專利名稱：通用一體化遠(yuǎn)程測控終端的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及工業(yè)自動(dòng)化采集控制設(shè)備，尤其是組成工業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng)(SCADA系統(tǒng))的主要設(shè)備—遠(yuǎn)程測控終端RTU。
遠(yuǎn)程測控終端RTU在工業(yè)監(jiān)測控制系統(tǒng)SCADA中起者重要的作用，采集、控制、通訊功能是它的基本功能。由于遠(yuǎn)程測控終端RTU經(jīng)常工作在野外，因此用戶對它的性能有很高的要求。
目前，國內(nèi)國外廠商生產(chǎn)的遠(yuǎn)程測控終端RTU主要分為兩大類組合型和固定型。
組合型遠(yuǎn)程測控終端RTU是通過模塊組合集成而成的，模塊種類一般有主控模塊、I/O信號輸入輸出模塊、電源模塊、通訊模塊等。這種類型的遠(yuǎn)程測控終端RTU沒有固定的形式，一般是用戶提出功能要求，由系統(tǒng)集成商選擇模塊、選擇結(jié)構(gòu)形式集成而成。模塊可以是自產(chǎn)的，也可以從專業(yè)的模塊生產(chǎn)廠家購買。這種類型的遠(yuǎn)程測控終端RTU具有靈活多變的特點(diǎn)，可以根據(jù)用戶不同的要求進(jìn)行不同的組合。但也正因?yàn)槿绱耍茈y形成固定的模式，很難具有固定的產(chǎn)品型號，為用戶的選型、應(yīng)用帶來了麻煩。另外這類遠(yuǎn)程測控終端RTU的應(yīng)用涉及到多方面的因素，如用戶的因素、系統(tǒng)集成商的因素、模塊生產(chǎn)廠家的因素，所以產(chǎn)品質(zhì)量不易控制。
固定型遠(yuǎn)程測控終端RTU是使用固定電路封裝而成的，電路一般包括主控電路、I/O信號輸入輸出接口電路、通訊接口電路等。目前市場上大多這類遠(yuǎn)程測控終端RTU產(chǎn)品不具備電源電路和通訊電路。此類型的遠(yuǎn)程測控終端RTU產(chǎn)品具有固定的I/O信號輸入輸出接口數(shù)量，具有固定的產(chǎn)品型號，體積小、重量輕，使用起來比較方便。但由于它們的I/O信號輸入輸出接口固定，因此適應(yīng)面比較窄，應(yīng)用領(lǐng)域有限，一般應(yīng)用于專用場合。另外此類產(chǎn)品由于缺少電源和通訊部分，因此不能直接在現(xiàn)場使用，還需要選擇電源和通訊模塊進(jìn)行組合。
綜上所述，目前市場上的遠(yuǎn)程測控終端RTU產(chǎn)品都存在一定缺陷，在很多方面有待改進(jìn)。
本實(shí)用新型遠(yuǎn)程測控終端包括主控電路、I/O信號輸入輸出電路、顯示電路、通訊電路、電源電路、I/O信號輸入輸出接口母板、顯示板、鍵盤板、通訊接口、復(fù)位按鍵、保險(xiǎn)、接線端子等。其中I/O信號輸入輸出電路有8種類型4通道模擬量輸入、8通道模擬量輸入、4通道數(shù)字量輸入、8通道數(shù)字量輸入、4通道數(shù)字量輸出、8通道數(shù)字量輸出、2通道模擬量輸出、4通道模擬量輸出，通過它們的組合可形成不同點(diǎn)數(shù)的輸入或輸出。通訊電路有8種類型RS232、RS485、無線Modem、專線Modem、撥號Modem、短距離無線收發(fā)器、無線撥號收發(fā)器、網(wǎng)卡。
