巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构的制作方法

1.本实用新型涉及水电站大坝网络结构领域，特别是一种巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构。


背景技术：

2.水电站的闸坝控制系统一般包括大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统、大坝渗漏排水系统等闸坝子控制系统。目前一般这些闸坝子控制系统与大坝监控系统连接采取双星型或者总线结构连接，并采取监控系统硬接线为主的监控方式。巨型水电站大坝坝体较大且大坝本身内部结构复杂，其闸坝控制系统具有分布比较广，各个控制系统与大坝监控系统设备距离比较远的特点。使用双星型或者总线结构连接存在长距离光缆敷设的问题，光缆使用量较大。如果使用总线结构，则存在系统可靠性比较低的问题。使用硬接线为主控制方式存在使用电缆量和plc模块数量比较大的问题，不利于降低建设成本和后期维护成本。


技术实现要素：

3.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构，可以增强大坝控制系统的可靠性，减少plc模块数量和电缆敷设长度。
4.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
5.巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构，包括闸坝控制系统环型网络和大坝监控系统环型网络；
6.闸坝控制系统环型网络由a网环网交换总机、b网环网交换总机以及多个a网环网交换机、b网环网交换机连接组成， a网环网交换总机和多个a网环网交换机循环通讯连接成环形，b网环网交换总机和多个b网环网交换机循环通讯连接成环形，每个a网环网交换机和b网环网交换机之间连接一个闸坝子控制系统，闸坝子控制系统包括大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统和大坝深孔水封控制系统；
7.大坝监控系统环型网络包括相互冗余的a套大坝监控系统cpu和b套大坝监控系统cpu，以及大坝深孔远程io子站、大坝表孔远程io子站、大坝泄洪洞远程io子站和大坝渗漏排水远程io子站循环连接组成环形网络；
8.大坝深孔远程io子站、大坝表孔远程io子站、大坝泄洪洞远程io子站和大坝渗漏排水远程io子站分别与大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统和大坝深孔水封控制系统通讯连接。
9.上述的a套大坝监控系统cpu和b套大坝监控系统cpu均与a网环网交换总机、b网环网交换总机通讯连接。
10.本实用新型提供的一种巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构，通过相互冗余的a/b套cpu，提高网络系统的可靠性，且通过环形的网络结构，保证即使其中
一个节点发生故障，也有由另外的环形网络传递信息，且较少了plc模块数量和线缆的敷设长度，大大节省了成本和减少了维修量。
附图说明
11.下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明：
12.图1为本实用新型的网络结构图。
具体实施方式
13.如图1中所示，巨型水电站闸坝控制系统和大坝监控系统环形网络结构，包括闸坝控制系统环型网络和大坝监控系统环型网络；
14.闸坝控制系统环型网络由a网环网交换总机、b网环网交换总机以及多个a网环网交换机、b网环网交换机连接组成， a网环网交换总机和多个a网环网交换机循环通讯连接成环形，b网环网交换总机和多个b网环网交换机循环通讯连接成环形，每个a网环网交换机和b网环网交换机之间连接一个闸坝子控制系统，闸坝子控制系统包括大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统和大坝深孔水封控制系统；
15.大坝监控系统环型网络包括相互冗余的a套大坝监控系统cpu和b套大坝监控系统cpu，以及大坝深孔远程io子站、大坝表孔远程io子站、大坝泄洪洞远程io子站和大坝渗漏排水远程io子站循环连接组成环形网络；
16.大坝深孔远程io子站、大坝表孔远程io子站、大坝泄洪洞远程io子站和大坝渗漏排水远程io子站分别与大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统和大坝深孔水封控制系统的关键设备通过硬接线连接。
17.上述的a套大坝监控系统cpu和b套大坝监控系统cpu均与a网环网交换总机、b网环网交换总机通讯连接。
18.闸坝控制系统环型网络与大坝监控系统通讯环型网络为相互冗余的a/b双环网，大坝监控系统相互冗余的a套cpu 和b套cpu分别和安装在大坝监控系统盘柜内的a网环网交换机、b网环网交换机通过网线相互连接；大坝监控系统盘柜内的a网环网交换机分别通过光纤按物理位置由近及远再由远及近的原则与大坝深孔控制系统、大坝表孔控制系统、大坝泄洪洞启闭机控制系统、大坝渗漏排水控制系统等闸坝子控制系统的a网环网交换机相连形成环网。同理大坝监控系统盘柜内的b网环网交换机也按照上述的连接顺序通过光纤实现环网连接，整个环网及相关系统通讯方式采取基于以太网的modbus tcp 协议，该网络为监控系统主用监控网络，监控系统采用以网络通讯为主的方式对闸坝控制系统下达所有控制命令，闸坝控制系统接到命令后由自身plc对设备进行控制；同时闸坝控制系统通过通讯的方式将所有设备状态上送到监控系统。
19.大坝监控系统环型网络为单环网，由相互冗余的a套cpu 和b套cpu,及其大坝深孔远程io子站、大坝表孔远程io子站、大坝泄洪洞远程io子站、大坝渗漏排水远程io子站由近及远再由远及近的原则环型光纤连接，通讯方式采取基于以太网的modbus tcp 协议，其远程io子站与对应闸坝控制系统关键设备采取硬接线直连的方式，监控系统可以作为后备监控绕过闸坝控制系统直接对关键设备进行控制并监视其重要状态。
20.本技术方案就有如下有益效果：
21.1）闸坝控制系统环型网络作为主用监控网络采取双环网冗余网络结构，双重冗余网络安全可靠性极强。环网线路单点故障整个网络依然可以正常通讯；当主用环网发生故障通讯故障时，系统自动切除该环网的通讯并切换到备用环网，双环网保证即使其中一条环网发生多点故障时整个系统依然可以通过另一条环网进行通讯。
22.2）在主用监控网络瘫痪的极端条件下，大坝监控系统可以作为后备控制网络绕过闸坝控制系统直接对关键设备通过硬接线进行控制并监视其重要状态，提高了整个系统的可靠性。
23.3）大坝监控系统对闸坝控制系统的监控采用通讯为主的监控方式与硬接线为主的控制方式相比，使用plc模块数量和连接电缆数量都大大减少，有利于建设成本的降低和减少后期维护量。
24.4）大坝监控系统采用互为冗余的a/b套cpu,如果其中一套cpu损坏，另一套cpu可以实现毫秒级无扰切换，系统安全性和稳定性高。
25.5）即使子系统与监控系统通讯中断，子系统支持现地操作功能，设备仍在可控范围内。
26.6）整个环网及相关系统通讯方式采取基于以太网的modbus tcp 协议，不需要进行数据转换，提高了通讯效率和通讯速度。使用支持光纤传输的modbus tcp协议解决了远距离系统与监控通讯问题。
27.7）针对巨型水电站存在大坝坝体较大且内部结构复杂，闸坝控制系统具有分布比较广，各个控制系统与大坝监控系统设备距离比较远的特点，采用环网的连接方式较总线结构和星型可以在保证安全可靠性的同时大大减少电缆敷设量，有利于建设成本的降低和减少后期维护量。