CN107104891A - 一种水厂数字化智能网关设备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种水厂数字化智能网关设备，属于水厂自控设备技术领域，包括控制器组件、接口组件、保护组件和电源组件，所述保护组件接入相应的所述接口组件，所述接口组件与水厂仪表设备连接，所述接口组件与电源组件连接，所述电源组件与控制器组件连接，本发明通过多接口并列设计和高度集成控制器，解决目前水厂仪表设备控制复杂不稳定的难题，专用接口，接线简单方便，免除编程，操作要求低，兼容传统PLC现有自控系统实现无缝升级，设备体积小，节省空间和布线，为水厂水务系统提供一种节约、稳定和高效的网络控制设备。

Description

一种水厂数字化智能网关设备
技术领域
本发明属于水厂自控设备技术领域，尤其涉及一种水厂数字化智能网关设备。
背景技术
目前，水厂自动化控制系统设备适用于供水企业远程监测水厂的出水流量、水池水位、出厂压力、水质以及加压泵组、配电设备、消毒设施的运行状态等，该设备同时可手动控制、自动控制、远程控制加压泵组的启停，可对水厂内重要部位实施视频监控，水厂自动化设备均使用PLC控制系统，即PLC主机通过电缆连接多种传感器，然后输出信号控制继电器再通过保险开关等输出至阀门变频器等，进而控制设备，该方法需要专业的PLC程序编程人员来编写程序，上位机开发人员来开发组态软件程序，需要大量的外部设备、电源模块、网络通信模块、PLC主机、AI/AO模块和DI/DO模块等，各个模块之间的接线还要连接保险丝、继电器等辅助设备，该方法会导致电器柜内走线复杂，施工工程量很大，易出现接线失误，且内部线缆过多，维护工作繁琐。
目前PLC控制系统并非专业为水厂设备使用设计，需要专业编程人员编程，结构复杂，使用繁琐，运行状态不稳定，易造成不必要的损失。
发明内容
本发明之目的在于提供一种水厂数字化智能网关设备，是一种接口简易，免除编程和运行稳定的适用于水厂仪表设备的网关设备。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种水厂数字化智能网关设备，包括控制器组件、接口组件、保护组件和电源组件，所述保护组件接入相应的所述接口组件，所述接口组件与水厂仪表设备连接，所述接口组件与电源组件连接，所述电源组件与控制器组件连接，所述控制器组件包括CPU控制器、内存和Flash存储器，所述接口组件包括电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口，所述保护组件包括内部集成继电器、自恢复保险丝、光耦隔离器、防雷设备和浪涌保护器，所述电源组件包括电源模块和电源隔离开关，所述电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口都经电源隔离开关与电源模块连接，所述CPU控制器、内存和Flash存储器都经电源隔离开关与电源模块连接。
其中，优选地，所述水厂仪表设备依次经自恢复保险丝和光耦隔离器接入数字量IO输入接口，所述数字量IO输入接口经电源隔离开关与电源模块连接，再与CPU控制器连接。
其中，优选地，所述自恢复保险丝为气体放电器管TVS。
其中，优选地，所述CPU控制器经电源隔离开关与电源模块连接，所述电源模块与数字量IO输出接口连接，所述数字量IO输出接口经光耦隔离器和内部集成继电器接入水厂仪表设备。
其中，优选地，所述模拟量IO输入输出模块包括高速ADC转换器、高速DAC转换器、磁耦隔离器和高速SPI接口。
其中，优选地，所述水厂仪表设备，经防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器至高速ADC转换器，并通过磁耦隔离器和高速SPI接口与CPU控制器连接。
其中，优选地，所述CPU控制器与高速SPI接口连接，所述高速SPI接口与磁耦隔离器与高速DAC转换器连接，所述高速DAC转换器与防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器连接，所述防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器与水厂仪表设备连接。
与现有技术相比，本发明采用上述技术方案的有益效果是：
通过多接口并列设计和高度集成控制器，解决目前水厂仪表设备控制复杂不稳定的难题，专用接口，接线简单方便，免除编程，操作要求低，可兼容传统PLC现有自控系统实现无缝升级，设备体积小，节省空间和布线，为水厂水务系统提供一种节约、稳定和高效的网络控制设备。
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为本发明的智能网关设备的系统框图。
图2为本发明中智能网关设备的数字量输入的系统框图。
图3为本发明中智能网关设备的数字量输出的系统框图。
图4为本发明中智能网关设备的模拟量输入的系统框图。
图5为本发明中智能网关设备的模拟量输出的系统框图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图5所示，本实施例提供一种水厂数字化智能网关设备，包括控制器组件、接口组件、保护组件和电源组件，控制器组件包括CPU控制器、内存和Flash存储器，控制器组件作为水厂数字化智能网关设备的核心部件，接收水厂仪表设备信号，根据预先设计程序完成控制任务，并反馈控制结果，其采用兼容传统PLC通讯接口的新型网络接口，兼容各种组态软件，兼容性强，无需编写程序即可采集传输传感器数据，状态稳定，接口组件包括电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口，可量变接口组件用于多种、多台仪表设备信号接收传输，傻瓜式操作不易出错，节约成本，保护组件包括内部集成继电器、自恢复保险丝、光耦隔离器、防雷设备和浪涌保护器，在于保护控制器组件不受外部电压冲击，增加使用寿命，避免外部因素损坏接口，将信号源传入相应的接口，电源组件包括电源模块和电源隔离开关，电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口都经电源隔离开关与电源模块连接，CPU控制器、内存和Flash存储器都经电源隔离开关与电源模块连接，在水厂需要网络控制的设备上加装水厂数字化智能网关设备，水厂仪表设备信号源通过保护组件接入相应的接口组件，经过电源隔离开关将数字信号传入控制器组件进行分析处理同时回传处理结果，电源组件为整个控制器提供稳定电压，分离电压信号与数字信号，保证各个组件安全稳定运行。