主控電路是遠(yuǎn)程測控終端RTU的核心，它控制整個(gè)遠(yuǎn)程測控終端RTU的運(yùn)行。I/O信號輸入輸出電路是信號的輸入輸出電路，它們都可分為邏輯控制部分和輸入、輸出部分，二者之間通過光耦隔離。I/O信號輸入輸出接口母板是各I/O信號輸入輸出電路的基座，通過它可將不同類型的I/O信號輸入輸出電路組合在一起，形成一個(gè)整體，并實(shí)現(xiàn)對外連接。顯示電路控制顯示板顯示各種信息，與鍵盤板配合可對遠(yuǎn)程測控終端RTU進(jìn)行操作。通訊電路負(fù)責(zé)信息的傳輸，可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控終端RTU和通訊設(shè)備間的連接，也可實(shí)現(xiàn)信息的直接發(fā)送或接收，它也被安裝在I/O信號輸入輸出母板上。電源電路為遠(yuǎn)程測控終端RTU電路提供電源，也為現(xiàn)場儀表提供電源，它與主控電路在同一基板上，形成遠(yuǎn)程測控終端RTU的基本電路。
I/O信號輸入輸出接口母板是各I/O信號輸入輸出電路的基座，通過它可將不同類型的I/O信號輸入輸出電路組合在一起，形成一個(gè)整體，并實(shí)現(xiàn)對外連接。通訊電路可實(shí)現(xiàn)RTU和通訊設(shè)備間的連接，也可實(shí)現(xiàn)信息的直接發(fā)送或接收，它也被安裝在I/O信號輸入輸出母板上。電源電路與主控電路在同一基板上，形成遠(yuǎn)程測控終端RTU的基本電路。
主控電路MAIN帶有I/O信號輸入輸出BUS總線接口，它包括復(fù)位線RST、時(shí)鐘線SCL、數(shù)據(jù)線SDA、地線GND、5V電源線，它們分別與各I/O信號輸入輸出電路及通訊電路的對應(yīng)端連接。主控電路還帶有兩個(gè)RS232串口RS232-1、RS232-2和3個(gè)計(jì)數(shù)輸入PI0、PI1、PI2。兩個(gè)RS232串口分別連接到通訊電路的兩個(gè)串口RS232-1、RS232-2，3個(gè)計(jì)數(shù)輸入連到接線端子上。
模擬輸入電路SuperE-AI的信號輸入端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連。數(shù)字輸入電路SuperE-DI的信號輸入端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連。模擬輸出電路SuperE-AO的信號輸出端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連。數(shù)字輸出電路SuperE-DO的信號輸出端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連。
通訊電路SuperE-Modem有兩個(gè)對內(nèi)RS232接口RS232-1、RS232-2、三個(gè)對外通訊接口COM1、COM2、COM3和一個(gè)I/O信號輸入輸出BUS接口。兩個(gè)對內(nèi)RS232接口分別與主控電路的兩個(gè)RS232接口相連，三個(gè)對外通訊接口分別與3個(gè)9DB接頭相連，I/O信號輸入輸出BUS與主控電路相連。
顯示電路SuperE-3有1個(gè)RS232接口、兩組按鍵引線，一組顯示板接口線。RS232接口接通訊電路的COM3。兩組按鍵引線形成按鍵矩陣，KX1KX3形成X陣列，KY1 KY5形成Y陣列。顯示板接口線與顯示板DISPLAY連接，其中D0 D7為數(shù)據(jù)線、VSS、VCC、VEE為電源線，RD、WR為讀寫線，CE為片選線，C/D為命令、數(shù)據(jù)控制線，RST為復(fù)位線。
電源電路POWER有一個(gè)交流輸入口AC，兩路電源輸出口24VA、24VB，一個(gè)備用電池BATT輸入口。交流輸入口與接線端子相連。電源24VA為主控電路及顯示電路供電，通過保險(xiǎn)FA分別與它們的電源端相連。電源24VB為各I/O信號輸入輸出模塊的入出口電路供電，通過保險(xiǎn)FB分別與各模塊的入出口電路相連。同時(shí)它也為外部儀表供電，與接線端子相連。
