CN113759803A - 一种智能型监测保护控制电器装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能型监测保护控制电器装置，通过创新受控设备(各类机泵、传动设备，电/气动闸/阀门、启闭机，变频器、软启动，按钮箱/操作柱等)电路原理方法，实现受控设备就地/远程操作、状态采集、信号输出、总线通信于一体的智能电器装置，本发明包括DI状态采集模块、AI/AO模拟量输入/输出模块、CPU处理器、DO指令输出模块、总线通信模块、显示模块、存储模块、屏蔽层，可便捷实现与远端自控装置完成组网控制，实现受控设备就地操作和远程组网自动控制。通过本发明，受控设备原有操作、功能和使用习惯不变的情况下电路原理清晰，且消除远端自控装置连接的控制电缆、信号电缆，节约铜资源。
Description
技术领域
本发明属于智能电器技术领域，特别涉及一种智能型监测保护控制电器装置。
背景技术
目前在工农业生产过程中，有大量各类机泵、传动设备，电动闸/阀门、气动闸门/阀、电动启闭机，变频器、软启动，按钮箱/操作柱等控制设备，这些设备原来通过复杂的二次电路完成控制与连锁，起到对设备的保护与操作。原来二次电路接线复杂，易产生错误、调试周期长，长时间运行后线路散、乱、模糊不清等各类影响生产安全的因素，长期运行不便于检修维护、电器元件不便于二次利用等；在远程自动控制时需要大量电缆提供本地设备与远程设备的信号传输，这些电缆的敷设、施工都在制约工程效能和造价。所以，本发明设计了一种智能型监测保护控制电器装置。
发明内容
针对上述存在的问题，本发明的目的是提供一种智能型监测保护控制电器装置。
本发明的技术方案是：一种智能型监测保护控制电器装置，包括：
DI状态采集模块，与受控设备的外部电路有线连接，用于采集设备的DI状态；
AI/AO模拟量输入/输出模块，与受控设备的外部电路有线连接，用于外部电路的模拟量输入与输出；
CPU处理器，与所述DI状态采集模块、AI/AO模拟量输入/输出模块连接，用于根据外部电路采集信号进行输出指令运算；
DO指令输出模块，与所述CPU处理器和受控设备连接，用于将运算得到的DO指令输出至受控设备电路；
总线通信模块，与CPU处理器和远端自控装置连接，用于将受控设备的DI/DO/AI/AO数据传送至远端自控装置，
电源，用于所述DI状态采集模块、AI/AO模拟量输入/输出模块、CPU处理器、DO指令输出模块、总线通信模块提供电能。
进一步地，所述远端自控装置可与多个所述智能型监测保护控制电器装置组网连接控制。
进一步地，所述远端自控装置包括PC组态软件、PLC及DCS控制***。
进一步地，所述DI状态采集模块包括：
三个就地操作采集单元，用于在就地操作时采集受控设备状态，包括受控设备就地/远程、启动/开、停车/关状态的采集；
两个或多个元件状态采集单元，用于采集受控设备中一次元件状态的反馈信号，包括运行状态、过载保护和其特别保障的状态采集；
特别保障采集单元，用于采集受控设备的安全保障信号，包括紧急停车、泄露保护、干运转保护、开关保护、故障保护、开到位、关到位、过力矩保护的一个或多个信号采集，通过DI端子的对应输入，接线、调试、检修非常便捷。
进一步地，所述DO指令输出模块、电源与DI状态采集模块、AI/AO模拟量输入/输出模块、CPU处理器、总线通信模块、显示模块、存储模块、之间设有屏蔽层，所述屏蔽层可以有效隔离高电压、大电流与AI/AO模拟量、CPU处理器、逻辑控制、总线通信的电磁干扰。
进一步地，所述CPU处理器还连接有显示模块和存储模块，所述显示模块用于显示所述智能型监测保护控制电器装置的参数、功能设置，以及受控设备的状态；所述存储模块用于存储信号数据，并且可根据受控设备和应用场景选择DI/DO/AI/AO点数数量和组合形式。
进一步地，所述总线通信模块的接口包括有线RS232、RS422、RS485、RJ45、CAN、LIN接口和无线接口，通信协议包括Modbus、Modbus-RTU、Modbus-TCP、TCP/IP、BACnet、MQTT、DDS标准协议，并且总线通信模块可根据受控设备和应用场景选择一种或多种通信接口、通信协议和数据结构。
进一步地，所述DI状态采集模块、AI/AO模拟量输入/输出模块、CPU处理器、DO指令输出模块、总线通信模块、显示模块、存储模块整体安装在阻燃绝缘外壳中。
