CN106774026B - 一种智能线路控制器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种智能线路控制器，包括外壳组件及设置在外壳组件内的主控板组件、开关电源一、开关电源二、输出接口板；外壳组件的前面板上设置有指示灯，外壳组件的后面板上设置有电源插口、输入信号端口、输出信号端口和状态监控通讯端口；输入信号端口与主控板组件电连接，主控板组件通过输出接口板与输出信号端口电连接；主控板组件包括依次连接的光电隔离开关、微控制单元、馈电控制模块、电流检测模块和输出保护模块。本发明可以实现应急报警系统的故障检测、故障点提示，实现精确定位故障线路和故障位置，保证报警系统在故障发生时，不会影响系统的正常运行，极大地提高了系统的可靠性、可维护行和安全性。

Description

一种智能线路控制器
技术领域
本发明涉及一种控制器，具体涉及一种智能线路控制器。
背景技术
公共场合的门禁等系统，都会与如应急控制系统这样的重要控制系统连接。其主要特点是控制的设备多，分散，而且该控制信号优先级最高。当应急控制系统的线路发生故障时，不但不能及时提醒故障的发生，无法精确定位故障点，还会对整个门禁等系统造成直接的影响，而无法正常工作。
发明内容
为了解决上述技术所存在的不足之处，本发明提供了一种智能线路控制器。
为了解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是：一种智能线路控制器，包括外壳组件及设置在外壳组件内的主控板组件、开关电源一、开关电源二、输出接口板；外壳组件的前面板上设置有指示灯，外壳组件的后面板上设置有电源插口、输入信号端口、输出信号端口和状态监控通讯端口；输出接口板5设置在靠近输出信号端口的一侧；
输入信号端口与主控板组件电连接，主控板组件通过输出接口板与输出信号端口电连接；主控板组件包括依次连接的光电隔离开关、微控制单元、馈电控制模块、电流检测模块和输出保护模块；光电隔离开关与输入信号端口电连接，输出保护模块与输出信号端口电连接；
主控板组件将输入信号端口的输入信号经由光电开关隔离后送入微控制单元，微控制单元收到控制信号时，控制打开对应通道的输出，将输出信号通过输出接口板经输出信号端口输出，同时开始检测该通道的输出电流情况；
主控板组件上设置用于设备的工作状态监控信号通讯的RS-485通讯接口，RS-485通讯接口通过状态监控通讯端口与监控上位机连接。
输入信号端口为一组，输出信号端口为多组，输出信号端口与多组设备电连接；主控板组件根据一组输入信号，通过输出接口板和多组设备连接。
每一组输出信号端口均设置有两路信号输出，并与所控制的相应设备形成环路连接；主控板组件通过电流检测模块实时地对每一组输出信号端口的两路输出信号进行电流检测，并将检测结果上传监控上位机。
智能线路控制器通过输入信号端口与输入信息控制设备相连接。
开关电源一与馈电控制模块相连接，开关电源一是增加输出驱动能力的电源；开关电源二为控制器的工作电源，从电源接口处接入220V电源供控制器使用。
电流检测模块包括继电器、电流采样电阻、高端检流放大器和滤波电路，电流采样电阻设置在输出通道上的正电压输出端；光电隔离开关将接收后的信号输入微控制单元进行识别，当微控制单元检测到控制信号后，控制继电器动作，将来自开关电源一3的直流电压接通至输出信号端口11，继电器与输出电流采样电阻连接，当输出电流从电流采样电阻上流过时会产生电压，该电压经过一个高端检流放大器和滤波电路，输出给A/D转换器转换为数字信号提供给微控制单元。输出保护模块为设置在输出电路上额定值为1A的自恢复保险丝。
本发明是应急报警系统控制线路的冗余中继设备，通过环路连接和链路的自动检测，可以实现应急报警系统的故障检测、故障点提示，实现精确定位故障线路和故障位置。此外，本发明能保证报警系统在故障发生时，不会影响系统的正常运行，极大地提高了系统的可靠性、可维护行和安全性。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明的整体结构示意图。
图2是本发明的应用连接结构框图。
图3是本发明的主控板组件的连接结构框图。
图4是本发明信号输入光电隔离部分电路图。
图5是本发明MUC模块电路图。
图6是本发明电流AD巡检单元电路图。
图7是本发明状态监控通讯部分电路图。
图8是本发明输出部分电路图。
图中：1、外壳组件；2、主控板组件；3、开关电源一；4、开关电源二；5、输出接口板；6、指示灯；7、前面板；8、后面板；9、电源插口；10、输入信号端口；11、输出信号端口；12、状态监控通讯端口。