按鍵S1為主控電路的復(fù)位按鍵，與主控電路的復(fù)位端RESET相連，它可產(chǎn)生主控電路的復(fù)位信號。
本實(shí)用新型包括如下主要電路板主控電路板 SuperE-1 含主控電路、電源電路I/O信號輸入輸出母板 SuperE-2 含接線端子、復(fù)位按鍵、保險(xiǎn)等顯示電路板 SuperE-34通道模擬量輸入板 SuperE-AI48通道模擬量輸入板 SuperE-AI84通道數(shù)字量輸入板 SuperE-DI48通道數(shù)字量輸入板 SuperE-DI84通道數(shù)字量輸出板 SuperE-DO48通道數(shù)字量輸出板 SuperE-DO82通道模擬量輸出板 SuperE-AO24通道模擬量輸出板 SuperE-AO4RS232通訊板 SuperE-RS232RS485通訊板 SuperE-RS485無線Modem通訊板 SuperE-Modem專線Modem通訊板 SuperE-Dline撥號Modem通訊板 SuperE-Dial短距離無線收發(fā)器SuperE-100m無線撥號收發(fā)器 SuperE-RDial網(wǎng)卡SuperE-WAN鍵盤板
240×128點(diǎn)陣LCD顯示板本實(shí)用新型中，LCD顯示板為市售產(chǎn)品，其它均為北京安控科技發(fā)展有限公司的定型產(chǎn)品，均為已知技術(shù)。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是1.一體化設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)合理，可直接應(yīng)用于工業(yè)現(xiàn)場。自帶電源，可直接用220VAC供電，也可使用24VDC供電。具有省電模式，可用太陽能電池供電，并具備電池充電和后備功能。提供隔離的24V電源輸出，可用于現(xiàn)場儀表供電。自帶顯示和按鍵，用于現(xiàn)場操作?？芍苯颖趻焓桨惭b，并采用多層接線端子，現(xiàn)場安裝和接線非常方便。
2.配置合理，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場適應(yīng)能力。具有AI、DI、AO、DO、PI等多種類型的輸入、輸出信號。可檢測液位、壓力、流量、啟停狀態(tài)等不同類型的信號?？蓾M足開關(guān)、報(bào)警、連續(xù)調(diào)節(jié)等不同類型的控制要求。
3.強(qiáng)大的軟件功能，可以滿足各種靈活控制、復(fù)雜運(yùn)算的要求。支持邏輯梯形圖語言、C語言編程及屏幕組態(tài)功能。支持實(shí)時(shí)多任務(wù)、PID算法和各種氣體流量算法。提供多種專用的檢測、控制軟件包。
4.具有遠(yuǎn)程測控終端RTU和PLC的雙重優(yōu)勢，應(yīng)用靈活。無須編程，通過簡單的屏幕組態(tài)和參數(shù)組態(tài)就可實(shí)現(xiàn)一般的檢測及控制功能。使用梯形圖語言、C語言和屏幕組態(tài)可進(jìn)行二次開發(fā)?？擅撾x系統(tǒng)獨(dú)立工作，也可聯(lián)網(wǎng)工作。
5.靈活的通訊方式，標(biāo)準(zhǔn)的通訊協(xié)議，可方便地組成SCADA系統(tǒng)。提供3路對外通訊接口。可配接多種通訊設(shè)備，實(shí)現(xiàn)有線、無線通訊。支持標(biāo)準(zhǔn)的MODBUS RTU/ASCII通訊協(xié)議，也可自定義通訊協(xié)議。
