CN107707291B - 中继装置以及控制系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种中继装置以及控制系统，以至少解决相关技术中电信号类型的受控设备与控制器之间传输距离较短的问题。公开的中继装置包括：测量模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、处理模块、信号输入端子以及信号输出端子；其中，第一信号转换模块的输入端与信号输入端子相连，第一信号转换模块的输出端与处理模块的输入端相连；处理模块的输出端与第二信号转换模块的输入端相连，第二信号转换模块的输出端与信号输出端子相连；测量模块的输入端与信号输入端子相连，测量模块的输出端与处理模块的输入端相连。本申请延长了信号传输距离，保证了控制器采集控制数据的准确度。

Description

中继装置以及控制系统

技术领域

本申请涉及自动控制技术领域，具体而言，涉及一种中继装置以及控制系统。

背景技术

目前，自动化控制系统的控制器对传感器(如温度传感器、压力传感器、湿度传感器)及电动调节阀的数据采集方式主要有两种。一种是以电信号(电压、电流)类型的传感器或电动调节阀进行采集，这种方式的优点是控制网络较为简单，电信号类型传感器及电动调节阀价格低廉，市面上较为常见，选型更加广泛。缺点是传输距离较短，一般为最优50米以下，最大不超过100米。另一种是通过通讯(如RS485或以太网)类型的传感器或电动调节阀进行采集。这种方式的优点是抗干扰能力强，传输距离较远，可达到1000米。但缺点是控制网络较为复杂；通讯类型传感器及电动调节阀价格昂贵，市面上较为少见，选型比较困难。

对于采用电信号类型的传感器或电动调节阀来采集数据的方式来说，电信号在导线中传输时，随着传输距离的增加，电信号的抗干扰能力变弱；同时导线越长，其电阻增大，对电压信号的衰减作用会越大。因此，控制器与电信号类型传感器或电动调节阀的信号采集或控制导线越短，数据的准确度就越高。但是，由于工程现场的复杂性，往往无法保证较短的传输距离，甚至会存在超出了合理误差距离(100米)的情况，在出现这样情况时，只能进一步评估可能存在的误差对系统的影响，如果影响过大，需重新选择通讯型传感器，同时更改控制方案，操作较为复杂。

发明内容

本申请提供了一种中继装置以及控制系统，以至少解决相关技术中电信号类型的受控设备与控制器之间传输距离较短的问题。

根据本申请的一个方面，提供了一种中继装置，包括：测量模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、处理模块、信号输入端子以及信号输出端子；所述第一信号转换模块的输入端与所述信号输入端子相连，所述第一信号转换模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；所述处理模块的输出端与所述第二信号转换模块的输入端相连，所述第二信号转换模块的输出端与所述信号输出端子相连；所述测量模块的输入端与所述信号输入端子相连，所述测量模块的输出端与所述处理模块的输入端相连。

可选地，所述装置还包括：第三信号转换模块，所述第三信号转换模块的输出端与所述处理模块的输入端相连，所述第三信号转换模块的输入端与所述第二信号转换模块的输出端相连。

可选地，所述第一信号转换模块为模数转换模块，所述第二信号转换模块为数模转换模块，所述第三信号转换模块为模数转换模块。

可选地，所述测量模块用于检测信号输入回路的电流以及信号输入回路的电阻。

可选地，所述测量模块包括：电流检测芯片、开关以及按钮，所述按钮与所述开关连接。

可选地，所述处理模块用于：根据所述第一信号转换模块输出的电压值、所述测量模块输出的电流值以及导线的电阻计算出所述信号输出端子输出电压值。

可选地，所述装置还包括：报警模块，所述报警模块的输入端与所述处理模块的输出端相连。

可选地，所述处理模块用于：根据所述测量模块测量得到的电流值以及所述第一信号转换模块的电压值计算电阻值；将计算得到的所述电阻值与预设电阻值进行比较，在计算出的所述电阻值大于所述预设电阻值的情况下，控制所述报警模块发出报警提示。

可选地，所述处理模块用于：将所述第三信号转换模块输出的电压值与所述信号输出端子输出的电压值进行比较，判断二者是否一致，在二者不一致的情况下，控制所述报警模块发出报警提示。

可选地，所述报警模块包括：发声部件、发光部件以及干触点开关，所述干触点开关与远程服务器相连。

根据本申请的另一个方面，提供了一种控制系统，包括：控制器、电信号受控设备以及上述任意一种中继装置；所述控制器与所述电信号受控设备通过所述中继装置连接。

本申请实施例提供的中继装置，实现了对电压信号的动态跟踪及信号衰减补偿，增强了信号传输的抗干扰能力，在通信线路中使用该中继器能够延长控制器与电压信号型受控设备之间的信号传输距离，降低因信号传输距离过长的干扰以及导线电阻导致的误差，保证了控制器采集控制数据的准确度。

