CN102117060B - 一种分布式控制系统中的数字输出板卡 - Google Patents

Abstract

一种分布式控制系统中的数字输出板卡，包括：继电器，包括控制端和输出回路；继电器底座，安装有多个所述继电器，与上位机相连；继电器控制模块，安装在所述继电器底座上，通过所述继电器底座接收所述上位机产生的控制指令，用于根据所述控制指令，通过所述继电器底座给相应的继电器的控制端供电或不供电；所述控制指令用于指示吸合或断开所述继电器底座上安装的继电器。本发明能够减少分布式控制系统的占地面积，机柜数量，降低成本，简化电装工作量，提高可靠性和抗干扰能力。

Description

一种分布式控制系统中的数字输出板卡

技术领域

本发明涉及控制领域，尤其涉及一种分布式控制系统中的数字输出板卡。

背景技术

通常，分布式控制系统包括控制柜和继电器柜，其开关量输出结构为：位于控制柜中的DO(数字输出)卡或DIO(数字输入输出)卡输出24V开关信号，通过预制电缆送到继电器柜中的继电器排进行信号放大，然后去驱动现场设备。

现有的方式具有如下不足：

(1)机柜多，占地面积大。

根据工程统计，通常300mw的分布式控制系统除了控制器所在的机柜之外，需要专用的继电器机柜是6、7个，600mw的系统所需专用的继电器机柜是十几个。

以国华陈家港2×660MW工程DCS系统的锅炉电子设备间为例，#1机炉侧电子间需要25面主机柜，7面扩展柜，6面继电器柜。#2机炉侧电子间需要20面主机柜，5面扩展柜，5面继电器柜。

(2)预制电缆长，接头多，可靠性较低。

(3)测点分布不均匀，继电器柜电缆密集。

(4)配线多，成本高，电装工作量大。

每一个DO卡或者DIO卡都要对应一根预置电缆，通常来说有几块DIO或者DO卡就会有几条预置电缆，一个60MW系统大概需要将近两百根电缆。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种分布式控制系统中的数字输出板卡，能够减少分布式控制系统的占地面积，机柜数量，降低成本，简化电装工作量，提高可靠性和抗干扰能力。

为了解决上述问题，本发明提供了一种分布式控制系统中的数字输出板卡，包括：

继电器，包括控制端和输出回路；

继电器底座，安装有多个所述继电器，与上位机相连；

继电器控制模块，安装在所述继电器底座上，通过所述继电器底座接收所述上位机产生的控制指令，用于根据所述控制指令，通过所述继电器底座给相应的继电器的控制端供电或不供电；所述控制指令用于指示吸合或断开所述继电器底座上安装的继电器。

进一步地，所述继电器底座具体包括：

拔码开关，用于设置本继电器底座的标识；

DB25端子，用于连接所述控制器；

接线端子，用于分别提供各继电器的输出回路的连接端。

进一步地，所述继电器控制模块具体包括：

继电器底座接口，与所述继电器底座相连；

通讯电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连；

若干路驱动电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连，通过该继电器底座与该继电器底座上安装的继电器的控制端一一对应连接；

处理器，用于通过所述通讯电路接收所述控制指令，根据该控制指令输出一组开关量序列，各开关量和驱动电路一一对应，输出给对应的一路驱动电路；所述开关量的状态包括表示给所连接的继电器控制端供电的第一状态，和不给所连接的继电器控制端供电的第二状态；

各路所述驱动电路当收到第一状态的开关量时，输出电信号给所连接的继电器的控制端，当收到第二状态的开关量时，不输出电信号给所连接的继电器的控制端。

进一步地，所述控制指令为一数值序列，各位分别固定对应于继电器底座上的一个继电器，该对应关系由控制器和所述处理器预先约定；各位的数值均有两种可选值，第一数值代表吸合继电器，第二数值代表断开继电器。

进一步地，所述处理器根据控制指令相应输出所述开关量序列具体是指：

所述处理器根据控制指令中各位与继电器的对应关系，以及各驱动电路和继电器控制端的连接关系，确定控制指令中各位所对应的驱动电路；按照各位的数值输出开关量给该位对应的驱动电路，当数值为第一数值时输出第一状态的开关量，当数值为第二数值时输出第二状态的开关量。

进一步地，所述继电器控制模块还包括：

一驱动保护电路，用于避免继电器电感线圈反向电动势对所述驱动电路的冲击。

进一步地，所述继电器控制模块还包括：

一抗干扰电路，用于增强所述通讯电路对电磁干扰的抗干扰性能。

进一步地，所述继电器控制模块还包括：

一掉电不丢失存储器，用于分别保存所述处理器输出的开关量序列；当所述处理器根据所述控制指令重新输出开关量序列时，所述存储器更新所保存的开关量序列；

所述继电器控制模块掉电后重新启动时，所述处理器按照所述存储器中保存的开关量进行输出。

进一步地，所述存储器还用于保存默认输出的开关量；

所述处理器当与所述控制器通讯超时达到超时阈值时，按照所述存储器中保存的默认输出的开关量进行输出。

本发明的技术方案具备以下优点：

(1)减少电子间面积。以600MW机组为例，原设计每台单元机组机柜数量总计约60-70面，其中纯继电器柜约15面，如果按照新设计，可以节约机柜10面左右，就可以减少电子间占地约20平米，降低了建设成本。