本实施例中，水厂仪表设备依次经自恢复保险丝和光耦隔离器接入数字量IO输入接口，数字量IO输入接口经电源隔离开关与电源模块连接，再与CPU控制器连接，水厂仪表设备的数据从水厂仪表设备接口经自恢复保险丝传输至光耦隔离器，光耦隔离器具有数千伏电压的隔离保护电路效果，经过光耦隔离的数据通过数字量IO输入接口输入值CPU控制器。
本实施例中，CPU控制器经电源隔离开关与电源模块连接，电源模块与数字量IO输出接口连接，数字量IO输出接口经光耦隔离器和内部集成继电器接入水厂仪表设备，从CPU控制器输出的数据经过数字量IO输出接口传输至光耦隔离器，经光耦隔离器隔离后驱动内部集成继电器工作，内部集成继电器输出端口接水厂仪表设备，接口信号将传往控制器组件，在信号传输至CPU控制器之前，电源组件将信号源分离电压信号与数字信号，保证CPU控制器的安全运行，数字信号经过控制器组件处理完成后，形成反馈信号，再通过接口组件传输至水厂仪表设备，完成网络控制工作。
本实施例中，模拟量IO输入输出模块包括高速ADC转换器、高速DAC转换器、磁耦隔离器和高速SPI接口，水厂仪表设备，经防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器至高速ADC转换器，高速ADC转换器将模拟量转换成数字量，并通过磁耦隔离器隔离后的数据，再经高速SPI接口传输至CPU控制器连接，另外CPU控制器与高速SPI接口连接，高速SPI接口与磁耦隔离器与高速DAC转换器连接，高速DAC转化器将数字量转换成模拟量，再经防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器传输至水厂仪表设备连接。
本实施例中，所述自恢复保险丝为气体放电器管TVS。
本实施例在使用时：
在水厂需要网络控制的设备上加装水厂数字化智能网关设备，水厂仪表设备信号源通过保护组件接入相应的接口组件，经过电源隔离开关将数字信号传入控制器组件进行分析处理同时回传处理结果，电源组件为整个控制器提供稳定电压，分离电压信号与数字信号，保证各个组件安全稳定运行，水厂数字化智能网关设备工作时，通过读取用户设置阀门设备的类型和运行参数，同步运行历史运行数据存储，控制进程，水厂仪表设备通讯三个工作内容，并且之间相互通讯，控制进程负责采集控制设备，通讯进程复杂和上位机组态软件通讯，历史运行数据存储进程负责实时数据的备份。
本实施例通过多接口并列设计和高度集成控制器，解决目前水厂仪表设备控制复杂不稳定的难题，专用接口，接线简单方便，免除编程，操作要求低，可兼容传统PLC现有自控系统实现无缝升级，设备体积小，节省空间和布线，为水厂水务系统提供一种节约、稳定和高效的网络控制设备。
尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换,凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种水厂数字化智能网关设备，包括控制器组件、接口组件、保护组件和电源组件，其特征在于，所述保护组件接入相应的所述接口组件，所述接口组件与水厂仪表设备连接，所述接口组件与电源组件连接，所述电源组件与控制器组件连接，所述控制器组件包括CPU控制器、内存和Flash存储器，所述接口组件包括电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口，所述保护组件包括内部集成继电器、自恢复保险丝、光耦隔离器、防雷设备和浪涌保护器，所述电源组件包括电源模块和电源隔离开关，所述电源接口、网络接口、数字量IO输入输出接口、模拟量IO输入输出模块和485/232接口都经电源隔离开关与电源模块连接，所述CPU控制器、内存和Flash存储器都经电源隔离开关与电源模块连接。
2.根据权利要求1所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述水厂仪表设备依次经自恢复保险丝和光耦隔离器接入数字量IO输入接口，所述数字量IO输入接口经电源隔离开关与电源模块连接，再与CPU控制器连接。
3.根据权利要求2所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述自恢复保险丝为气体放电器管TVS。
4.根据权利要求1所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述CPU控制器经电源隔离开关与电源模块连接，所述电源模块与数字量IO输出接口连接，所述数字量IO输出接口经光耦隔离器和内部集成继电器接入水厂仪表设备。
5.根据权利要求1所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述模拟量IO输入输出模块包括高速ADC转换器、高速DAC转换器、磁耦隔离器和高速SPI接口。
6.根据权利要求5所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述水厂仪表设备，经防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器至高速ADC转换器，并通过磁耦隔离器和高速SPI接口与CPU控制器连接。
7.根据权利要求5所述的一种水厂数字化智能网关设备，其特征在于，所述CPU控制器与高速SPI接口连接，所述高速SPI接口与磁耦隔离器与高速DAC转换器连接，所述高速DAC转换器与防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器连接，所述防雷设备、内部集成继电器和浪涌保护器与水厂仪表设备连接。
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