6.現(xiàn)場監(jiān)控和遠(yuǎn)程監(jiān)控兼?zhèn)?，為系統(tǒng)操作、診斷、維護(hù)和升級提供了方便。通過現(xiàn)場顯示、按鍵或遠(yuǎn)程計(jì)算機(jī)可對現(xiàn)場設(shè)備進(jìn)行監(jiān)控。程序可現(xiàn)場下載或遠(yuǎn)程下載?？蓪?shí)現(xiàn)現(xiàn)場或遠(yuǎn)程診斷、維護(hù)、升級。
7.工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，能夠工作于各種惡劣環(huán)境。內(nèi)部器件均選用優(yōu)秀的工業(yè)級產(chǎn)品。使用溫度可達(dá)-40℃~70℃，存儲(chǔ)溫度達(dá)-50℃~80℃。不需要特殊的加熱器或冷卻裝置。
8.充分的可靠性設(shè)計(jì)，為用戶提供了可靠的保證。電源、信號入出口均有保護(hù)措施，并與主控電路隔離。具有看門狗及掉電數(shù)據(jù)保護(hù)功能。


圖1是本實(shí)用新型遠(yuǎn)程測控終端的典型電路圖。
主控電路MAIN是遠(yuǎn)程測控終端RTU的核心，它控制整個(gè)遠(yuǎn)程測控終端RTU的運(yùn)行。主控電路帶有I/O信號輸入輸出BUS總線接口，它包括復(fù)位線RST、時(shí)鐘線SCL、數(shù)據(jù)線SDA、地線GND、5V電源線，它們分別與各I/O信號輸入輸出電路及通訊電路的對應(yīng)端連接。通過RST，主控電路可復(fù)位各I/O信號輸入輸出電路和通訊電路。通過SCL和SDA，主控電路實(shí)現(xiàn)與各I/O信號輸入輸出電路的數(shù)據(jù)交換，從而實(shí)現(xiàn)對各I/O信號輸入輸出口的讀寫。通過5V電源線為各模塊的邏輯電路供電。主控電路還帶有兩個(gè)RS232串口(RS232-1、RS232-2)和3個(gè)計(jì)數(shù)輸入(PI0、PI1、PI2)。兩個(gè)RS232串口分別連接到通訊模塊的兩個(gè)串口(RS232-1、RS232-2)，3個(gè)計(jì)數(shù)輸入連到接線端子上實(shí)現(xiàn)脈沖信號的采集。
模擬輸入電路SuperE-AI8完成8路模擬輸入信號的采集。此電路分為兩部分信號入口電路和邏輯控制電路，兩部分電路通過光耦隔離。它的8個(gè)信號輸入端與接線端子相連，輸入信號經(jīng)濾波和A/D轉(zhuǎn)換后，通過光耦傳給邏輯控制電路。邏輯控制電路將采集的數(shù)據(jù)通過I/O信號輸入輸出BUS傳給主控電路。
數(shù)字輸入電路SuperE-DI8完成8路數(shù)字輸入信號的采集。此電路分為兩部分信號入口電路和邏輯控制電路，兩部分電路通過光耦隔離。它的8個(gè)信號輸入端與接線端子相連，輸入信號通過光耦傳給邏輯控制電路。邏輯控制電路將采集的數(shù)據(jù)通過I/O信號輸入輸出BUS傳給主控電路。
模擬輸出電路SuperE-AO2完成2路模擬信號輸出。此電路分為兩部分信號出口電路和邏輯控制電路，兩部分電路通過光耦隔離。它的2個(gè)信號輸出端與接線端子相連。邏輯控制電路通過I/O信號輸入輸出BUS接收來自主控電路的數(shù)據(jù)，通過光耦將數(shù)據(jù)傳給信號出口電路，經(jīng)D/A轉(zhuǎn)換后輸出到端子。
數(shù)字輸出電路SuperE-DO4完成4路模擬信號輸出。此電路分為兩部分信號出口電路和邏輯控制電路，兩部分電路通過光耦隔離。它的4個(gè)信號輸出端與接線端子相連。邏輯控制電路通過I/O信號輸入輸出BUS接收來自主控電路的數(shù)據(jù)，通過光耦將數(shù)據(jù)傳給信號出口電路，再驅(qū)動(dòng)繼電器輸出觸點(diǎn)信號到端子。
