一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括位于外圍設(shè)備層的各被監(jiān)控設(shè)備，位于數(shù)據(jù)處理層的各控制器及位于中心應(yīng)用層的監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站與各控制器建立數(shù)據(jù)通訊，其特征在于，還包括位于數(shù)據(jù)處理層與外圍設(shè)備層之間的測(cè)控執(zhí)行層，在測(cè)控執(zhí)行層布置多個(gè)上述的工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器。本發(fā)明是一種應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行裝置，尤其適用于控制中心與被監(jiān)控設(shè)備距離較遠(yuǎn)、且布線不方便的場(chǎng)合。采用該發(fā)明裝置，可以極大地節(jié)約控制電纜，降低施工難度，促進(jìn)施工進(jìn)度，保障施工質(zhì)量，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平。
【專(zhuān)利說(shuō)明】
一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器后的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，主要應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化控制系統(tǒng)，在涉及由控制中心與被監(jiān)控設(shè)備組成的系統(tǒng)中都能廣泛運(yùn)用，尤其適用于控制中心與被監(jiān)控設(shè)備距離較遠(yuǎn)、且布線不方便的場(chǎng)合，具體適用行業(yè)領(lǐng)域包括但不局限于道路隧道、地鐵、高鐵、城市地下綜合管廊、港口碼頭、電力、水利、石化、礦業(yè)、冶金、風(fēng)電、太陽(yáng)能，以及智能機(jī)械、智能工廠等。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)自動(dòng)化技術(shù)是一種運(yùn)用控制理論或算法，并結(jié)合控制器、儀器儀表、計(jì)算機(jī)和其他信息技術(shù)，對(duì)工業(yè)生產(chǎn)過(guò)程實(shí)現(xiàn)檢測(cè)、控制、優(yōu)化、調(diào)度、管理和決策，達(dá)到增加產(chǎn)量、提高質(zhì)量、降低消耗、確保安全等目標(biāo)的綜合性技術(shù)，主要包括工業(yè)自動(dòng)化軟件、控制中心設(shè)備和外圍被監(jiān)控設(shè)備三大部分。
[0003]基于遠(yuǎn)程監(jiān)控的自動(dòng)化系統(tǒng)方案，目前主要采用含中心應(yīng)用層、數(shù)據(jù)處理層和外圍設(shè)備層的控制架構(gòu)，如圖1所示。
[0004]其中，中心應(yīng)用層主要包括操作計(jì)算機(jī)、通訊轉(zhuǎn)化設(shè)備、數(shù)據(jù)存儲(chǔ)服務(wù)器、以及上位應(yīng)用軟件等。中心應(yīng)用層是管理人員完成監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)、控制設(shè)備、設(shè)置預(yù)案、維護(hù)系統(tǒng)等各類(lèi)管理操作的平臺(tái)，一般一個(gè)項(xiàng)目或者一個(gè)系統(tǒng)配置一個(gè)監(jiān)控室或者監(jiān)控工作站。
[0005]數(shù)據(jù)處理層主要包括控制處理器、通訊設(shè)備、1模塊、繼電器、斷路器、端子排、防雷器、以及成套組裝的柜體等，根據(jù)每個(gè)系統(tǒng)的需要而配置。目前主流的控制處理器主要有PLC、PAC、DCS，以及基于單片機(jī)技術(shù)開(kāi)發(fā)的各類(lèi)控制器等。數(shù)據(jù)處理層主要是匯聚外圍設(shè)備層與中心應(yīng)用層的各類(lèi)數(shù)據(jù)，并作相關(guān)邏輯分析，從而向下端的外圍設(shè)備層發(fā)布控制指令，向上端的中心應(yīng)用層反饋監(jiān)控狀態(tài)。
[0006]外圍設(shè)備層是指所有被監(jiān)控的對(duì)象，根據(jù)各類(lèi)自控系統(tǒng)的功能要求而不同。比如隧道機(jī)電監(jiān)控系統(tǒng)的外圍設(shè)備層主要包括風(fēng)機(jī)、照明燈具、交通信號(hào)燈、車(chē)道指示器、橫洞卷簾門(mén)、光強(qiáng)檢測(cè)器、C0/VI檢測(cè)器等等。
[0007]目前，在中心應(yīng)用層、數(shù)據(jù)處理層以及外圍設(shè)備層三個(gè)部分都各自比較分散的系統(tǒng)中，傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)圖如2所示。