(2)提高系统可靠性。原设计DO卡在控制柜，继电器一般在继电器柜，之间由柜间预制电缆连接，该预制电缆短则3、5米，长则20余米，采用新方案，就可以取消该电缆，大大提高了系统可靠性。

(3)简化配线，降低成本，提高生产率。

(4)配置简单。电路精心优化设计，与普通DIO或者DO卡配置相同，且该卡本身的信号对其它卡件无影响，可作普通DO卡一样使用。

附图说明

图1为实施例一的分布式控制系统的示意框图；

图2为实施例一中继电器控制器的示意框图。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明的技术方案进行更详细的说明。

实施例一，一种分布式控制系统中的数字输出板卡，如图1所示，包括：

继电器，包括控制端和输出回路；输出回路通常包括动触点、常开触点和常闭触点；当控制端得电，继电器就吸合，动触点与常开触点连接；当控制端断电，继电器就断开，动触点与常闭触点连接；通过对控制端供电/不供电，来实现输出回路对外接电路的“开关”作用；

继电器底座，安装有多个所述继电器，与上位机相连；

继电器控制模块，安装在所述继电器底座上，通过所述继电器底座接收上位机产生的控制指令，用于根据所述控制指令，给相应的继电器的控制端供电(吸合继电器)或不供电(断开继电器)；所述控制指令用于指示吸合或断开所述继电器底座上安装的继电器。

采用本实施例的数字输出模块组建分布式控制系统后，由于将继电器和继电器控制模块(相当于原先的DO卡)通过继电器底座，组成若干个新型DO卡(包括继电器底座、继电器和继电器控制模块)，减少了原先继电器和DO卡之间的电缆，因此可降低成本，简化布线；并且这样的方案布置更加紧凑，可以缩减电子间面积。

本实施例中，所述继电器底座具体可以包括：

拨码开关，用于设置本继电器底座的标识；所述标识可以但不限于为总线上该继电器底座的地址信息；该标识供上位机识别不同的数字输出模块。

DB25端子，用于连接所述上位机；

接线端子，用于分别提供各继电器的输出回路的连接端，供外接电路(比如接触器)连接。

本实施例中，所述继电器的类型包括直流继电器和/或交流继电器；所述继电器底座根据所安装的继电器类型，分为三类：

直流继电器底座；

直流继电器底座；

交直流继电器底座。

本实施例中，所述继电器底座上安装16个继电器；实际应用时，安装的继电器个数可以根据需要调整，安装的继电器中所包含的交、直流继电器的数量可以根据需要确定。

本实施例中，所述继电器控制模块根据不同继电器底座的类型，包括以下三类：

具有16路直流继电器连接能力的继电器控制模块；

具有16路交流继电器连接能力的继电器控制模块；

具有4路直流继电器、12路交流继电器连接能力的继电器控制模块；

这三类在组建分布式控制系统时可以相互组合。

实际应用时不限于以上三类，可以根据交、直流继电器的数量调整继电器控制模块。

本实施例中，所述继电器控制模块如图2所示，具体可以包括：

继电器底座接口，与所述继电器底座相连；

通讯电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连；

若干路驱动电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连，通过该继电器底座与该继电器底座上安装的继电器的控制端一一对应连接；

处理器，可以但不限于为MCU(微控制单元)，用于通过所述通讯电路接收所述控制指令，根据该控制指令输出一组开关量序列，各开关量和驱动电路一一对应，输出给对应的一路驱动电路；所述开关量的状态包括表示给所连接的继电器控制端供电的第一状态，和不给所连接的继电器控制端供电的第二状态；本实施例中使用ARM MCU作为处理器；

各路所述驱动电路当收到第一状态的开关量时，输出电信号给所连接的继电器控制端，当收到第二状态的开关量时，不输出电信号给所连接的继电器控制端；本实施例中驱动电路可以但不限于为16路，继电器底座上安装的继电器最多为16个，可以少于16个。

本实施例中，所述控制指令为一数值序列，比如当一个继电器底座上安装16个继电器时，所述控制指令为16位的数值序列，各位分别固定对应于该继电器底座上的一个继电器(即对应于一路驱动电路)，该对应关系由上位机和所述处理器预先约定；各位的数值均有两种可选值，第一数值(比如但不限于“1”)代表吸合继电器，第二数值(比如但不限于“0”)代表断开继电器。

