專利名稱：馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，為MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器智能數(shù)據(jù)采
集裝置。
背景技術(shù)：
目前我國火力(或核電等)發(fā)電廠、石油化工及鋼鐵等產(chǎn)業(yè)均配置有較多數(shù)量的馬達(dá)(電機(jī))，很多馬達(dá)配套的開關(guān)柜都設(shè)有馬達(dá)保護(hù)器并將馬達(dá)的電流等信號通過4 一 20mA信號傳遞給PLC或DCS系統(tǒng)，但這些信號基本不需要連鎖動作僅作為電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)的顯示，所以這些信號在PLC/DCS系統(tǒng)中很多只是經(jīng)過控制系統(tǒng)內(nèi)部數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換一下而已；但是占用了 PLC/DCS系統(tǒng)大量的通道資源，使PLC/DCS系統(tǒng)異常的龐大。 有些用戶使用操作站(操作站安裝組態(tài)軟件，如IFIX、Intouch等)來通過現(xiàn)場總線直接和馬達(dá)保護(hù)器通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集在一定程度上實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集功能，但由于不能確定哪些馬達(dá)控制器在運(yùn)行，哪些不在運(yùn)行或是在故障狀態(tài)而導(dǎo)致數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)不能正常運(yùn)行。如一個操作員站與多個馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行通訊完成數(shù)據(jù)采集工作，正常情況下采集數(shù)據(jù)為總線一問一答的方式，需時為Time-a (由于立刻響應(yīng)，一般時間較短，比如20ms)，當(dāng)馬達(dá)保護(hù)器沒有運(yùn)行或其它原因?qū)е埋R達(dá)保護(hù)器不能反饋數(shù)據(jù)時，操作員站會連續(xù)發(fā)多次(一般為3次)數(shù)據(jù)請求每次約間隔Timeb (—般為200ms)，而在這個間隔時間內(nèi)系統(tǒng)不能做其它同類的工作。I個采集端口(Modbus-RTU接口)在I秒鐘內(nèi)可以完成20至30臺甚至更多馬達(dá)保護(hù)器的采集數(shù)據(jù)刷新，如果有4臺馬達(dá)保護(hù)器發(fā)生故障會導(dǎo)致系統(tǒng)超時等待時間達(dá)2. 4秒，但每個周期額外的短短2. 4秒足可以使整個數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)無法進(jìn)行刷新。目前使用的馬達(dá)保護(hù)器都是Modbus-RTU數(shù)據(jù)接口，只能供單個數(shù)據(jù)采集端口進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，當(dāng)采集系統(tǒng)出現(xiàn)故障時，故障期間的數(shù)據(jù)將全部丟失，對于用戶來說這種采集系統(tǒng)是不可靠和不安全的，這種情況在系統(tǒng)運(yùn)行中也是不允許發(fā)生的。因此，開發(fā)出一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊用于解決馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)采集的問題是非常必要的，對于廣大用戶來說也是非常迫切的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是增加馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)信號通訊，改善馬達(dá)保護(hù)器與上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)兩者間的通訊性能。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題提高數(shù)據(jù)通訊模塊的可靠性，提高數(shù)據(jù)通訊模塊的智能化、數(shù)字化程度；提高數(shù)據(jù)通訊模塊信號的標(biāo)準(zhǔn)化及互連、互通的能力。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題降低上位機(jī)對馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的制造成本，降低數(shù)據(jù)通訊模塊安裝時的MCC開關(guān)柜改造成本。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題解決開關(guān)柜抽屜(安裝馬達(dá)保護(hù)器)與開關(guān)柜柜體(安裝數(shù)據(jù)通訊模塊)之間的信號連接問題。本發(fā)明所要解決的另一個技術(shù)問題解決開關(guān)柜抽屜拉出時(馬達(dá)保護(hù)器與通訊裝置斷開總線連接)不影響其它抽屜(主要指馬達(dá)保護(hù)器)的數(shù)據(jù)通訊。