CN101706658A - 基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱 - Google Patents

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林宇
郑冰
刘海明
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Abstract

本发明属于操作箱技术领域，尤其是一种基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，包括低压配电屏、操作箱，低压配电屏通过通讯电缆连接一个PLC控制柜，在操作箱中设置现场总线模块，通过现场总线与操作箱中的各个低压输入/输出点端子相连接，低压输入/输出点端子与生产线中的各种设备状态信号检测仪表、执行机构相连接，现场总线模块通过现场总线组成网络结构，在PLC控制柜中设有总线通讯模块与现场总线模块相连接。本发明的操作箱优点是：节省安装费用；节省维护费用；用户具有高度的***集成主动权；节省了大量控制电缆，减少了电缆的敷设量，控制***更加安全可靠。

Description

基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱
技术领域
本发明属于操作箱技术领域，尤其是一种基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱。
背景技术
在传统的控制领域中，操作箱一般安装转换开关、启动、停止按钮、指示灯等。一般现场输入/输出点通过操作箱端子转接到输入/输出控制站，如胶带机的速度、跑偏、事故、位置等信号数量多、线路长，经常在传输过程中受到干扰或误动作。工业自动化控制发展到今天，传统的控制结构已经非常成熟。但是，随着国际工业自动化水平日新月异的发展，传统控制结构的弊端也一步步的展现出来。实践表明，现有的控制结构在生产安全可靠性、组织结构合理性、一次性投资、安装及日常维护都存在很多不足之处。在矿山、烧结、球团项目中，现场有许多数字模拟信号需要采集进入PLC进行控制管理。以一台胶带机为例，就有跑偏开关、事故开关、速度开关及防滑堵漏开关等数字D/I点进入PLC，传统控制模式是将这些数字D/I点通过现场的胶带机操作箱转接进入到控制室的PLC柜，当然这里还包括操作箱上的转换开关，启停按钮等信号反馈到配电屏的信号，这样的思路就是现场至操作箱存在控制电缆，每台操作箱至PLC柜有控制电缆，操作箱至配电屏也有控制电缆。在模件柜(PLC)至现场操作箱及现场设备之间存在大量电缆，这给投资方在资金投入、施工维护方面都增加了很多费用。
现场总线技术(Fieldbus)是80年代末、90年代初国际上发展形成的，用于过程自动化、制造自动化等领域的现场智能设备互连通讯网络。它作为工厂数字通信网络的基础，沟通了生产过程现场及控制设备之间及其与更高控制管理层次之间的联系。它不仅是一个基层网络，而且还是一种开放式、新型全分布控制***。这项以智能传感、控制、计算机、数字通讯等技术为主要内容的综合技术。现场总线设备的工作环境处于过程设备的底层，作为工厂设备级基础通讯网络，要求具有协议简单、容错能力强、安全性好、成本低的特点：具有一定的时间确定性和较高的实时性要求，还具有网络负载稳定，多数为短帧传送、信息交换频繁等特点。由于上述特点，现场总线***从网络结构到通讯技术，都具有不同上层高速数据通信网的特色。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱。
本发明的目的是通过下述技术方案来实现的。
本发明的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，包括低压配电屏，操作箱，其特征在于所述的低压配电屏通过通讯电缆连接一个PLC控制柜，所述的操作箱为设置在生产线不同部位的两个或两个以上的操作箱，各个操作箱之间通过操作箱现场总线相连接，在这些操作箱中分别设置现场总线模块，这些现场总线模块通过现场总线与这些操作箱中的各个低压输入/输出点端子相连接以组成智能操作箱，这些操作箱中的低压输入/输出点端子通过信号线与生产线中的各种设备状态信号检测仪表及相关的执行机构相连接，这些现场总线模块通过操作箱现场总线组成网络结构，在所述的PLC控制柜中设有总线通讯模块，一个操作箱中现场总线模块通过一个通讯电缆与此总线通讯模块相连接.
所述的现场总线模块包含数字量输入接口、数字量输出接口、数字量输入/输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口。
所述的信号线为通讯光纤。
所述的现场总线模块为TURCK现场总线模块、PHCENIX现场总线模块或SIEMENS现场总线模块。
所述的设备状态信号检测仪表为智能型网络仪表。
所述的现场总线为PROFIBUS-DP现场总线、DeviceNet现场总线、Modbus现场总线、Modbus/TCP现场总线、INTERBUS现场总线或CANOpen现场总线。
所述的PROFIBUS-DP现场总线分为2-4个网络段，每个网络段连2-32个节点，两个网络段之间用中继器连接，串接2-4个中继器，一个PLC控制柜即一个主站连接8-126个网络节点，每个PROFIBUS-DP网络连接2-126个操作箱。
所述的网络结构为链式、星形、环式或树形网络布局。
本发明的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱在传统操作箱中装入现场总线模块，现场采集的输入/输出点进入总线模块，通过一根通讯电缆连接到PLC控制站，实现对现场设备的自动控制。
本发明的操作箱优点是：1)节省安装费用。现场总线***的接线十分简单，由于一对双绞线或一条电缆上通常可挂接多个设备，因而电缆、端子、槽盒、桥架的用量大大减少，连线设计与接头校对的工作量也大大减少。当需要增加现场控制设备时，无需增设新的电缆，可就近连接在原有的电缆上，既节省了投资，也减少了设计、安装的工作量。据有关典型试验工程的测算资料，可节约安装费用60％以上。2)节省维护费用。由于现场控制设备具有自诊断与简单故障处理的能力，并通过数字通讯将相关的诊断维护信息送往控制室，用户可以查询所有设备的运行，诊断维护信息，以便早期分析故障原因并快速排除。缩短了维护停工时间，同时由于***结构简化，连线简单而减少了维护工作量。3)用户具有高度的***集成主动权。用户可以自由选择不同厂商所提供的设备来集成***。避免因选择了某一品牌的产品被“框死”了设备的选择范围，不会为***集成中不兼容的协议、接口而一筹莫展，使***集成过程中的主动权完全掌握在用户手中。
附图说明
图1为本发明的操作箱电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明本发明的具体实施方式。
如图1所示，本发明的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，包括低压配电屏1，操作箱5，其特征在于所述的低压配电屏1通过通讯电缆2连接一个PLC控制柜3，所述的操作箱5为设置在生产线不同部位的两个或两个以上的操作箱，各个操作箱之间通过操作箱现场总线8相连接，在这些操作箱5中分别设置现场总线模块，这些现场总线模块通过现场总线与这些操作箱中的各个低压输入/输出点端子相连接以组成智能操作箱，这些操作箱中的低压输入/输出点端子通过信号线6与生产线中的各种设备状态信号检测仪表及相关的执行机构7相连接，这些现场总线模块通过操作箱现场总线8组成网络结构，在所述的PLC控制柜3中设有总线通讯模块，一个操作箱中现场总线模块通过一个通讯电缆4与此总线通讯模块相连接.
可以在所述的生产线中设置智能低压开关柜，这些智能低压开关柜与生产线中的各种设备状态信号检测仪表及相关的执行机构相连接。
所述的现场总线模块包含数字量输入接口、数字量输出接口、数字量输入/输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口。
所述的信号线6为通讯光纤。这些通讯光纤与设在所述的智能低压开关柜中设置光纤信号收发器相连接。
所述的现场总线模块为TURCK现场总线模块、PHCENIX现场总线模块或SIEMENS现场总线模块。
所述的设备状态信号检测仪表为智能型网络仪表。
所述的现场总线为PROFIBUS-DP现场总线、DeviceNet现场总线、Modbus现场总线、Modbus/TCP现场总线、INTERBUS现场总线或CANOpen现场总线。
所述的PROFIBUS-DP现场总线分为2-4个网络段，每个网络段连2-32个节点，两个网络段之间用中继器连接，串接2-4个中继器，一个PLC控制柜即一个主站连接8-126个网络节点，每个PROFIBUS-DP网络连接2-126个操作箱。
所述的网络结构为链式、星形、环式或树形网络布局。
现场总线功能操作箱在传统操作箱中装入现场总线模块，现场采集的输入/输出点进入总线模块，通过一根通讯电缆连接到PLC控制站，实现对现场设备的自动控制。

