專利名稱：微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種用來(lái)保護(hù)DCS測(cè)量系統(tǒng)中各種卡件不因交流或直流過(guò)壓過(guò)流而損壞的保護(hù)設(shè)備，尤其涉及一種微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊。
背景技術(shù)：
隨著科技水平的飛速發(fā)展，工業(yè)測(cè)量自動(dòng)控制水平得到了很大的提高。其中最具
代表性的DCS(集散控制系統(tǒng))是當(dāng)前自動(dòng)控制系統(tǒng)的最高水平。但從實(shí)際運(yùn)作來(lái)看，DCS
不具備自我保護(hù)的功能，一旦發(fā)生意外，將會(huì)給企業(yè)帶來(lái)不同程度的損失。 在微控系統(tǒng)中的模件(即卡件)是將一次測(cè)量設(shè)備的模擬信號(hào)轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號(hào)，
并傳輸?shù)轿C(jī)，以供分析和處理的關(guān)鍵設(shè)備。它體積雖小但結(jié)構(gòu)復(fù)雜，屬昂貴的高科技產(chǎn)品。在DCS系統(tǒng)中卡件處于前沿位置，且自身沒(méi)有自保功能。根據(jù)模件損壞情況的統(tǒng)計(jì)分析可看出，導(dǎo)致模件損壞的原因主要有三個(gè)一是過(guò)壓；二是過(guò)流；三是交流電壓串入。在測(cè)量系統(tǒng)中卡件所接收的4-20mA模擬信號(hào)都是來(lái)自使用220V或380V的交流電器設(shè)備。而交流用電設(shè)備在工作過(guò)程中漏電現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生，從而極易導(dǎo)致交流電壓由4-20mA信號(hào)線路進(jìn)入卡件，使卡件被強(qiáng)電壓燒壞，卡件遭到損壞將直接影響到企業(yè)的正常運(yùn)行。[0004] 在電廠實(shí)際工作中，發(fā)現(xiàn)在運(yùn)用DCS控制系統(tǒng)時(shí)，DCS所用的卡件，在電壓、電流稍高的情況下，卡件耐壓耐流有限很容易被燒壞和擊穿，損壞后會(huì)影響整個(gè)卡件各路的工作狀態(tài)(卡件最低為15路)，它直接影響發(fā)電機(jī)和鍋爐的正常運(yùn)行。以一個(gè)5萬(wàn)機(jī)組的小型電廠為例，一個(gè)價(jià)值4000元的卡件損壞而導(dǎo)致停機(jī)停產(chǎn)的話，企業(yè)一天的損失就要數(shù)以10萬(wàn)計(jì)，或者更多。因此對(duì)DCS系統(tǒng)使用的卡件按通道分路進(jìn)行必要的保護(hù)，確保DCS系統(tǒng)連續(xù)、穩(wěn)定、高效的運(yùn)行，對(duì)企業(yè)正常的運(yùn)行和發(fā)展，避免不必要的損失起著至關(guān)重要的作用。

發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是提供一種對(duì)DCS系統(tǒng)使用的卡件進(jìn)行必要保護(hù)的微機(jī)集散
控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊。 為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為 —種微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，包括一次測(cè)量設(shè)備連接端和被保護(hù)設(shè)備卡件連接端，其特征是一次測(cè)量設(shè)備連接端的測(cè)量信號(hào)工作回路與熔絲管F1連接；測(cè)量信號(hào)回路中，交流電壓正半周經(jīng)二極管D1、 D3，交流電壓負(fù)半周經(jīng)二極管D2、D4構(gòu)成全波整流電路，被整流后的直流電壓經(jīng)取樣二極管Wl取樣后，送入三極管VT控制極；三極管VT的集電極分別與所述的二極管Dl、D2連接，三極管VT的發(fā)射極分別與所述的二極管D3、D4連接。 根據(jù)所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的三極管VT的控制極與發(fā)射極之間連接有高頻濾波電容器Cl。 根據(jù)所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中并聯(lián)連接有保護(hù)二極管D5。[0010] 根據(jù)所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中連接有限流保護(hù)電阻。 本實(shí)用新型微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊(DCS-I/0)在充分考慮到卡件的各種工作環(huán)境、工作目的及系統(tǒng)作用的情況下，專門(mén)用來(lái)保護(hù)DCS測(cè)量系統(tǒng)中各種卡件不受交流或直流過(guò)壓過(guò)流而損壞的保護(hù)設(shè)備。該保護(hù)模塊適用于24VDC正負(fù)邏輯電路各通道。不需要另加電源，按正負(fù)極，直接串入24VDC回路中即可。本實(shí)用新型從根本上解決了 DCS系統(tǒng)卡件的先天不足，本實(shí)用新型可安全有效地對(duì)各種通道提供保護(hù)。