具体实施方式
如图1～图3所示，本发明包括外壳组件1及设置在外壳组件内1的主控板组件2、开关电源一3、开关电源二4、输出接口板5；外壳组件1的前面板7上设置有指示灯6，外壳组件1的后面板8上设置有电源插口9、输入信号端口10、输出信号端口11和状态监控通讯端口12；输出接口板5设置在靠近输出信号端口11的一侧。本发明的输入信号端口10为一组，输出信号端口11为多组，输出信号端口11与多组设备电连接；主控板组件2根据一组输入信号，通过输出接口板5和多组设备连接。
具体连接方式为：输入信号端口与主控板组件2电连接，主控板组件2通过输出接口板5与输出信号端口11电连接；主控板组件2包括依次连接的光电隔离开关、微控制单元(MicrocontrollerUnit,MCU)、馈电控制模块、电流检测模块和输出保护模块；光电隔离开关与输入信号端口10电连接，输出保护模块与输出信号端口11电连接；
主控板组件2将输入信号端口10的输入信号经由光电开关隔离后送入MCU，MCU收到控制信号时，控制打开对应通道的输出，将输出信号通过输出接口板5经输出信号端口11输出，同时开始检测该通道的输出电流情况；主控板组件2上设置用于设备的工作状态监控信号通讯的RS-485通讯接口，RS-485通讯接口通过状态监控通讯端口12与监控上位机连接。智能线路控制器通过输入信号端口10与输入信息控制设备相连接。
参考图2，智能线路控制器的每一组输出信号端口11都设计了两路信号输出，对应A端和B端，与所控制的设备形成环路连接。主控板组件2通过电流检测模块可以实时地对每一组的两路输出进行电流检测，并将检测结果按专用的指令格式，上传到监控上位机。正常情况下，两路输出的电流值是一致的。当出现所控制设备线路短路时，如图2中所示的C处，两路输出的电流值会发生不一致，但由于是环路连接，这一组的所有设备会分别从A端和B端接收控制信号，因此所有设备都可以保持正常工作。此时，本发明会将检测的设备不正常检测结果，通过图1所示的指示灯6显示对应的状态(对应显示设备正常、故障、线路正常、异常等工作状态)，并通过状态监控通讯端口12向监控上位机发送包含设备异常内容的指令；最终，监控上位机根据所接收的指令，可以精确的确定线路故障的原因和位置。
本发明的开关电源一3与馈电控制模块相连接，开关电源一3为一个工业级开关电源，是增加输出驱动能力的电源，用于对输出端的供电，增加输出的驱动能力。开关电源二4为控制器的工作电源，从电源接口处接入220V电源供控制器使用。
其中，电流检测模块包括继电器、电流采样电阻、高端检流放大器和滤波电路，电流采样电阻设置在输出通道上的正电压输出端；在电路中，首先通过光电隔离开关对输入信号进行隔离，这样可以避免由输入端子引入的电磁干扰对设备整体造成干扰，尤其是可以避免静电放电对设备的损坏，光电隔离开关将接收后的信号输入MCU进行识别，当MCU检测到控制信号后，控制继电器动作，将来自开关电源一3的直流电压接通至输出信号端口11，继电器与输出电流采样电阻连接，当输出电流从电流采样电阻上流过时会产生电压，该电压经过一个高端检流放大器和滤波电路，输出给A/D转换器转换为数字信号提供给MCU。高端检流放大器对输出电流进行放大，放大后的电压信号可以被MCU准确的识别；输出保护模块为设置在输出电路上额定值为1A的自恢复保险丝，对于输出线路进行保护。
参考图3，图3中示意了一个通道的情况：输入信号经由光电开关隔离后送入MCU，MCU收到控制信号时，控制打开对应通道的输出，同时开始检测该通道的输出电流情况。当输出电流在正常范围内时，向监控上位机报告正常；当输出电流超出正常范围时，向监控上位机报告异常。
在工作过程中，MCU会循环监视各个通道是否被控制开通，一旦一个通道开通输出，MCU就会采样该通道的输出电流，并将该通道的输出电流值通过状态监控通讯端口12上传到监控上位机。监控上位机内设置的相应控制处理器即可通过该电流值判断通道的工作状况。
如果一个通道已经开启，但输出电流为零，那么可以认为该通道输出没有连接设备，或者在确知已经连接设备的情况下线路已经断开；
如果一个通道已经开启，但输出电流为远小于通道上安装的设备应有的数值，则可能各个设备之间的连接已经断开。
参考图4--图8是本发明的电气原理图，工作原理如下：
电源部分在设备内提供一个工业级开关电源，用于对输出端的供电，增加输出的驱动能力。在电路中，首先通过一个光电耦合器对输入信号进行隔离，这样可以避免由输入端子引入的电磁干扰对设备整体造成干扰，尤其是可以避免静电放电对设备的损坏(如图4所示)。