為解決以上問題，本發(fā)明提供一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，包括馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊(以下稱通訊模塊)的連接附件裝置-接插件。本發(fā)明技術(shù)方案是，一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，包括中心處理單元、存儲單元、電源單元、可組態(tài)模塊、本地應(yīng)用接口、現(xiàn)場控制接口(包括狀態(tài)輸入接口、狀態(tài)輸出接口、數(shù)據(jù)采集接口及數(shù)據(jù)上傳接口)以及用于信號連接的接插件；所述通訊模塊設(shè)有現(xiàn)場控制接口的數(shù)據(jù)采集接口采集包括電機(jī)的電流、電壓、啟動時間、運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)；所述通訊模塊設(shè)有數(shù)據(jù)上傳接口，用于按用戶設(shè)定的要求，把采集的數(shù)據(jù)打包后上傳給上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)。所述通訊模塊設(shè)有用于監(jiān)測MCC(馬達(dá)控制中心)開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的要求采集并打包傳送給上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)輸出接口 ； 所述通訊模塊上設(shè)有馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)輸入接口，所述馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)輸入接口為開關(guān)量輸入接口。用于控制是否對指定馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的信號接口，管理馬達(dá)保護(hù)器及通訊裝置的工作環(huán)境和工作狀態(tài)的監(jiān)測并實現(xiàn)智能化管理。該通訊裝置上配有內(nèi)部可組態(tài)模塊，用于完成通訊模塊與馬達(dá)保護(hù)器之間、兩層通訊裝置之間及上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通訊模塊的數(shù)據(jù)及信號匹配等功能。所述本地應(yīng)用接口為Modbus-RTU接口(UART擴(kuò)展)、SPI (串行外圍設(shè)備接口)和Ethernet接口中的一種或多種。進(jìn)一步的，所述的連接附件裝置-接插件，該連接裝置上配有聯(lián)動的限位裝置，用于檢測柜內(nèi)抽屜的狀態(tài)。如抽屜拉出則限位裝置閉合，以確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中前后兩臺馬達(dá)保護(hù)器可靠連接；如抽屜推入則限位裝置斷開，以確保抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器以總線型連接方式接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。進(jìn)一步的，所述通訊模塊上設(shè)有通訊裝置運(yùn)行狀態(tài)輸出接口。用于顯示上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)與本通訊裝置的運(yùn)行狀態(tài)，以判斷是否有必要對通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。進(jìn)一步的，該通訊模塊還包括本地應(yīng)用接口，用于實現(xiàn)設(shè)備現(xiàn)場人機(jī)交互、數(shù)據(jù)訪問、功能聯(lián)接操作。進(jìn)一步的，聯(lián)動的限位裝置，由靜插件和動插件組成的卯榫結(jié)構(gòu)，靜插件分為上下活動的兩部分，靜插件的上下兩部分分別由上下兩個彈簧作用使其連接在一起，動插件為一相對固定的上下兩個部分；動插件未插入時，靜插件的上下兩部分分別由上下兩個彈簧作用使其連接在一起，以確保原有總線上下兩節(jié)點互聯(lián)接通；當(dāng)動插件插入靜插件時，靜插件上下兩個部分各自分開，動插件的上下兩部分分別與靜插件的上下兩部分連接在一起。中心處理單元是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的大腦，負(fù)責(zé)馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的計算、存儲、處理和控制任務(wù)，中心處理單元設(shè)計采用工業(yè)級處理器MSP430F149微處理器，MSP430F149微處理器具有60KB+256B Flash Memory，用于本數(shù)據(jù)通訊模塊組態(tài)數(shù)據(jù)及從馬達(dá)保護(hù)器中采集的數(shù)據(jù)的存儲及緩存；電源單元為本數(shù)據(jù)通訊模塊提供5V、3. 