圖1為本實(shí)用新型與一次測(cè)量設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備卡件連接示意圖。[0013] 圖2為本實(shí)用新型的電路原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說(shuō)明 本實(shí)用新型微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊與一次測(cè)量設(shè)備和被保護(hù)設(shè)備卡件連接方法如圖l所示，微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊(DCS-IO)連接方法，可按圖1的l端、2端"+，-"極串聯(lián)接入到被保護(hù)信號(hào)電壓24V工作回
路中即可，接法見(jiàn)圖1。 本實(shí)用新型的電路原理圖如圖2所示，包括一次測(cè)量設(shè)備連接端和被保護(hù)設(shè)備卡件連接端，一次測(cè)量設(shè)備連接端的測(cè)量信號(hào)工作回路與熔絲管F1連接；測(cè)量信號(hào)回路中，交流電壓正半周經(jīng)二極管D1、D3，交流電壓負(fù)半周經(jīng)二極管D2、D4構(gòu)成全波整流電路，被整流后的直流電壓經(jīng)取樣二極管Wl取樣后，送入三極管VT控制極；三極管VT的集電極分別與所述的二極管D1、D2連接，三極管VT的發(fā)射極分別與所述的二極管D3、D4連接。[0017] 所述的三極管VT的控制極與發(fā)射極之間連接有高頻濾波電容器Cl。[0018] 所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中并聯(lián)連接有保護(hù)二極管D5。 所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中連接有限流保護(hù)電阻Rl、 R2，限流保護(hù)電阻Rl、 R2兩只并聯(lián)連接。 本實(shí)用新型的工作原理如下 —、測(cè)量信號(hào)4-20mA工作回路經(jīng)熔絲管Fl進(jìn)入過(guò)壓過(guò)流保護(hù)模塊，然后再進(jìn)入被保護(hù)設(shè)備。當(dāng)DC24V工作回路正常時(shí)，該保護(hù)模塊處于守備狀態(tài)。信號(hào)回路出現(xiàn)過(guò)壓時(shí)，不論是交流電壓還是直流電壓，該保護(hù)模塊檢測(cè)是非工作電壓時(shí)，瞬間迅速進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)。進(jìn)入保護(hù)狀態(tài)后，測(cè)量設(shè)備信號(hào)工作回路被保護(hù)模塊短路切斷，在切斷的瞬間工作回路上的A點(diǎn)和B點(diǎn)的電壓不高于被保護(hù)設(shè)備正常工作電壓。 由于信號(hào)回路被該保護(hù)模塊短路，瞬間內(nèi)熔絲管Fl被熔斷，使被保護(hù)設(shè)備迅速與
非工作有害電壓脫離開(kāi)，因此，測(cè)量設(shè)備得到有效的安全保護(hù)。[0023] 二、工作原理 當(dāng)有交流電壓侵襲測(cè)量信號(hào)回路時(shí)，交流電壓正半周經(jīng)二極管D1、D3，負(fù)半周經(jīng)二極管D2、D4，構(gòu)成全波整流，被整流后的直流電壓在經(jīng)取樣二極管W1取樣認(rèn)可后，送入三極管VT控制極(該取樣直流電壓為Wl反向擊穿電壓，可根據(jù)實(shí)際需要在30-40V之間任選)。三極管VT得到觸發(fā)后迅速導(dǎo)通，因三極管VT的導(dǎo)通使直流電壓回路被三極管VT短路。因此，測(cè)量信號(hào)電壓工作回路中熔絲管F1瞬間被熔斷，使非工作有害電壓與被保護(hù)設(shè)備迅速脫離開(kāi)。 當(dāng)信號(hào)電壓DC24V工作回路，受到外部脈沖電壓沖擊時(shí)，脈沖電壓高于1伏時(shí)，被保護(hù)二極管D5直接短路吸收，保護(hù)二極管D5同時(shí)起到對(duì)交流電壓半波短路吸收的作用。因此，在保護(hù)過(guò)程中保護(hù)二極管D5起到重要作用，R1、R2為限流保護(hù)電阻，功率1/8W， 1000歐姆，2只并聯(lián)。 Cl為高頻濾波電容器，高頻濾波電容器Cl為防止脈沖信號(hào)電壓進(jìn)入三極管VT控