经过光电隔离后的信号输入MCU进行识别，参考图5，当MCU检测到控制信号后，控制继电器动作，将来自开关电源的直流电压接通至输出端子。在输出通道上的正电压输出端，设备在内部安装有一个输出电流采样电阻，当输出电流从电阻上流过时会产生电压，该电压经过一个高端检流放大器放大和滤波，输出给一个高精度的A/D转换器转换为数字信号提供给MCU，(如图6所示)。放大器对输出电流进行放大，放大后的电压信号可以被MCU准确的识别。此外对于输出电路有一个额定值为1A的自恢复保险，对于输出线路进行保护。
在工作过程中，MCU会循环监视各个通道是否被控制开通，一旦一个通道开通输出，MCU就会采样该通道的输出电流；并将该通道的输出电流值通过状态监控端口上传到上位机，通讯部分的电路图如图7所示。每个通道的输出保护和控制电路图如图8所示。
本发明具有以下优点：
采用冗余输出环路连接：每路输出有A和B两个连接点，可以连接多台设备，并形成冗余环路连接。当链路发生断线等故障时，不会影响系统的正常工作；在系统工作时，控制器连续进行链路的自动检测，并将设备和链路的状态信息实时上报上位系统；多种链路状态信息：例如正常、过流、断流和不平衡等状态提示，具备相应的标签指示和工作状态指示灯6；状态信息采集方便：本发明设置有RS-485接口，可以通过封装好的动态库，将链路的状态实时发送到监控上位机；安装方便：智能线路控制器采用2U的标准机箱设计；连接端子采用通用的插接端子，安装和使用方便。
上述实施方式并非是对本发明的限制，本发明也并不仅限于上述举例，本技术领域的技术人员在本发明的技术方案范围内所做出的变化、改型、添加或替换，也均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种智能线路控制器，其特征在于：它包括外壳组件(1)及设置在外壳组件内(1)的主控板组件(2)、开关电源一(3)、开关电源二(4)、输出接口板(5)；所述外壳组件(1)的前面板(7)上设置有指示灯(6)，外壳组件(1)的后面板(8)上设置有电源插口(9)、输入信号端口(10)、输出信号端口(11)和状态监控通讯端口(12)；所述输出接口板(5)设置在靠近输出信号端口(11)的一侧；
所述输入信号端口与主控板组件(2)电连接，主控板组件(2)通过输出接口板(5)与输出信号端口(11)电连接；所述主控板组件(2)包括依次连接的光电隔离开关、微控制单元、馈电控制模块、电流检测模块和输出保护模块；所述光电隔离开关与输入信号端口(10)电连接，输出保护模块与输出信号端口(11)电连接；
所述主控板组件(2)将输入信号端口(10)的输入信号经由光电开关隔离后送入微控制单元，微控制单元收到控制信号时，控制打开对应通道的输出，将输出信号通过输出接口板(5)经输出信号端口(11)输出，同时开始检测该通道的输出电流情况；所述主控板组件(2)上设置用于设备的工作状态监控信号通讯的RS-485通讯接口，RS-485通讯接口通过状态监控通讯端口(12)与监控上位机连接；
每一组输出信号端口(11)均设置有两路信号输出，并与所控制的相应设备形成环路连接；所述主控板组件(2)通过电流检测模块实时地对每一组输出信号端口(11)的两路输出信号进行电流检测，并将检测结果上传监控上位机；
所述智能线路控制器通过输入信号端口(10)与输入信息控制设备相连接。
2.根据权利要求1所述的智能线路控制器，其特征在于：所述输入信号端口(10)为一组，输出信号端口(11)为多组，输出信号端口(11)与多组设备电连接；所述主控板组件(2)根据一组输入信号，通过输出接口板(5)和多组设备连接。
3.根据权利要求1所述的智能线路控制器，其特征在于：开关电源一(3)与馈电控制模块相连接，开关电源一(3)是增加输出驱动能力的电源；所述开关电源二(4)为控制器的工作电源，从电源接口处接入220V电源供控制器使用。
4.根据权利要求1所述的智能线路控制器，其特征在于：所述电流检测模块包括继电器、电流采样电阻、高端检流放大器和滤波电路，电流采样电阻设置在输出通道上的正电压输出端；
所述光电隔离开关将接收后的信号输入微控制单元进行识别，当微控制单元检测到控制信号后，控制继电器动作，将来自开关电源一(3)的直流电压接通至输出信号端口(11)，继电器与输出电流采样电阻连接，当输出电流从电流采样电阻上流过时会产生电压，该电压经过一个高端检流放大器和滤波电路，输出给A/D转换器转换为数字信号提供给微控制单元。
5.根据权利要求1所述的智能线路控制器，其特征在于：所述输出保护模块为设置在输出电路上额定值为1A的自恢复保险丝。
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