[0008]傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)中，在被監(jiān)控設(shè)備分散且距離較遠(yuǎn)時(shí)，需要大量控制電纜，給項(xiàng)目施工和運(yùn)營(yíng)故障排查、維護(hù)改造都帶來(lái)極大困擾。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是:降低控制網(wǎng)絡(luò)中控制電纜的布線量。
[0010]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明的技術(shù)方案是提供了一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括位于外圍設(shè)備層的各被監(jiān)控設(shè)備，位于數(shù)據(jù)處理層的各控制器及位于中心應(yīng)用層的監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站與各控制器建立數(shù)據(jù)通訊，其特征在于，還包括位于數(shù)據(jù)處理層與外圍設(shè)備層之間的測(cè)控執(zhí)行層，在測(cè)控執(zhí)行層布置多個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器，每個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器包括用于與控制建立數(shù)據(jù)通訊的通訊模塊、用于與各被監(jiān)控設(shè)備相連的接線端子排及處理器單元，接線端子排具有數(shù)量可配置的數(shù)字量控制輸出接口、模擬量控制輸出接口、數(shù)字量信號(hào)輸入接口及模擬量信號(hào)輸入接口，通過(guò)數(shù)字量信號(hào)輸入接口及模擬量信號(hào)輸入接口采集到的輸入信號(hào)經(jīng)由光電隔離單元傳輸給處理器單元，由處理器單元輸出的模擬控制信號(hào)經(jīng)由光電隔離單元傳輸給模擬量控制輸出接口，由處理器單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)則經(jīng)由繼電器組傳輸給數(shù)字量控制輸出接口，一個(gè)控制器與N個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器通過(guò)通訊線纜串接，采用匹配的總線協(xié)議進(jìn)行通訊，N多I，每個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器與被監(jiān)控設(shè)備一對(duì)一連接。
[0011]本發(fā)明公開(kāi)的一種工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器是一種連接于控制器與被監(jiān)控設(shè)備之間的裝置，能夠?qū)⒈槐O(jiān)控設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸給控制器，同時(shí)也執(zhí)行控制器發(fā)布的控制指令。本發(fā)明是一種應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行裝置，尤其適用于控制中心與被監(jiān)控設(shè)備距離較遠(yuǎn)、且布線不方便的場(chǎng)合。采用該發(fā)明裝置，可以極大地節(jié)約控制電纜，降低施工難度，促進(jìn)施工進(jìn)度，保障施工質(zhì)量，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平。
【附圖說(shuō)明】
[0012]圖1為傳統(tǒng)控制架構(gòu)圖；
[0013]圖2為傳統(tǒng)控制網(wǎng)絡(luò)圖，圖中的虛線為光纖或總線，實(shí)線為控制電纜；
[0014]圖3為工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器組成示意圖；
[0015]圖4為采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器后的控制架構(gòu)圖；
[0016]圖5為采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器后的控制網(wǎng)絡(luò)圖，圖中的實(shí)線為通訊電纜，雙實(shí)線為控制電纜。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合具體實(shí)施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實(shí)施例僅用于說(shuō)明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對(duì)本發(fā)明作各種改動(dòng)或修改，這些等價(jià)形式同樣落于本申請(qǐng)所附權(quán)利要求書(shū)所限定的范圍。
[0018]如圖3所示，本發(fā)明提供的一種工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器由電源、防浪涌保護(hù)模塊、通訊模塊、處理器芯片、光電隔離模塊、繼電器組、狀態(tài)顯示模塊、接線端子排等功能元器件組成。