3V等多種規(guī)格電源，同時采用鋰電池對系統(tǒng)進(jìn)行多重供電以確保在短時斷電時采集系統(tǒng)正常工作；該通訊模塊上設(shè)計配有內(nèi)部可組態(tài)模塊，用于完成通訊模塊與馬達(dá)保護(hù)器之間、兩層通訊裝置之間及上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通訊模塊的數(shù)據(jù)及信號匹配等功能；該通訊模塊本地應(yīng)用接口設(shè)計有Modbus-RTU接口(UART擴(kuò)展)、SPI (串行外圍設(shè)備接口)、Ethernet接口中的一種或多種；該通訊模塊設(shè)計現(xiàn)場控制接口主要是檢測和控制馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊本身或者現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信號，來實現(xiàn)工作環(huán)境和設(shè)備工作狀態(tài)的全面智能化管理，用于實現(xiàn)MCC開關(guān)柜某一抽屜抽出時通知該數(shù)據(jù)通訊模塊不對該抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并完成Modbus-RTU數(shù)據(jù)采集總線的切除功能，當(dāng)MCC開關(guān)柜某一抽屜推入時通知該數(shù)據(jù)通訊模塊重新采集該抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)，將原采集總線斷開，并將該馬達(dá)保護(hù)器接入數(shù)據(jù)采集總線。對于數(shù)據(jù)通訊模塊上設(shè)計現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)采集接口，主要是用于和馬達(dá)保護(hù)器通訊，采集包括電機(jī)的電流、電壓、啟動時間、運(yùn)行、故障等數(shù)據(jù)，設(shè)計現(xiàn)場總線數(shù)據(jù)上傳接口，用于按用戶設(shè)定的要求，把采集的數(shù)據(jù)打包后上傳給上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)，設(shè)計有馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)輸入接口，該接口為開關(guān)量輸入接口，用于控制是否對指定馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的信號接口，管理馬達(dá)保護(hù)器及通訊裝置的工作環(huán)境和工作狀態(tài)的監(jiān)測并實現(xiàn)智能化管理，設(shè)計有通訊裝置運(yùn)行狀態(tài)輸出接口，用于顯示上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)與本通訊裝置的運(yùn)行狀態(tài)，以判斷是否有必要對通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。 馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的連接附件裝置-接插件，該連接裝置設(shè)計配有聯(lián)動的限位裝置，用于連接抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器和柜體上的通訊模塊，如抽屜拉出則限位裝置閉合，以確保數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)中前后兩臺馬達(dá)保護(hù)器可靠連接；如抽屜推入則限位裝置斷開，以確保抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器以總線型連接方式接入數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，確保數(shù)據(jù)采集過程中的線路連接的可靠性。本發(fā)明所達(dá)到的有益效果本發(fā)明通訊模塊設(shè)計有專門的信號狀態(tài)輸入通道，用于監(jiān)測MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)，同時對通訊鏈路的連接方式進(jìn)行優(yōu)化，并根據(jù)用戶的要求采集并打包傳送給上位采集系統(tǒng)。在工業(yè)應(yīng)用中，MCC開關(guān)柜運(yùn)行一段時間后有些備用抽屜經(jīng)常被抽出，導(dǎo)致部分馬達(dá)保護(hù)器無法與上位采集系統(tǒng)通訊，但故障狀態(tài)下耗費(fèi)的通訊資源是正常狀態(tài)下數(shù)倍或數(shù)十倍，從而造成上位采集系統(tǒng)不能正常工作而面臨癱瘓。本發(fā)明主要是通過對MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測來判斷是否對此馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使系統(tǒng)不必耗費(fèi)多余的通訊時間。本發(fā)明通過增加對馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)的監(jiān)測，避免了上位采集系統(tǒng)對從系統(tǒng)切除的、故障的馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使系統(tǒng)的實際采集周期延長導(dǎo)致上位采集系統(tǒng)崩潰的情況發(fā)生；數(shù)據(jù)采集端口可以完成16臺甚至更多馬達(dá)保護(hù)器的數(shù)據(jù)，擴(kuò)展方便；連接方式簡單，通訊可靠性和穩(wěn)定性高。本發(fā)明尤其是采用馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的連接附件裝置-接插件，該連接裝置設(shè)計配有聯(lián)動的限位裝置，使本發(fā)明開關(guān)柜抽屜拉出時(馬達(dá)保護(hù)器與通訊裝置斷開總線連接)不影響其它抽屜(主要指馬達(dá)保護(hù)器)的數(shù)據(jù)通訊，可靠性好。