所述处理器根据控制指令相应输出所述开关量序列具体是指：

所述处理器根据控制指令中各位与继电器的对应关系，以及各驱动电路和继电器控制端的连接关系，确定控制指令中各位所对应的驱动电路；按照各位的数值输出开关量给该位对应的驱动电路，当数值为第一数值时输出第一状态的开关量，当数值为第二数值时输出第二状态的开关量。

本实施例中，所述驱动电路输出的电信号为24V±5％的直流电压。

本实施例中，所述继电器控制模块还可以包括一驱动保护电路，用于避免继电器电感线圈反向电动势对驱动电路的冲击。

本实施例中，所述继电器控制模块还可以包括一抗干扰电路，用于增强了所述通讯电路对电磁干扰的抗干扰性能；使所述继电器控制模块的抗干扰性有较大的提高。

所述驱动保护电路/抗干扰电路可以但不限于采用已有电路实现。

本实施例中，所述继电器控制模块还可以包括一掉电不丢失存储器，用于分别保存所述处理器输出的开关量序列；当所述处理器根据所述控制指令重新输出开关量序列时，所述存储器更新所保存的开关量序列。

所述继电器控制模块掉电后重新启动时，所述处理器按照所述存储器中保存的开关量序列进行输出。

这样一来，可以不用每次重启后都要与所述控制器进行交互，节省了时间和通讯成本。

本实施例中，所述存储器还用于保存默认输出的开关量序列；所述处理器当与所述控制器通讯超时达到超时阈值时，按照所述存储器中保存的默认输出的开关量序列进行输出。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明的权利要求的保护范围。

Claims (9)

1.一种分布式控制系统中的数字输出板卡，其特征在于，包括：

继电器，包括控制端和输出回路；

继电器底座，安装有多个所述继电器，与上位机相连；

继电器控制模块，安装在所述继电器底座上，通过所述继电器底座接收所述上位机产生的控制指令，用于根据所述控制指令，通过所述继电器底座给相应的继电器的控制端供电或不供电；所述控制指令用于指示吸合或断开所述继电器底座上安装的继电器；

所述继电器控制模块具体包括：

继电器底座接口，与所述继电器底座相连；

通讯电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连；

若干路驱动电路，通过所述继电器底座接口与所述继电器底座相连，通过该继电器底座与该继电器底座上安装的继电器的控制端一一对应连接；

处理器，用于通过所述通讯电路接收所述控制指令，根据该控制指令输出一组开关量序列，各开关量和驱动电路一一对应，输出给对应的一路驱动电路。

2.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于，所述继电器底座具体包括：

拨码开关，用于设置本继电器底座的标识；

DB25端子，用于连接控制器；

接线端子，用于分别提供各继电器的输出回路的连接端。

3.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于，

所述开关量的状态包括表示给所连接的继电器控制端供电的第一状态，和不给所连接的继电器控制端供电的第二状态；

各路所述驱动电路当收到第一状态的开关量时，输出电信号给所连接的继电器的控制端，当收到第二状态的开关量时，不输出电信号给所连接的继电器的控制端。

4.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于：

所述控制指令为一数值序列，各位分别固定对应于继电器底座上的一个继电器，该对应关系由控制器和所述处理器预先约定；各位的数值均有两种可选值，第一数值代表吸合继电器，第二数值代表断开继电器。

5.如权利要求4所述的数字输出板卡，其特征在于，所述处理器根据控制指令相应输出所述开关量序列具体是指：

所述处理器根据控制指令中各位与继电器的对应关系，以及各驱动电路和继电器控制端的连接关系，确定控制指令中各位所对应的驱动电路；按照各位的数值输出开关量给该位对应的驱动电路，当数值为第一数值时输出第一状态的开关量，当数值为第二数值时输出第二状态的开关量。

6.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于，所述继电器控制模块还包括：

一驱动保护电路，用于避免继电器电感线圈反向电动势对所述驱动电路的冲击。

7.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于，所述继电器控制模块还包括：

一抗干扰电路，用于增强所述通讯电路对电磁干扰的抗干扰性能。

8.如权利要求1所述的数字输出板卡，其特征在于，所述继电器控制模块还包括：

一掉电不丢失存储器，用于分别保存所述处理器输出的开关量序列；当所述处理器根据所述控制指令重新输出开关量序列时，所述存储器更新所保存的开关量序列；

所述继电器控制模块掉电后重新启动时，所述处理器按照所述存储器中保存的开关量进行输出。

9.如权利要求8所述的数字输出板卡，其特征在于：

所述存储器还用于保存默认输出的开关量；

所述处理器当与所述控制器通讯超时达到超时阈值时，按照所述存储器中保存的默认输出的开关量进行输出。