CN202486591U - 一种现场总线控制***的现场总线控制箱 - Google Patents

Abstract

一种现场总线控制***的现场总线控制箱，包括光纤接线盒、光纤收发器、总线终端、总线耦合器、第一至第三控制空气开关、电源处理装置、电源分配装置；所述光纤接线盒通过尾纤连接所述光纤收发器；所述光纤收发器通过PROFIBUS-DP信号电缆分别连接所述总线耦合器、总线终端；所述总线耦合器和总线终端通过PROFIBUS-DP信号电缆对外连接现场DP总线设备，通过PROFIBUS-PA信号线缆对外连接现场PA总线设备；所述第一和第二控制空气开关的输入端外接双路AC电源，输出端连接所述电源处理装置；所述电源处理装置输出端通过第三控制空气开关连接电源分配装置。本实用新型采用模块化设计，提高了信号的安全度和可信度，为远距离提供可靠通讯提供了基础的关键环节，为全厂级全数字化FCS现场总线打下了良好的基础。

Description

一种现场总线控制***的现场总线控制箱

技术领域

本实用新型属于控制***技术领域，具体涉及一种连接主控和远程现场智能设备的基于Profibus总线的FCS现场总线控制箱。 

背景技术

现场总线是连接智能现场设备和自动化***的全数字、双向、多站的通信***。主要解决工业现场的智能化仪器仪表、控制器、执行机构等现场设备间的数字通信以及这些现场控制设备和高级控制***之间的信息传递问题。 

进入新世纪以来，随着信息技术和网络技术的快速发展，人们对现场与控制***之间的信号传输提出了更高的要求。现场总线技术的出现恰恰迎合了人们的这种需求。 

原来以4-20mA标准为基础的传输体系只能够传输一个信号，或测量值或控制值，除此而没有其他信息。但这个信号的质量如何，例如是否因短路或短路而使信号表现为最大值或最小值，或是由于在信号传输过程中被干扰而于是机制产生了较大的偏差等，这些信息均无法体现。虽然4-20mA的标准比0-10mA的标准在短路或短路检测方面有了很大的改进，但其能力认识有限的。另外，对于现场除测量和控制值以外的信息传输，如现场设备本身的诊断信息、被控对象的参数和运行张太信息等，4-20mA标准是完全无能为力的。 

随着信息技术和网络技术的快速发展，各种数字化、智能化的设备应运而生，数字化的时代到来。而现场总线技术就是一种以一对双绞线为传输介质，以传输数字信号为目的的技术。它解决了上述人们的需求。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。 

现场总线具有以下优点：现场总线使自控设备与***步入了信息网络的行列，为其应用开拓了更为广阔的领域；一对双绞线上可挂接多个控制设备，便于节省安装费用；节省维护开销；提高了***的可靠性；为使用者提供了更为灵活的***集成主动权。 

但是，工业现场的环境恶劣的特性，现场设备空间跨度比较大，设备高低不一，设备密集松散程度不一。 

PROFIBUS，是一种国际化、开放式、不依赖于设备生产商的现场总线标准。PROFIBUS传送速度可在9.6kbaud～12Mbaud范围内选择且当总线***启动时，所有连 接到总线上的装置应该被设成相同的速度。广泛适用于制造业自动化、流程工业自动化和楼宇、交通电力等其他领域自动化。PROFIBUS是一种用于工厂自动化车间级监控和现场设备层数据通信与控制的现场总线技术。可实现现场设备层到车间级监控的分散式数字控制和现场通信网络，从而为实现工厂综合自动化和现场设备智能化提供了可行的解决方案。 

在现场总线项目和工程的实施中，***中设备所处位置不同，环境各异，原本对于模拟信号的干扰源仍然存在，这就给总线信号带来了一定的影响。现场总线是以一对双绞线为传输介质传输多个信号的，一旦双绞线传输的信号受到干扰将对***造成的影响更大，这种情况下，屏蔽干扰隔离干扰就更成为了迫切的需求；合理的设计，良好的方案就是本实用新型的特点。 

实用新型内容

为了克服现有技术存在的上述问题，本实用新型提供了可靠的可以充分体现现场总线技术各项优点的FCS现场总线控制箱。 

本实用新型采用以下技术方案： 

一种现场总线控制***的现场总线控制箱，包括光纤接线盒A、光纤收发器B、总线终端C、总线耦合器D、第一至第三控制空气开关1-3、电源处理装置F、电源分配装置G；其特征在于： 