圖I是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊功能單元組成示意圖；圖2是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊接口圖；圖2 — I是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊三極管驅(qū)動繼電器狀態(tài)輸出電路圖；圖3是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊附件-接插件；圖4是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊軟件開發(fā)流程圖5是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊軟件結(jié)構(gòu)圖；圖6是現(xiàn)有的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接拓?fù)鋱D(操作員直接采集)；圖7是為本發(fā)明的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊現(xiàn)場組網(wǎng)結(jié)構(gòu)圖。
具體實施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步的說明馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，主要是由中心處理單元、存儲單元、電源單元、可組態(tài)模塊、本地應(yīng)用接口、現(xiàn)場控制接口(包括狀態(tài)輸入接口、狀態(tài)輸出接口、數(shù)據(jù)采集接口及數(shù)據(jù)上傳接口)以及附件(用于信號連接的接插件，詳見附圖3)等部分組成，詳見附圖I。硬件結(jié)構(gòu) 中心處理單元中心處理單元是馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的大腦，負(fù)責(zé)馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的計算、存儲、處理和控制任務(wù)。中心處理單元設(shè)計采用工業(yè)級處理器MSP430F149微處理器，其主要技術(shù)特點如下. 1.8V 3.6V超寬供電電壓. 5種低功耗模式,從standby模式喚醒時間小于6 μ s. O. I μ A RAM 保持·0·8μΑ實時時鐘模式. 2Κ RAM, 60KB+256B Flash Memory (支持 IAP).片內(nèi)硬件乘法器支持四種乘法運(yùn)算.兩個具有PWM輸出單元的16-Bit定時器(TimerA3，TimerB7).兩個UART接口，兩個SPI接口(與UART復(fù)用).一個8通道12-Bit模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)，具有片內(nèi)參考電壓源.一個模擬比較器，看門狗電路等存儲單元MSP430F149微處理器具有60KB+256B Flash Memory，用于本數(shù)據(jù)通訊模塊組態(tài)數(shù)據(jù)及從馬達(dá)保護(hù)器中采集的數(shù)據(jù)的存儲及緩存，確保設(shè)備運(yùn)行過程中的安全、正確、穩(wěn)定和可靠。電源單元電源單元為本數(shù)據(jù)通訊模塊提供5V、3. 3V等多種規(guī)格電源，同時采用鋰電池對系統(tǒng)進(jìn)行多重供電以確保在短時斷電時采集系統(tǒng)正常工作。電源設(shè)計選用yaohuaDY 24S05 一 2W電源模塊完成模塊內(nèi)DC5V電源的供給，同時選用AMSl117模塊完成中心處理器3. 3V電源的供給。可組態(tài)模塊組態(tài)就是利用應(yīng)用軟件中提供的工具、方法，完成工程中某一具體任務(wù)的過程。它是面向?qū)ｉT用途，根據(jù)某一用戶的特殊要求，以低研制成本、短周期交貨的全定制或半定制控制裝置。馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊就是利用組態(tài)這種方式完成本數(shù)據(jù)通訊模塊與馬達(dá)保護(hù)器之間、兩層數(shù)據(jù)通訊模塊之間及上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與本數(shù)據(jù)通訊模塊的數(shù)據(jù)及信號匹配等功能。本地應(yīng)用接口 本地應(yīng)用接口主要解決設(shè)備現(xiàn)場人機(jī)交互、數(shù)據(jù)訪問、功能聯(lián)接等操作。本數(shù)據(jù)通訊模塊為了功能擴(kuò)展方便，主要設(shè)計有以下幾種接口類型