通訊電路SuperE-Modem完成通訊轉(zhuǎn)換功能。通訊電路有兩個(gè)對內(nèi)RS232接口(RS232-1、RS232-2)、三個(gè)對外通訊接口(COM1、COM2、COM3)和一個(gè)I/O信號輸入輸出BUS接口。兩個(gè)對內(nèi)RS232接口分別與主控電路的兩個(gè)RS232接口相連，三個(gè)對外通訊接口分別與3個(gè)9DB接頭相連，I/O信號輸入輸出BUS與主控電路相連。通訊電路對RS232-1的串行數(shù)據(jù)進(jìn)行調(diào)制和解調(diào)，將RS232接口轉(zhuǎn)換為無線電臺通訊接口COM1，同時(shí)產(chǎn)生收發(fā)控制信號PTT。RS232-2直接與接口COM2相連，形成對外的RS232接口COM2。通訊電路還產(chǎn)生一擴(kuò)展RS232接口COM3，此接口與顯示電路(SuperE-3)相連，通過I/O信號輸入輸出BUS傳輸顯示數(shù)據(jù)。COM3口可用于對外連接，也可用于顯示程序下載。
顯示電路SuperE-3完成顯示驅(qū)動(dòng)功能。顯示電路有1個(gè)RS232接口、兩組按鍵引線，一組顯示板接口線。RS232接口接通訊電路的COM3，由此口完成顯示數(shù)據(jù)的傳輸。兩組按鍵引線形成按鍵矩陣，KX1~KX3形成X陣列，KY1~KY5形成Y陣列。顯示板接口線與顯示板DISPLAY連接，其中D0~D7為數(shù)據(jù)線、VSS、VCC、VEE為電源線，RD、WR為讀寫線，CE為片選線，C/D為命令、數(shù)據(jù)控制線，RST為復(fù)位線。
電源電路POWER產(chǎn)生電路所需的電源。電源電路有一個(gè)交流輸入口AC，兩路電源輸出口24VA、24VB，一個(gè)備用電池輸入口。交流輸入口與接線端子相連，由此口輸入220V交流電。電源24VA為主控電路及顯示電路供電，通過保險(xiǎn)FA分別與它們的電源端相連。電源24VB為各I/O信號輸入輸出模塊的入出口電路供電，通過保險(xiǎn)FB分別與各模塊的入出口電路相連。電源24VB也為外部儀表供電，與接線端子相連。
按鍵S1為主控電路的復(fù)位按鍵，與主控電路的復(fù)位端RESET相連，它可產(chǎn)生主控電路的復(fù)位信號。
權(quán)利要求1.一種通用一體化遠(yuǎn)程測控終端，其特征在于包括主控電路、I/O信號輸入輸出電路、顯示電路、通訊電路、電源電路、I/O信號輸入輸出接口母板、顯示板、鍵盤板、通訊接口、復(fù)位按鍵、保險(xiǎn)、接線端子；其中I/O信號輸入輸出電路有8種類型4通道模擬量輸入、8通道模擬量輸入、4通道數(shù)字量輸入、8通道數(shù)字量輸入、4通道數(shù)字量輸出、8通道數(shù)字量輸出、2通道模擬量輸出、4通道模擬量輸出，通過它們的組合可形成不同點(diǎn)數(shù)的輸入或輸出；通訊電路有8種類型RS232串口、RS485串口、無線Modem、專線Modem、撥號Modem、短距離無線收發(fā)器、無線撥號收發(fā)器、網(wǎng)卡；I/O信號輸入輸出接口母板是各I/O信號輸入輸出電路的基座，通過它可將不同類型的I/O信號輸入輸出電路組合在一起，形成一個(gè)整體，并實(shí)現(xiàn)對外連接；通訊電路可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控終端RTU和通訊設(shè)備間的連接，也可實(shí)現(xiàn)信息的直接發(fā)送或接收，它也被安裝在I/O信號輸入輸出母板上；電源電路與主控電路在同一基板上，形成遠(yuǎn)程測控終端RTU的基本電路；主控電路MAIN帶有I/O信號輸入輸出BUS總線接口，它包括復(fù)位線RST、時(shí)鐘線SCL、數(shù)據(jù)線SDA、地線GND、5V電源線，它們分別與各I/O信號輸入輸出電路及通訊電路的對應(yīng)端連接；主控電路還帶有兩個(gè)RS232串口RS232-1、RS232-2和3個(gè)計(