制極，產(chǎn)生誤動(dòng)作而設(shè)的濾波電容器。 三、使用元件的選擇 二極管Dl-D5， 1N4007. 1A. 1KV。 穩(wěn)壓管Wl. 2CW119. 30-36V ; 或2DW13D. 36-40V。三極管BU406H. BU408. 400V. 7A. 60W ; 或2SC4797. 900V8A. 50W。 電容器Cl 0. 047微法.250V。 保險(xiǎn)絲Fl 0. 1A-0. 25A速熔型。 四、使用說(shuō)明 DCS-IO保護(hù)模塊投入使用方法可按1端2端"+，-"極串聯(lián)接入到被保護(hù)信號(hào)電壓24V工作回路中即可，接法見(jiàn)圖1。 當(dāng)儀表失去4-20MA信號(hào)時(shí)，應(yīng)首先檢查熔絲管Fl是否被熔斷，當(dāng)出現(xiàn)熔絲管Fl被熔斷時(shí)，這說(shuō)明已由非工作電壓進(jìn)入信號(hào)電壓DC24V回路。 這時(shí)應(yīng)查明原因在更換同型號(hào)規(guī)格的熔絲管，即0. 1A-0. 25A，5X20mm速熔熔絲管，對(duì)溫度信號(hào)輸入保護(hù)(模件通道保護(hù))本電路去除保護(hù)二極管D5和限流保護(hù)電阻R1、R2，把限流保護(hù)電阻Rl、 R2兩端端直接連接為溫度輸入保護(hù)，適應(yīng)熱電阻信號(hào)、熱偶信號(hào)。[0039] 本模塊使用溫度+60度至-40度。[0040] 五、DCS-IO保護(hù)模塊使用范圍；[0041] 1、微機(jī).模件(卡件)4-20mA模擬信號(hào).輸入輸出(單位為通道)。 2、24V. DC開(kāi)關(guān)量.輸入.輸出.(單位為通道)。 24VDC變送器(1151型)(單位為臺(tái))。 24V. DC壓力變送器(單位為臺(tái))。 3、各種使用0-20mA信號(hào)的二次儀表(單位為塊)。 4、各種電動(dòng)執(zhí)行器 O-lOmA.輸入.輸出.信號(hào)。 0-20mA.輸入.輸出.信號(hào)。 4-20mA.輸入.輸出.信號(hào)。 六、注明 DCS-IO保護(hù)模塊電路中使用的Fl (即保險(xiǎn)管)為速溶型熔絲管，如更換此管時(shí)應(yīng)嚴(yán)格按要求更換，不得任意改型或加大保險(xiǎn)絲容量，否則將燒壞模塊和被保護(hù)設(shè)備。 DCS-IO保護(hù)模塊所用的熔絲管規(guī)格如下 電流0. 1A-0. 25A速熔型熔絲管。使用熔絲管最大電流不能超過(guò)0. 25A，規(guī)格 5X20mm。 上面所述的實(shí)施例僅是對(duì)本實(shí)用新型的優(yōu)選實(shí)施方式進(jìn)行描述，并非對(duì)本實(shí)用新 型的構(gòu)思和保護(hù)范圍進(jìn)行限定，在不脫離本實(shí)用新型設(shè)計(jì)構(gòu)思的前提下，本領(lǐng)域中普通工 程技術(shù)人員對(duì)本實(shí)用新型的技術(shù)方案作出的各種變型和改進(jìn)，均應(yīng)落入本實(shí)用新型的保護(hù) 范圍。
權(quán)利要求一種微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，包括一次測(cè)量設(shè)備連接端和被保護(hù)設(shè)備卡件連接端，其特征是一次測(cè)量設(shè)備連接端的測(cè)量信號(hào)工作回路與熔絲管F1連接；測(cè)量信號(hào)回路中，交流電壓正半周經(jīng)二極管D1、D3，交流電壓負(fù)半周經(jīng)二極管D2、D4構(gòu)成全波整流電路，被整流后的直流電壓經(jīng)取樣二極管W1取樣后，送入三極管VT控制極；三極管VT的集電極分別與所述的二極管D1、D2連接，三極管VT的發(fā)射極分別與所述的二極管D3、D4連接。
2. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的三極管VT的控制極與發(fā)射極之間連接有高頻濾波電容器Cl。
3. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中并聯(lián)連接有保護(hù)二極管D5。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l所述的微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，其特征是所述的測(cè)量信號(hào)工作回路中連接有限流保護(hù)電阻。
專利摘要一種微機(jī)集散控制系統(tǒng)輸入/輸出過(guò)流過(guò)壓保護(hù)模塊，包括一次測(cè)量設(shè)備連接端和被保護(hù)設(shè)備卡件連接端，測(cè)量信號(hào)工作回路與熔絲管F1連接；測(cè)量信號(hào)回路中，交流電壓正半周經(jīng)二極管D1、D3，交流電壓負(fù)半周經(jīng)二極管D2、D4構(gòu)成全波整流電路，被整流后的直流電壓經(jīng)取樣二極管W1取樣后，送入三極管VT控制極；三極管VT的集電極分別與所述的二極管D1、D2連接，三極管VT的發(fā)射極分別與所述的二極管D3、D4連接。本實(shí)用新型專門(mén)用來(lái)保護(hù)DCS測(cè)量系統(tǒng)中各種卡件不受交流或直流過(guò)壓過(guò)流而損壞的保護(hù)設(shè)備。該保護(hù)模塊適用于24VDC正負(fù)邏輯電路各通道。不需要另加電源，按正負(fù)極，直接串入24VDC回路中即可。本實(shí)用新型可安全有效地對(duì)各種通道提供保護(hù)。
文檔編號(hào)H02H9/04GK201504088SQ200920238898
公開(kāi)日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年9月30日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月30日
發(fā)明者孔祥召 申請(qǐng)人:滕州億達(dá)華聞煤電化有限公司