Claims (8)

1.一种基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，包括低压配电屏、操作箱，其特征在于所述的低压配电屏通过通讯电缆连接一个PLC控制柜，所述的操作箱为设置在生产线不同部位的两个或两个以上的操作箱，各个操作箱之间通过操作箱现场总线相连接，在这些操作箱中分别设置现场总线模块，这些现场总线模块通过现场总线与这些操作箱中的各个低压输入/输出点端子相连接以组成智能操作箱，这些操作箱中的低压输入/输出点端子通过信号线与生产线中的各种设备状态信号检测仪表、执行机构相连接，这些现场总线模块通过操作箱现场总线组成网络结构，在所述的PLC控制柜中设有总线通讯模块，一个操作箱中现场总线模块通过通讯电缆与此总线通讯模块相连接。
2.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的现场总线模块包含数字量输入接口、数字量输出接口、数字量输入/输出接口、模拟量输入接口、模拟量输出接口。
3.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的信号线为通讯光纤。
4.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的现场总线模块为TURCK现场总线模块、PHCENIX现场总线模块或SIEMENS现场总线模块。
5.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的设备状态信号检测仪表为智能型网络仪表。
6.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的所述的现场总线为PROFIBUS-DP现场总线、DeviceNet现场总线、Modbus现场总线、Modbus/TCP现场总线、INTERBUS现场总线或CANOpen现场总线。
7.根据权利要求6所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的PROFIBUS-DP现场总线分为2-4个网络段，每个网络段连2-32个节点，两个网络段之间用中继器连接，串接2-4个中继器，一个PLC控制柜连接8-126个网络节点，每个PROFIBUS-DP网络连接2-126个操作箱。
8.根据权利要求1所述的基于现场总线技术具有输入/输出点采集功能的操作箱，其特征在于所述的网络结构为链式、星形、环式或树形网络布局。
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