附图说明

图1是本申请实施例1的中继装置的框图；

图2是本申请实施例2的中继装置的电路原理图；

图3是本申请实施例3的控制系统的框图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

实施例1

本实施例提供了一种中继装置，图1是该装置的框图，如图1所示，该装置包括如下组成部分：

测量模块11、第一信号转换模块12、第二信号转换模块13、处理模块14、信号输入端子15以及信号输出端子16；其中，第一信号转换模块12的输入端与信号输入端子15相连，第一信号转换模块12的输出端与处理模块14的输入端相连；处理模块14的输出端与第二信号转换模块13的输入端相连，第二信号转换模块13的输出端与信号输出端子16相连；测量模块11的输入端与信号输入端子15相连，测量模块11的输出端与处理模块14的输入端相连。

本实施例的处理模块用于：根据第一信号转换模块输出的电压值、测量模块输出的电流值以及导线的电阻计算出信号输出端子输出电压值，具体地，根据测量模块输出的电流值以及导线的电阻值能够计算出电压的衰减量，在第一信号转换模块输出的电压值的基础上增加该衰减量，即实现对电压信号的衰减补偿，增加衰减量后的电压值，即为信号输出端子输出的电压值。

可选地，本实施例的中继装置还可以进一步包括：第三信号转换模块，其输出端与处理模块的输入端相连，输入端与第二信号转换模块的输出端相连。

其中，上述第一信号转换模块具体可以为模数转换模块，第二信号转换模块具体可为数模转换模块，第三信号转换模块具体可以为模数转换模块。

本实施例的测量模块用于测量信号输入回路的电流以及信号输入回路的电阻，该测量模块可以包括：电流检测芯片、开关以及按钮，按钮与开关连接。其中，在按钮被按下时，开关断开，此时，测量模块可测得输入信号回路的导线的电阻值，此处的导线指中继装置与控制器之间的导线，在测量到导线的电阻值后，将该阻值发送给处理器。

本实施例提供的中继装置还包括：报警模块，该报警模块的输入端与处理模块的输出端相连，可选地，该报警模块包括：发声部件、发光部件以及干触点开关，其中，干触点开关与远程服务器相连，其中，发声部件可以是蜂鸣器，发光部件可以是发光二极管，干触点开关在接收到处理器的控制信号后闭合或断开，在其闭合时，即可将报警信息发送至远端服务器，以实现报警。

本实施例的处理模块可以用于：根据测量模块测量得到的电流值以及第一信号转换模块的电压值计算电阻值；将计算得到的电阻值与预设电阻值进行比较，在计算出的电阻值大于预设电阻值的情况下，控制报警模块发出报警提示，其中，预设电阻值为导线电阻的最大值。

本实施例的处理模块还可以用于，将第三信号转换模块输出的电压值与信号输出端子输出的电压值进行比较，判断二者是否一致，在二者不一致的情况下，控制报警模块发出报警提示。

本实施例提供的中继装置，实现了对电压信号的动态跟踪及信号衰减补偿，增强了信号传输的抗干扰能力，在通信线路中使用该中继器能够延长控制器与电压信号型受控设备之间的信号传输距离，降低因信号传输距离过长的干扰以及导线电阻导致的误差，保证了控制器采集控制数据的准确度。本实施例的中继装置还具有测量信号导线电阻值以及电阻超限报警的功能，进一步提高了系统的安全性。

实施例2

本实施例提供了一种中继装置，图2是本实施例的中继装置的电路原理图，如图2所示，本实施例的中继装置主要包括：电源模块、模数转换模块1(相当于上述第一信号转换模块)、测量模块、中央处理模块(相当于上述处理模块)、报警模块、数模转换模块(相当于上述第二信号转换模块)、模数转换模块2(相当于上述第三信号转换模块)、信号输入端以及信号输出端。

其中，电源模块主要由稳压晶体管、电阻以及电容等元件构成，其功能是为装置中的其他模块提供稳定的工作电源。

模数转换模块1主要由模数转换芯片、电阻以及电容构成，其功能是把输入的电压信号(模拟量)转换为对应的数字信号，并把数字信号传输给中央处理模块。

测量模块主要由电流检测芯片、电阻、电容及按钮构成，其功能是实时检测输入信号回路的电流，并把电流数字信号传输给中央处理模块。

中央处理模块主要由运算处理芯片、电阻以及电容构成，其功能是接收模数转换模块1的电压数字信号，接收测量模块电流数字信号，同时在输入信号回路短路时(如传感器未接入以及导线短接的情况下)，根据电流与电压的关系计算出导线的电阻值，记录并储存该电阻值(需要按住测量模的按钮5s)，并与信号导线电阻的最大值进行比较，判断导线电阻是否超限，如果超限，则输出报警信号给报警模块；中央处理模块还用于根据模数转换模块1的电压数字信号、测量模块的电流数字信号及导线电阻计算出输出电压数字信号，并把计算出的电压数字信号传输给数模转换模块。