. Modbus-RTU 接口(采用 UART 接口 進(jìn)行擴(kuò)展). SPI (串行外圍設(shè)備接口)本地應(yīng)用接口中Modbus-RTU接口主要是作為數(shù)據(jù)上傳以及組態(tài)數(shù)據(jù)的設(shè)定接口，SPI接口主要是為馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的程序更新使用?，F(xiàn)場控制接口(包括狀態(tài)輸入接口、狀態(tài)輸出接口、數(shù)據(jù)采集接口及數(shù)據(jù)上傳接口)現(xiàn)場控制接口主要是檢測和控制馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊本身或者現(xiàn)場設(shè)備的狀態(tài)信號，來實現(xiàn)工作環(huán)境和設(shè)備工作狀態(tài)的全面智能化管理，用于實現(xiàn)MCC開關(guān)柜某一抽屜抽出時通知該數(shù)據(jù)通訊模塊不對該抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，并完成Modbus-RTU數(shù)據(jù)采集總線的切除功能;MCC開關(guān)柜某一抽屜推入時通知該數(shù)據(jù)通訊模塊重新采集該抽屜內(nèi)的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)，將原采集總線斷開，并將該馬達(dá)保護(hù)器接入數(shù)據(jù)采集總線，詳見附圖2。
圖中TCP/IP接口為以態(tài)網(wǎng)方式的數(shù)據(jù)上傳接口，該接口為工業(yè)以態(tài)網(wǎng)接口，用于組態(tài)數(shù)據(jù)設(shè)置及數(shù)據(jù)上傳功能；Address接口為數(shù)據(jù)通訊模塊數(shù)據(jù)上傳用RS485接口( C0M_0UT)的地址設(shè)置撥碼開關(guān);C0M_0UT接口為數(shù)據(jù)通訊模塊數(shù)據(jù)上傳用RS485接口 ；C0M_IN接口為馬達(dá)保護(hù)器現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集RS485接口 ；DEV_State_A和DEV_State_B接口分別為8通道馬達(dá)運(yùn)行狀態(tài)采集接口，共計可對16臺馬達(dá)進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，9號端子為公共端即查詢電壓，當(dāng)某馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行時即把對應(yīng)的9號端子(24V查詢電壓)與端子Dx (X為I至8)短接，即將馬達(dá)運(yùn)行信號傳送給數(shù)據(jù)通訊模塊，如數(shù)據(jù)通訊模塊接收不到24V信號，則表示相應(yīng)的馬達(dá)保護(hù)器離線(圖中數(shù)據(jù)總線及狀態(tài)信號僅示意馬達(dá)保護(hù)器和通訊模塊之前可能有這種信號)；DEV_Set_A 和 DEV_Set_B 接口 分別是 DEV_State_A 和 DEV_State_B 的控制接口，如運(yùn)行操作人員不需要采集馬達(dá)保護(hù)器的數(shù)據(jù)則只需將其通道對應(yīng)的DIP開關(guān)撥到OFF位；PRO接口為編程接口，為SPI串型接口，用于通訊模塊的程序修改；POWER接口為電源接口，用于通訊模塊的工作電源接入，其旁邊的撥碼開關(guān)用于選擇電源規(guī)格，用戶可根據(jù)需要視MCC開關(guān)柜中是否有AC220V電源進(jìn)行選擇。由于馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊使用在工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境，容易受到現(xiàn)場環(huán)境不同的干擾影響，為了隔離保護(hù)低電位、傳送信號的精確，對本數(shù)據(jù)通訊模塊設(shè)計開發(fā)出一種光電耦合器件隔離輸入；考慮到接口狀態(tài)輸出的穩(wěn)定性，設(shè)計上采用S9013型大型功率三極管驅(qū)動繼電器進(jìn)行狀態(tài)的輸出，代替平常使用的晶體管驅(qū)動進(jìn)行狀態(tài)的輸出，詳見附圖2-1。附件-接插件本數(shù)據(jù)通訊模塊接插件有了很大的改進(jìn)，配有聯(lián)動的限位裝置，該裝置主要是靜插件和動插件組成，由其主要結(jié)構(gòu)如圖3所示。靜插件分為上下活動的兩部分，動插件為一相對固定的上下兩部分。當(dāng)抽屜沒有推到位時，動插件未插入時，靜插件的上下兩部分分別由上下兩個彈簧作用使其連接在一起，以確保原有MODBUS總線上下兩節(jié)點互聯(lián)接通；當(dāng)抽屜推到位時,動插件插入靜插件時,靜插件上下兩部分各自分開，動插件的上下兩部分分別與靜插件的上下兩部分連接在一起，靜插件上部分接至馬達(dá)保護(hù)器通訊模塊的C0M_IN端，下部分接至下一個馬達(dá)保護(hù)器MODBUS接口，以確保馬達(dá)保護(hù)器以總線型接入Modbus-RTU現(xiàn)場總線采集網(wǎng)絡(luò)。