jì)數(shù)輸入PI0、PI1、PI2；兩個(gè)RS232串口分別連接到通訊電路的兩個(gè)串口RS232-1、RS232-2，3個(gè)計(jì)數(shù)輸入連到接線端子上；模擬輸入電路SuperE-AI的信號輸入端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連；數(shù)字輸入電路SuperE-DI的信號輸入端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連；模擬輸出電路SuperE-AO的信號輸出端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連；數(shù)字輸出電路SuperE-DO的信號輸出端與接線端子相連，I/O信號輸入輸出BUS信號端與主控電路相連；通訊電路SuperE-Modem有兩個(gè)對內(nèi)RS232接口RS232-1、RS232-2，三個(gè)對外通訊接口COM1、COM2、COM3和一個(gè)I/O信號輸入輸出BUS接口；兩個(gè)對內(nèi)RS232接口分別與主控電路的兩個(gè)RS232接口相連，三個(gè)對外通訊接口分別與3個(gè)9DB接頭相連，I/O信號輸入輸出BUS與主控電路相連；顯示電路SuperE-3有1個(gè)RS232接口、兩組按鍵引線，一組顯示板接口線；RS232接口接通訊電路的COM3；兩組按鍵引線形成按鍵矩陣，KX1KX3形成X陣列，KY1 KY5形成Y陣列；顯示板接口線與顯示板DISPLAY連接，其中D0 D7為數(shù)據(jù)線、VSS、VCC、VEE為電源線，RD、WR為讀寫線，CE為片選線，C/D為命令、數(shù)據(jù)控制線，RST為復(fù)位線；電源電路POWER有一個(gè)交流輸入口AC，兩路電源輸出口24VA、24VB，一個(gè)備用電池BATT輸入口；交流輸入口與接線端子相連；電源24VA為主控電路及顯示電路供電，通過保險(xiǎn)FA分別與它們的電源端相連；電源24VB為各I/O信號輸入輸出模塊的入出口電路供電，通過保險(xiǎn)FB分別與各模塊的入出口電路相連；同時(shí)它也為外部儀表供電，與接線端子相連；按鍵S1為主控電路的復(fù)位按鍵，與主控電路的復(fù)位端RESET相連，它可產(chǎn)生主控電路的復(fù)位信號。
專利摘要一種通用一體化遠(yuǎn)程測控終端，它包括主控電路、I/O電路、顯示電路、通訊電路、電源電路、I/O接口母板、顯示板、鍵盤板、通訊接口、復(fù)位按鍵、保險(xiǎn)、接線端子等。I/O電路有8種類型。通訊電路有8種類型。主控電路是遠(yuǎn)程測控終端RTU的核心。I/O電路都可分為邏輯控制部分和輸入、輸出部分，二者之間通過光耦隔離。I/O接口母板將不同類型的I/O電路組合在一起。顯示板顯示各種信息，與鍵盤板配合對遠(yuǎn)程測控終端RTU進(jìn)行操作。通訊電路實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測控終端RTU和通訊設(shè)備間的連接，安裝在I/O母板上。電源電路與主控電路在同一基板上。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)合理，具有很強(qiáng)的現(xiàn)場適應(yīng)能力，為系統(tǒng)操作、診斷、維護(hù)和升級提供了方便。
文檔編號G05B21/00GK2522906SQ0127875
公開日2002年11月27日 申請日期2001年12月19日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月19日
發(fā)明者俞凌, 莊貴林, 虞淵 申請人:北京安控科技發(fā)展有限公司