中央处理模块还用于接收模数转换模块2的电压数字信号，并将该电压数字信号与输出电压数字信号进行比较，判断二者是否一致，若不一致，输出报警信号给报警模块。

报警模块主要由发光二极管、蜂鸣器、电阻以及电容构成，其功能是接收中央处理模块的报警信号，根据接收到的报警信号发出声光报警，此外，该报警模块还提供一个干触点闭合开关，在该开关接收到闭合信号后，与远程服务器连接，实现远程报警。

数模转换模块主要由数模转换芯片、电阻以及电容构成，其功能是把中央处理模块输出的电压数字信号转化为对应的电压信号(模拟量)并输出。

模数转换模块2主要由模数转换芯片、电阻以及电容构成，其功能是把输出的电压信号(模拟量)转化为对应的数字信号，并把数字信号传输给中央处理模块。

信号输入端，用于电源的输入或输出、信号的输入、故障输出以及GND接地；

信号输出端，用于电源的输入或输出、信号的输出、故障输出以及GND接地。

本实施例的信号输入端子的GND与导线的屏蔽层连接，信号输出端子的GND与相邻的设备的地线连接，以便及时将信号导线的干扰因子清除，防止干扰因子累积。

需要说明的是，在本实施例提供的中继装置中，在信号输入端子与信号输出端子中，电源的接线必须只能以一端为输入，另一端则为输出。

实施例3

本实施例提供了一种控制系统，图3是该控制系统的框图，如图3所示，该系统包括：控制器31、电信号受控设备32以及上述实施例中所记载的任意一种中继装置33；其中，控制器31与电信号受控设备32通过中继装置33连接，该中继装置33可以是上述实施例中记载的任意一种中继装置，鉴于该中继装置已以在上述实施例中进行详细描述，此处不再对中继装置进行赘述。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的申请后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未发明的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种中继装置，其特征在于，包括：

测量模块、第一信号转换模块、第二信号转换模块、处理模块、信号输入端子以及信号输出端子；

所述第一信号转换模块的输入端与所述信号输入端子相连，所述第一信号转换模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；

所述测量模块的输入端与所述信号输入端子相连，所述测量模块的输出端与所述处理模块的输入端相连；所述测量模块用于检测信号输入回路的电流以及信号输入回路的电阻；

所述处理模块的输出端与所述第二信号转换模块的输入端相连，所述第二信号转换模块的输出端与所述信号输出端子相连。

2.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，所述装置还包括：

第三信号转换模块，所述第三信号转换模块的输出端与所述处理模块的输入端相连，所述第三信号转换模块的输入端与所述第二信号转换模块的输出端相连。

3.根据权利要求2所述的中继装置，其特征在于，所述第一信号转换模块为模数转换模块，所述第二信号转换模块为数模转换模块，所述第三信号转换模块为模数转换模块。

4.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，所述测量模块包括：

电流检测芯片、开关以及按钮，所述按钮与所述开关连接。

5.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，所述处理模块用于：

根据所述第一信号转换模块输出的电压值、所述测量模块输出的电流值以及导线的电阻计算出所述信号输出端子输出的电压值。

6.根据权利要求1所述的中继装置，其特征在于，所述装置还包括：

报警模块，所述报警模块的输入端与所述处理模块的输出端相连。

7.根据权利要求6所述的中继装置，其特征在于，所述处理模块用于：

根据所述测量模块测量得到的电流值以及所述第一信号转换模块的电压值计算电阻值；

将计算得到的所述电阻值与预设电阻值进行比较，在计算出的所述电阻值大于所述预设电阻值的情况下，控制所述报警模块发出报警提示。

8.根据权利要求3所述的中继装置，其特征在于，所述处理模块用于：

将所述第三信号转换模块输出的电压值与所述信号输出端子输出的电压值进行比较，判断二者是否一致，在二者不一致的情况下，控制所述中继装置的报警模块发出报警提示。

9.根据权利要求6所述的中继装置，其特征在于，所述报警模块包括：

发声部件、发光部件以及干触点开关，所述干触点开关与远程服务器相连。

10.一种控制系统，其特征在于，包括：

控制器、电信号受控设备以及如权利要求1至9任意一项所述的中继装置；

所述控制器与所述电信号受控设备通过所述中继装置连接。

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