所述光纤接线盒A通过尾纤连接所述光纤收发器B；所述光纤收发器B通过PROFIBUS-DP信号电缆I分别连接所述总线耦合器D、总线终端C；所述总线耦合器D和总线终端C通过PROFIBUS-DP信号电缆I对外连接现场DP总线设备，通过PROFIBUS-PA信号线缆J对外连接现场PA总线设备； 

所述第一和第二控制空气开关1、2的输入端外接双路AC220V电源，输出端连接所述电源处理装置F； 

所述电源处理装置F输出端通过第三控制空气开关3连接电源分配装置G。 

所述控制空气开关1和2，电源处理装置F，控制空气开关3可总称为供电部分（或强电部分）；其他部分则可总称为信号部分（或弱电部分）。供电部分（或强电部分）与信号部分（或弱电部分）模块化设计，专设铝制金属板隔离装置，将供电部分可能引起的信号干扰降到最低。结构化安装，供电部分（或强电部分）单独安装于与信号部分（或弱电部分）之外。柜内设三块安装板，分别为左侧板，底板，右侧板；供电部分（或强电部分）安装于机柜的左侧板，信号部分（或弱电部分）中的光纤接线盒安装于右侧板，其他部分安装于底板。 

本申请所陈述FCS现场控制箱基于PROFIBUS现场总线技术，所用核心产品支持 PROFIBUS现场总线技术，适于应用在过程控制和自动控制混合的复杂场合，比如制造业、流程工业、交通、楼宇、电力等方面的自动化***中。本实用新型通过模块化设计和结构化安装，有效的降低了环境干扰，保证了通讯质量，在使用和安装过程中，可以方便的施工接线，降低了劳动难度。 

附图说明

图1为本实用新型的现场总线控制箱的***结构图； 

图2为本实用新型的现场总线控制箱的元件布置图； 

图3为本实用新型的现场总线控制箱的远端原则示意图。 

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型的技术方案作进一步详细说明。 

本实用新型现场总线控制***的现场总线控制箱，包括光纤接线盒A、光纤收发器B、总线终端C、总线耦合器D、第一至第三控制空气开关1-3、电源处理装置F、电源分配装置G、接地装置H、PROFIBUS-DP信号电缆I、PROFIBUS-PA信号线缆J、备用调试插座K； 

所述光纤接线盒A、光纤收发器B为光信号到电信号的转换部分，接收远程主控信号，和远程主控通讯；所述光纤收发器B内部和所述总线耦合器D连接，或者直接连接现场的总线设备，最终返回本控制箱，进一步连接所述总线终端C。所述光纤接线盒A外接主控光纤。 

所述光纤收发器B为多模光纤收发器，接收多模光纤传输的信号，传输距离可达2Km～5Km。在一般工厂企业，2Km～5Km可以满足需求，这样本实用新型所述FCS现场总线控制箱即可在全厂范围内使用，可以与设置在厂区内任意区域的主控设备完成通讯。详见附图1。 

总线终端C是现场总线信号网络的最后部分，可以是连接到两数据线的简单电阻，用以吸收网络信号传输过程中的剩余能量。所述总线终端C采用单独供电方式，而不采用集成在总线某一设备上的集成终端电阻，保证总线***不会因某一总线设备的损坏而丢失信号总线电阻，造成总线***失去总线电压。 

所述总线耦合器D为开放式结构，可以接收不同厂家设备信号；将PA总线信号转换为DP总线信号，是现场设备（压力温度流量等）连接总线的网关。所述总线耦合器D选用德国倍福的透明传输一拖二结构的总线耦合器，型号为KT-MB-GTB-2PS。总线耦合器PA端可以连接PA分线盒，也可直接连接PA总线设备。 

所述控制空气开关1和2，为整个机柜提供双路AC220V供电。外接双路电源进线，对内连接所述电源处理装置F。所述电源处理装置F输出DC24V电源，分别连接至光纤收发器B、总线终端C、所述总线耦合器D的电源端。 

所述电源处理装置F为***提供单路高质量DC24V供电。本电源处理装置，设双路电源整流装置，输入AC 220V,输出DC 24V，之后不同整流电源提供的双路DC 24V经过快速恢复二极管处理，输出单路DC 24V，提高电源的可靠性。 