[0019]關(guān)于該發(fā)明裝置的供電說(shuō)明:工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器既能接受120?250VAC供電，也能接受10?48VDC供電?？梢愿鶕?jù)現(xiàn)場(chǎng)供電條件自由選擇，增強(qiáng)了工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)的適用性。供電線路采用了防浪涌保護(hù)措施。
[0020]關(guān)于該發(fā)明裝置的通訊說(shuō)明:不同系列的工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器分別采用不同方式的通訊協(xié)議，包括有線通訊和無(wú)線通訊。其中有線通訊包括但不限于Ethernet、Modbus，Profibus，Interbus，Prof inet，DeviceNet，CAN，CC-Link，HART以及自有開(kāi)發(fā)的協(xié)議等；無(wú)線通訊包括但不限于無(wú)線局域網(wǎng)802.11 (W1-Fi)，ZigBee ,Bluetooth以及自有開(kāi)發(fā)的協(xié)議等。可以根據(jù)對(duì)接的控制器類(lèi)型和現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境所具備的條件進(jìn)行選擇。采用通訊方式的工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器可以實(shí)現(xiàn)將相關(guān)被控設(shè)備用一根通訊線纜串在一起，極大的簡(jiǎn)化了布線，提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
[0021]關(guān)于該發(fā)明裝置的測(cè)控功能說(shuō)明:工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器將監(jiān)測(cè)和控制的功能集成一體。其中監(jiān)測(cè)功能是指采集被控設(shè)備的輸入信號(hào)，包括數(shù)字量輸入信號(hào)DI和模擬量輸入信號(hào)Al;控制功能是指輸出信號(hào)給被控設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)被控設(shè)備的控制功能，包括數(shù)字量控制信號(hào)DO和模擬量控制信號(hào)A0。輸入信號(hào)(DI\AI)和模擬量控制信號(hào)AO都采取光電隔離措施，防止外部信號(hào)干擾，實(shí)現(xiàn)信號(hào)的穩(wěn)定。每路數(shù)字量控制信號(hào)DO通過(guò)繼電器輸出，能夠擴(kuò)大控制范圍、轉(zhuǎn)換控制電路、實(shí)現(xiàn)電路保護(hù)等，比如可以直接控制220V高壓電路通斷。每個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器裝置的D1、D0、A1、A0點(diǎn)數(shù)可以根據(jù)實(shí)際應(yīng)用需求配置，比如某被控設(shè)備有4個(gè)狀態(tài)輸入(DI)，2路數(shù)字量控制輸出(DO)，4路模擬量信號(hào)輸入(Al)，則對(duì)應(yīng)的工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器選用4DI\2D0\4AI的規(guī)格。
[0022]關(guān)于該發(fā)明裝置的顯示功能說(shuō)明:工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器帶有顯示面板，可以是指示燈面板，也可以是液晶屏面板。主要顯示包括但不限于電源狀態(tài)、通訊狀態(tài)、各種輸入輸出點(diǎn)位狀態(tài)等。通過(guò)顯示功能，可以直觀的了解該裝置的各種工作狀態(tài)信息。
[0023]關(guān)于該發(fā)明裝置的處理器說(shuō)明:工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器可以采用多種處理器實(shí)現(xiàn)功能，包括但不限于嵌入式微控制器，如8051、？51乂4、1?^-251等;嵌入式微處理器，如41?1^1186/88、CPLD/FPGA，等；嵌入式數(shù)字信號(hào)處理器(DSP)，如TMS320，MCS-296，DSP56000等；嵌入式片上系統(tǒng)(S0C)。針對(duì)不同的處理器，開(kāi)發(fā)相適應(yīng)的軟件實(shí)現(xiàn)通訊、監(jiān)測(cè)、控制、預(yù)案等功能。
[0024]關(guān)于該發(fā)明裝置的防護(hù)等級(jí)說(shuō)明:根據(jù)使用環(huán)境場(chǎng)合，工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器可以采用低防護(hù)等級(jí)(IP20)至高防護(hù)等級(jí)(IP68)間的不同規(guī)格。