這種插件結(jié)構(gòu)與以往工程上應(yīng)用的接插件不同在于以往的接插件相當(dāng)于一個插頭，對于每一個節(jié)點都是星型結(jié)構(gòu)的三個分支，由于安裝在MCC開關(guān)柜內(nèi)的各個馬達(dá)保護(hù)器距離較近，使得Modbus-RTU的總線型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)在局部形成了星型網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，從而影響了正常通訊，而本接插件的分支要短(和現(xiàn)場總線兩個分支點間的距離應(yīng)有數(shù)量級的區(qū)別)，形成總線結(jié)構(gòu)形式，不會改變原有的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)形式，影響總線上數(shù)據(jù)的通訊，本接插件就是考慮了這種情況而單獨(dú)設(shè)計的專用接插件。軟件馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊的軟件開發(fā)使用IAR進(jìn)行開發(fā)，軟件開發(fā)的流程圖詳見附圖4。本程序在設(shè)計時主要考慮馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊在與馬達(dá)保護(hù)器通訊時首先檢查馬達(dá)保護(hù)器是否在線(是否可采集數(shù)據(jù))，如馬達(dá)保護(hù)器離線則不采集其數(shù)據(jù)，從而減少了通訊超時占用的時間，本通訊模塊軟件結(jié)構(gòu)圖詳見附圖5?，F(xiàn)有馬達(dá)保護(hù)器的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)連接方式(操作員直接采集)，詳見附圖6。在本圖操作員站配置為組態(tài)軟件(IFIX、Intouch、WINCC等)及串口采集卡。在圖中可以看出，由 于總線上的馬達(dá)保護(hù)器經(jīng)常會出現(xiàn)離線狀態(tài)，因此在系統(tǒng)設(shè)計時每條總線上配置的馬達(dá)保護(hù)器只有5到8臺，以確保數(shù)據(jù)采集的實時性，另由于每條總線的馬達(dá)保護(hù)器不多，也就造成了現(xiàn)場總線電纜及相關(guān)施工費(fèi)用的增加。本發(fā)明的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊現(xiàn)場組網(wǎng)方式，詳見附圖7。本圖配置為兩層馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊組成的采集系統(tǒng)，總共為三層網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)第一層為現(xiàn)場數(shù)據(jù)采集部分，主要為馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊采集馬達(dá)保護(hù)器的數(shù)據(jù)(每個通訊模塊最多可與16臺馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行通訊)；第二層為單個操作單元或生產(chǎn)區(qū)的數(shù)據(jù)采集(如單個生產(chǎn)區(qū)為一個監(jiān)控單元可直接采用操作站進(jìn)行數(shù)據(jù)采集);第三層為上位數(shù)據(jù)采集(操作站)。從圖中可以看馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊在這里組成網(wǎng)絡(luò)時有以下優(yōu)點采集的馬達(dá)保護(hù)器的數(shù)量比較大；現(xiàn)場總線的數(shù)量及相應(yīng)的施工量比較?。豢梢杂卸嗯_操作站同時采集數(shù)據(jù)，監(jiān)控系統(tǒng)的穩(wěn)定性及可靠性得到了極大的提高?？傊?，本發(fā)明的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊和其它數(shù)據(jù)采集裝置的不同之處主要在于本數(shù)據(jù)通訊模塊設(shè)計了狀態(tài)的輸入和輸出接口，用于監(jiān)測MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的狀態(tài)信號，通過此狀態(tài)信號的采集可以使馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊在發(fā)出指令之前就可以判斷是否要和當(dāng)前設(shè)備(MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器)進(jìn)行通訊，如不需要則進(jìn)行下一設(shè)備的數(shù)據(jù)訪問，從而減小了數(shù)據(jù)的整體采集周期，而當(dāng)設(shè)備正常投用時又可以根據(jù)此狀態(tài)的信號迅速與其通訊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。其它數(shù)據(jù)采集裝置只有在和設(shè)備進(jìn)行通訊后才判斷當(dāng)前設(shè)備是否處于離線狀態(tài)，而在這期間其他設(shè)備無法與數(shù)據(jù)采集裝置進(jìn)行通訊，而這個過程系統(tǒng)必須付出正常采集過程十倍甚至數(shù)十倍的時間才可以檢測得到，耗費(fèi)了大量的網(wǎng)絡(luò)資源。
權(quán)利要求