所述控制空气开关3为***单路高质量DC 24V供电提供保护和检修方便。 

所述控制空气开关1和2，电源处理装置F，控制空气开关3可总称为供电部分（或强电部分）；其他部分则可总称为信号部分（或弱电部分）。供电部分（或强电部分）与信号部分（或弱电部分）模块化设计，专设铝制金属板隔离装置，将供电部分可能引起的信号干扰降到最低。 

所述电源分配装置G负责将DC24V供给所述光纤收发器B、所述总线终端C、所述总线耦合器D。 

结构化安装，供电部分（或强电部分）单独安装于与信号部分（或弱电部分）之外。总线控制箱内设三块安装板，分别为在控制箱左侧安装左侧板，在控制箱底部安装的底板，和在控制箱右侧安装的右侧板；供电部分（或强电部分）安装于控制箱的左侧板，信号部分（或弱电部分）中的所述光纤接线盒A安装于右侧板，其他部分安装于底板。详见附图2。 

所述总线控制箱还包括接地装置H，与电源进线接地端子连接。所述接地装置H为物理机械装置，与电源进接地端子同时存在，视工程实际情况可以短接两接地点，可以方便充分接地，减少环境干扰信号。 

所述DP信号电缆I对内连接所述总线终端C、所述总线耦合器D，对外连接现场DP设备。机柜内所述DP信号电缆布线时采用远端原则。所述柜内远端原则是指为保证一段DP线的长度不少于1m或2m，在布置时要在柜内适当绕行的做法。详见附图3。 

所述PA信号线缆J对内源自所述总线耦合器D，对外连接现场PA设备。 

所述总线控制箱还包括备用调试插座K，其输入端与第二控制空气开关2的输出端相连。所述备用调试插座K为调试以及其他需要临时小功率电源提供方便。 

本实用新型所述FCS现场总线控制箱本体采用冷轧钢板为材，表面采用纳米粉沫喷涂，防护等级可达IP67，实现防尘、防鼠、防水等功能。 

Claims (8)

1.一种现场总线控制***的现场总线控制箱，包括光纤接线盒(A)、光纤收发器(B)、总线终端(C)、总线耦合器(D)、第一至第三控制空气开关(1、2、3)、电源处理装置(F)、电源分配装置(G)；其特征在于：

所述光纤接线盒(A)通过尾纤连接所述光纤收发器(B)；所述光纤收发器(B)通过PROFIBUS-DP信号电缆(I)分别连接所述总线耦合器(D)、总线终端(C)；所述总线耦合器(D)和总线终端(C)通过PROFIBUS-DP信号电缆(I)对外连接现场DP总线设备，通过PROFIBUS-PA信号线缆(J)对外连接现场PA总线设备；

所述第一和第二控制空气开关(1、2)的输入端外接双路AC220V电源，输出端连接所述电源处理装置(F)；

所述电源处理装置(F)输出端通过第三控制空气开关(3)连接电源分配装置(G)。

2.根据权利要求1所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述光纤接线盒(A)外接主控光纤。

3.根据权利要求1所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述总线控制箱还包括接地装置(H)，与电源进线接地端子连接。

4.根据权利要求1所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述总线控制箱还包括备用调试插座(K)，其输入端与第二控制空气开关(2)的输出端相连。

5.根据权利要求1所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述光纤收发器(B)为多模光纤收发器；

所述总线耦合器(D)为开放式结构，总线耦合器(D)的PA端可以连接PA分线盒，也可直接连接现场PA总线设备。

6.根据权利要求1所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述电源处理装置(F)输出DC24V电源，分别连接至光纤收发器(B)、总线终端(C)、所述总线耦合器(D)的电源端。

7.根据权利要求1-6任一权利要求所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述总线控制箱内设三块安装板，左侧安装左侧板，底部安装底板，右侧安装右侧板；

将所述第一至第三控制空气开关(1、2、3)、电源处理装置(F)安装于机柜的左侧板；

将光纤接线盒(A)安装于右侧板，其它部分安装于底板。

8.根据权利要求7所述的现场总线控制***的现场总线控制箱，其特征在于：

所述总线控制箱本体采用冷轧钢板为材，表面采用纳米粉沫喷涂，防护等级为IP67。

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