[0025]工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的發(fā)明是上述內(nèi)容的智能集成，是一種應(yīng)用于復(fù)雜的工業(yè)控制系統(tǒng)中的數(shù)據(jù)采集和控制執(zhí)行裝置，尤其適用于控制中心與被監(jiān)控設(shè)備距離較遠(yuǎn)、且布線不方便的場(chǎng)合。采用該發(fā)明裝置，可以極大地節(jié)約控制電纜，降低施工難度，促進(jìn)施工進(jìn)度，保障施工質(zhì)量，提高運(yùn)營(yíng)維護(hù)水平。
[0026]據(jù)圖5所示，工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器是應(yīng)用于數(shù)據(jù)處理層和外圍設(shè)備層之間的一種裝置，在圖5中，MCA-1至MAC-N表示N個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器。
[0027]在控制系統(tǒng)中，工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器與控制器之間采用匹配的總線協(xié)議進(jìn)行通訊，一個(gè)控制器下所有的工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器通過(guò)通訊線纜串接，不需要重復(fù)布線接線，極大的簡(jiǎn)化了系統(tǒng)線路。
[0028]工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器與外圍設(shè)備是一對(duì)一聯(lián)接，不需要配置繼電器、斷路器、電源等附件，并且就近放置于被控設(shè)備附近，極大的節(jié)省控制電纜，不會(huì)導(dǎo)致接線錯(cuò)誤，也大大提高了系統(tǒng)的集成度，現(xiàn)場(chǎng)不再需要額外的控制柜等設(shè)施。
[0029]工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器內(nèi)置處理器，可以實(shí)現(xiàn)各種控制預(yù)案。例如，當(dāng)控制器損壞或通訊線路中斷，能自動(dòng)啟動(dòng)預(yù)設(shè)方案，確保被控狀態(tài)，從而極大地提高了整體控制系統(tǒng)的穩(wěn)定性和智能化。
[0030]通過(guò)采用本發(fā)明提供的裝置，在傳統(tǒng)的控制系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)了技術(shù)創(chuàng)新，能夠?qū)崿F(xiàn)節(jié)省造價(jià)、簡(jiǎn)化施工、利于維護(hù)等多方面的優(yōu)化升級(jí)。尤其適用于公路隧道、城市地下綜合管廊、地鐵、高鐵、港口碼頭等各種存在被監(jiān)控設(shè)備分散且距離遠(yuǎn)的場(chǎng)合。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種采用工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器的控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)，包括位于外圍設(shè)備層的各被監(jiān)控設(shè)備，位于數(shù)據(jù)處理層的各控制器及位于中心應(yīng)用層的監(jiān)控工作站，監(jiān)控工作站與各控制器建立數(shù)據(jù)通訊，其特征在于，還包括位于數(shù)據(jù)處理層與外圍設(shè)備層之間的測(cè)控執(zhí)行層，在測(cè)控執(zhí)行層布置多個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器，每個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器包括用于與控制建立數(shù)據(jù)通訊的通訊模塊、用于與各被監(jiān)控設(shè)備相連的接線端子排及處理器單元，接線端子排具有數(shù)量可配置的數(shù)字量控制輸出接口、模擬量控制輸出接口、數(shù)字量信號(hào)輸入接口及模擬量信號(hào)輸入接口，通過(guò)數(shù)字量信號(hào)輸入接口及模擬量信號(hào)輸入接口采集到的輸入信號(hào)經(jīng)由光電隔離單元傳輸給處理器單元，由處理器單元輸出的模擬控制信號(hào)經(jīng)由光電隔離單元傳輸給模擬量控制輸出接口，由處理器單元輸出的數(shù)字控制信號(hào)則經(jīng)由繼電器組傳輸給數(shù)字量控制輸出接口，一個(gè)控制器與N個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器通過(guò)通訊線纜串接，采用匹配的總線協(xié)議進(jìn)行通訊，N多I，每個(gè)工業(yè)測(cè)控執(zhí)行器與被監(jiān)控設(shè)備一對(duì)一連接。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105911930SQ201610452703
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年6月21日
【發(fā)明人】李宏亮, 白亮
【申請(qǐng)人】上海吞山智能科技有限公司