输入端，电动机控制回路的输出端接液压启闭机的输入端，PLC控制电路和继电器逻辑控制电路的一个输出端分别接电动机控制回路的输入端，PLC另外一个输出/输入端分别接LCD触摸显示屏的输入输/出端，PLC控制电路通过通信处理器模块CP341-1接入工业以太网与无线客户端模块ST连接，24VDC直流电源分别接PLC控制电路、LCD触摸显示屏、电动机控制回路、继电器逻辑控制回路以及、无线客户端模块ST的输入端。

基于工业无线跳频扩频技术的可编程部署方法包括如下步骤：

1)部署闸门监控子系统于闸门集中监控中心：

所述闸门子系统由N个无线接入点AP以及工业一体化监控主机组成，无线接入点通过混合连接器(IP65)接入工业以太网互联与工业一体化监控主机互联，无线接入点AP负责协议的转换，包括物理层协议和数据链路层协议的转换，上传数据和命令、下行数据和命令的转发，其中N为大于1的自然数；

2)部署N个现场无线接入设备：

每个现场无线接入设备都包括无线客户端模块ST，无线客户端模块ST分别通过混合连接器(IP65)接入工业以太网，并连接所对应的通信处理器模块，进而与现地测控单元实现互联通信；

3)部署现地测控单元LCU及其执行元件：