本发明的工作原理：当智能型监测保护控制电器装置处于就地位置，可通过DI状态采集模块1采集受控设备的外部电路状态(启动/开、停车/关、故障/过载/关到位、运行/开到位)，然后通过CPU处理器3运算得到逻辑控制DO指令输出(启动/开、停车/关，一个开点、一组开闭点)，达到受控设备就地操作目的；当智能型监测保护控制电器装置处于远程位置，可通过总线通信模块5将受控设备的DI/DO缓存数据传送至远端自控装置6，远端自控装置收到缓存数据后根据自动控制程序完成缓存数据计算与逻辑判断确定本装置DO指令输出，达到远端自动控制目的；无论就地或远程，受控设备均接受紧急停车/泄露保护/干运转保护/开关保护/过力矩保护等输出关闭/停车、AI/AO模拟量采集/输出，且实时存储映射DI/DO/AI/AO状态。
与现有技术相比，本发明的有益效果在于：解决工农业生产中电动、气动设备二次控制回路中线路分散、连锁复杂、线路竞争、控制失效、装配易差错等，导致电器装配耗时、调试周期长、检修不易等不足；解决受控设备与远程自控装置通信组网，在原来二次控制电路中，受控设备与远程自控装置间状态、保护、调节、指令等信号通过电缆一对一传输方式将通过本装置自带的通信接口完成。远端自控装置通过通信接口完成本装置的控制、监测、管理，同时可实现二次电路的批量网络互连，节约大量控制电缆、信号电缆，从而降低工程造价，加快工程建设，受控设备通过本发明实现总线通信，极大方便工程实施，提高效能，实现基础电路智能化。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图；
图2是本发明实现与远端自控装置组网的连接示意图。
其中，1-DI状态采集模块、11-就地操作采集单元、12-元件状态采集单元、13-特别保障采集单元、2-AI/AO模拟量输入/输出模块、3-CPU处理器、4-DO指令输出模块、5-总线通信模块、6-远端自控装置、7-电源、8-显示模块、9-存储模块、10-屏蔽层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
实施例：如图1所示，一种智能型监测保护控制电器装置，包括DI状态采集模块1、AI/AO模拟量输入/输出模块2、CPU处理器3、DO指令输出模块4、总线通信模块5。其中，
DI状态采集模块1，与受控设备的外部电路有线连接，用于采集设备的DI状态，DI状态采集模块1包括：三个就地操作采集单元11，用于在就地操作时采集受控设备状态，包括受控设备就地/远程、启动/开、停车/关状态的采集；两个或多个元件状态采集单元12，用于采集受控设备中一次元件状态的反馈信号，包括运行状态、过载保护和其特别保障的状态采集；特别保障采集单元13，用于采集受控设备的安全保障信号，包括紧急停车、泄露保护、干运转保护、开关保护、故障保护、开到位、关到位、过力矩保护的一个或多个信号采集；
AI/AO模拟量输入/输出模块2，与受控设备的外部电路有线连接，用于外部电路的模拟量输入与输出；
CPU处理器3，与DI状态采集模块1、AI/AO模拟量输入/输出模块2连接，用于根据外部电路采集信号进行输出指令运算，CPU处理器3还连接有显示模块8和存储模块9，显示模块8用于显示智能型监测保护控制电器装置的参数、功能设置，以及受控设备的状态；存储模块9用于存储信号数据，并且可根据受控设备和应用场景选择DI/DO/AI/AO点数数量和组合形式；
DO指令输出模块4，与CPU处理器3和受控设备连接，用于将运算得到的DO指令输出至受控设备电路；
总线通信模块5，与CPU处理器3和远端自控装置6连接，用于将受控设备的DI/DO/AI/AO数据传送至远端自控装置6，总线通信模块5的接口包括有线RS232、RS422、RS485、RJ45、CAN、LIN接口和无线接口，通信协议包括Modbus、Modbus-RTU、Modbus-TCP、TCP/IP、BACnet、MQTT、DDS标准协议，并且总线通信模块5可根据受控设备和应用场景选择一种或多种通信接口、通信协议和数据结，如图2所示，远端自控装置6可与多个智能型监测保护控制电器装置组网连接控制，远端自控装置6包括PC组态软件、PLC及DCS控制***构；
电源7，用于DI状态采集模块1、AI/AO模拟量输入/输出模块2、CPU处理器3、DO指令输出模块4、总线通信模块5提供电能；
DI状态采集模块1、AI/AO模拟量输入/输出模块2、CPU处理器3、DO指令输出模块4、总线通信模块5、显示模块8、存储模块9整体安装在阻燃绝缘外壳中，DO指令输出模块4、电源7与DI状态采集模块1、AI/AO模拟量输入/输出模块2、CPU处理器3、总线通信模块5、显示模块8、存储模块9之间设有屏蔽层10，屏蔽层10可以有效隔离高电压、大电流与AI/AO模拟量、CPU处理器、逻辑控制、总线通信的电磁干扰。