1.一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，其特征是包括中心處理單元，存儲單元，電源單元，可組態(tài)模塊，本地應(yīng)用接口，包括狀態(tài)輸入接口、狀態(tài)輸出接口、數(shù)據(jù)采集接口及數(shù)據(jù)上傳接口的現(xiàn)場控制接口以及用于信號連接的接插件； 所述通訊模塊設(shè)有現(xiàn)場控制接口的數(shù)據(jù)采集接口采集包括電機(jī)的電流、電壓、啟動時間、運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)；所述通訊模塊設(shè)有數(shù)據(jù)上傳接口，用于按用戶設(shè)定的要求，把采集的數(shù)據(jù)打包后上傳給上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)； 所述通訊模塊設(shè)有用于監(jiān)測MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)和數(shù)據(jù)，根據(jù)用戶的要求采集并打包傳送給上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)輸出接口； 所述通訊模塊上設(shè)有馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)輸入接口，所述馬達(dá)保護(hù)器運(yùn)行狀態(tài)輸入接口為開關(guān)量輸入接口。用于控制是否對指定馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集的信號接口，管理馬達(dá)保護(hù)器及通訊裝置的工作環(huán)境和工作狀態(tài)的監(jiān)測并實現(xiàn)智能化管理。該通訊裝置上配有內(nèi)部可組態(tài)模塊，用于完成通訊模塊與馬達(dá)保護(hù)器之間、兩層通訊裝置之間及上位數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)與通訊模塊的數(shù)據(jù)傳輸及信號匹配； 所述本地應(yīng)用接口為Modbus-RTU接口(UART擴(kuò)展)、SPI (串行外圍設(shè)備接口)和Ethernet接口中的一種或多種。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，其特征是所述的連接附件裝置_接插件，配有聯(lián)動的限位裝置，用于檢測柜內(nèi)抽屜的狀態(tài)。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，其特征是所述通訊模塊上設(shè)有通訊裝置運(yùn)行狀態(tài)輸出接口。用于顯示上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)與本通訊裝置的運(yùn)行狀態(tài)，以判斷是否有必要對通訊模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)采集。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，其特征是聯(lián)動的限位裝置，由靜插件和動插件組成的卯榫結(jié)構(gòu)，靜插件分為上下活動的兩部分，靜插件的上下兩部分分別由上下兩個彈簧作用使其連接在一起，動插件為一相對固定的上下兩個部分；動插件未插入時，靜插件的上下兩部分分別由上下兩個彈簧作用使其連接在一起，以確保原有總線上下兩節(jié)點互聯(lián)接通；當(dāng)動插件插入靜插件時，靜插件上下兩個部分各自分開，動插件的上下兩部分分別與靜插件的上下兩部分連接在一起。
5.根據(jù)權(quán)利要求5所述的馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，其特征是靜插件上部分接至馬達(dá)保護(hù)器通訊模塊的C0M_IN端，下部分接至下一個馬達(dá)保護(hù)器MODBUS接口，以確保馬達(dá)保護(hù)器以總線型接入Modbus-RTU現(xiàn)場總線采集網(wǎng)絡(luò)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種馬達(dá)保護(hù)器數(shù)據(jù)通訊模塊，包括中心處理單元，存儲單元，電源單元，可組態(tài)模塊，本地應(yīng)用接口，包括狀態(tài)輸入接口、狀態(tài)輸出接口、數(shù)據(jù)采集接口及數(shù)據(jù)上傳接口的現(xiàn)場控制接口以及用于信號連接的接插件；所述通訊模塊設(shè)有現(xiàn)場控制接口的數(shù)據(jù)采集接口采集包括電機(jī)的電流、電壓、啟動時間、運(yùn)行和故障數(shù)據(jù)；所述通訊模塊設(shè)有數(shù)據(jù)上傳接口，用于按用戶設(shè)定的要求，把采集的數(shù)據(jù)打包后上傳給上層通訊裝置或上位采集系統(tǒng)；本發(fā)明主要是通過對MCC開關(guān)柜馬達(dá)保護(hù)器的運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測來判斷是否對此馬達(dá)保護(hù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)采集，使系統(tǒng)不必耗費(fèi)多余的通訊時間。
文檔編號G05B19/418GK102968103SQ20121045890
公開日2013年3月13日 申請日期2012年11月15日 優(yōu)先權(quán)日2012年11月15日
發(fā)明者郭培志, 王震, 秦正兵 申請人:南京中電自動化有限公司