上述实施例的工作原理是：当智能型监测保护控制电器装置处于就地位置，可通过DI状态采集模块采集受控设备的外部电路状态(启动/开、停车/关、故障/过载/关到位、运行/开到位)，然后通过CPU处理器运算得到逻辑控制DO指令输出(启动/开、停车/关，一个开点、一组开闭点)，达到受控设备就地操作目的；当智能型监测保护控制电器装置处于远程位置，可通过总线通信模块将受控设备的DI/DO缓存数据传送至远端自控装置，远端自控装置收到缓存数据后根据自动控制程序完成缓存数据计算与逻辑判断确定本装置DO指令输出，达到远端自动控制目的；无论就地或远程，受控设备均接受紧急停车/泄露保护/干运转保护/开关保护/过力矩保护等输出关闭/停车、AI/AO模拟量采集/输出，且实时存储映射DI/DO/AI/AO状态。
上述电子元件的具体型号未作特殊指定，均可以选用市售的普通产品，只要能够满足本发明的使用需求即可。
以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，包括：
DI状态采集模块(1)，与受控设备的外部电路有线连接，用于采集设备的DI状态；
AI/AO模拟量输入/输出模块(2)，与受控设备的外部电路有线连接，用于外部电路的模拟量输入与输出；
CPU处理器(3)，与所述DI状态采集模块(1)、AI/AO模拟量输入/输出模块(2)连接，用于根据外部电路采集信号进行输出指令运算；
DO指令输出模块(4)，与所述CPU处理器(3)和受控设备连接，用于将运算得到的DO指令输出至受控设备电路；
总线通信模块(5)，与CPU处理器(3)和远端自控装置(6)连接，用于将受控设备的DI/DO/AI/AO数据传送至远端自控装置(6)；
电源(7)，用于所述DI状态采集模块(1)、AI/AO模拟量输入/输出模块(2)、CPU处理器(3)、DO指令输出模块(4)、总线通信模块(5)提供电能。
2.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述远端自控装置(6)可与多个所述智能型监测保护控制电器装置组网连接控制。
3.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述远端自控装置(6)包括PC组态软件、PLC及DCS控制***。
4.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述DI状态采集模块(1)包括：
三个就地操作采集单元(11)，用于在就地操作时采集受控设备状态，包括受控设备就地/远程、启动/开、停车/关状态的采集；
两个或多个元件状态采集单元(12)，用于采集受控设备中一次元件状态的反馈信号，包括运行状态、过载保护和其特别保障的状态采集；
特别保障采集单元(13)，用于采集受控设备的安全保障信号，包括紧急停车、泄露保护、干运转保护、开关保护、故障保护、开到位、关到位、过力矩保护的一个或多个信号采集。
5.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述CPU处理器(3)还连接有显示模块(8)和存储模块(9)，所述显示模块(8)用于显示所述智能型监测保护控制电器装置的参数、功能设置，以及受控设备的状态；所述存储模块(9)用于存储信号数据，并且可根据受控设备和应用场景选择DI/DO/AI/AO点数数量和组合形式。
6.如权利要求5所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述DO指令输出模块(4)、电源(7)与DI状态采集模块(1)、AI/AO模拟量输入/输出模块(2)、CPU处理器(3)、总线通信模块(5)、显示模块(8)、存储模块(9)之间设有屏蔽层(10)，所述屏蔽层(10)可以有效隔离高电压、大电流与AI/AO模拟量、CPU处理器、逻辑控制、总线通信的电磁干扰。
7.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述总线通信模块(5)的接口包括有线RS232、RS422、RS485、RJ45、CAN、LIN接口和无线接口，通信协议包括Modbus、Modbus-RTU、Modbus-TCP、TCP/IP、BACnet、MQTT、DDS标准协议，并且总线通信模块(5)可根据受控设备和应用场景选择一种或多种通信接口、通信协议和数据结构。
8.如权利要求1所述的一种智能型监测保护控制电器装置，其特征在于，所述DI状态采集模块(1)、AI/AO模拟量输入/输出模块(2)、CPU处理器(3)、DO指令输出模块(4)、总线通信模块(5)、显示模块(8)、存储模块(9)整体安装在阻燃绝缘外壳中。
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