CN202904359U - 一种低压直流负载冗余控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种低压直流负载冗余控制装置，属于自动化控制设备技术领域，其包括：主控单元组和负载驱动单元组；其中：主控单元组包含至少两个且不多于16个主控单元；负载驱动单元组包含至少两个且不多于32个负载驱动单元；主控单元与所述负载驱动单元之间通过CAN通信接口连接；主控单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、与STM32微处理器连接的通信接口电路和数字量输入输出电路；负载驱动单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、以及与STM32微处理器连接的通信接口电路、负载驱动电路、报警输出电路、负载电压电流采样电路。通过采用上述技术方案，本实用新型具有故障率低、接线简单、使用方便的特点。
Description
技术领域
本实用新型属于自动化控制设备技术领域，特别是涉及一种低压直流负载冗余控制装置。
背景技术
目前，在如灯光等低压直流负载的控制过程中，大多数均采用PLC驱动继电器的方式进行控制，但是在实践过程中发现，这种传统的控制方式存在如下的缺陷：一、当PLC和继电器任一发生故障时，受控的低压直流负载则会失去控制；二、当使用一个PLC实现对多个继电器控制时，连接导线会比较复杂，同时也极易产生错误。因此设计一种故障率低，接线简单、方便的低压直流负载冗余控制装置显得是尤为重要。
发明内容
本实用新型的发明目的是：克服现有技术的上述缺陷，利用冗余控制的原理设计一种故障率低、接线简单、使用方便的低压直流负载冗余控制装置。
本实用新型为解决公知技术中存在的技术问题所采取的技术方案是：
一种低压直流负载冗余控制装置，包括：主控单元组和负载驱动单元组；其中：主控单元组包含至少两个但不多于16个主控单元；所述负载驱动单元组包含至少两个但不多于32个负载驱动单元；所述主控单元与所述负载驱动单元之间通过CAN通信接口连接。
作为优选方案，本实用新型还采用了如下技术方案：
进一步：所述主控单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、与所述STM32微处理器连接的通信接口电路和数字量输入输出电路。
更进一步：所述数字量输入输出电路包括：32个数字量输入端子和32个数字量输出端子，所述数字量输入端子与人工控制开关和按钮连接；所述数字量输出端子与用于显示工作状态的指示灯、蜂鸣器连接。
所述通信接口电路设有：RS232接口、RS485接口、CAN接口A、CAN接口B；其中：
所述CAN接口A连接其他主控单元或负载驱动单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；
所述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数；
所述RS485接口或CAN接口B与外部控制系统连接，用于接收外部系统的控制指令。
进一步：所述负载驱动单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、与所述STM32微处理器连接的通信接口电路、负载驱动电路、报警输出电路、负载电压电流采样电路；其中：所述负载电压电流采样电路连接负载驱动电路，用于将每个负载的电压电流信号转换为STM32微处理器可以接收的电压信号。
进一步：所述通信接口电路设有CAN接口、RS232接口；其中：所述CAN接口连接其他负载驱动单元或主控单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；所述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数。
进一步：所述报警输出电路为干式触点输出。
进一步：所述负载驱动电路设有八个驱动输出端子。
进一步：一个驱动输出端子连接一个负载。
进一步：多个驱动输出端子连接一个负载。
本实用新型具有的优点和积极效果是：通过采用上述技术方案，本实用新型与传统低压直流负载控制装置相比较可知：
一．由于采用了多个主控单元控制负载驱动单元，即采用了多个主控点对多个负载输出的控制方式，所以实现了主控单元和负载输出单元的冗余。即当有一个主控单元发生故障时，备用或同步的主控单元仍然可以保持对负载输出的有效控制。或者当某负载输出失效时，与其并联的负载输出仍然可以继续工作，从而降低控制装置的故障率，从而保证了生产过程的顺利进行；
二.由于使用了CAN总线通信来进行控制信号和状态信息的传递，因此主控单元和负载单元的安装位置比较灵活，极大提高了适用范围，降低了安装成本；而且当出现故障后可以提高维修的效率、降低维修的成本；
三.由于使用了上位机进行工作参数配置，因此主控单元和负载单元根据现场的需要进行快速调整。
附图说明
图1是本实用新型一种低压直流负载冗余控制装置的功能原理图；
图2是本实用新型一种低压直流负载冗余控制装置的局部电路图，主要用于显示主控单元的电路原理；
图3是本实用新型一种低压直流负载冗余控制装置的局部电路图，主要用于显示负载驱动单元的电路原理。
其中：1、主控单元；2、负载驱动单元。
具体实施方式
为能进一步了解本实用新型的发明内容、特点及功效，兹例举以下实施例，并配合附图详细说明如下：
请参阅图1，一种低压直流负载冗余控制装置，包括：主控单元组和负载驱动单元组；其中：主控单元组为低压直流负载冗余控制装置的控制核心，主控单元组包含主控单元A到主控单元M多个主控单元1；主控单元1包括：电源供电电路、STM32微处理器、以及与上述STM32微处理器连接的通信接口电路和数字量输入输出电路；上述数字量输入输出电路包括：32个数字量输入端子和32个数字量输出端子，上述数字量输入端子与人工控制开关和按钮连接；上述数字量输出端子与用于显示工作状态的指示灯、蜂鸣器连接；上述通信接口电路设有：RS232接口、RS485接口、CAN接口A、CAN接口B；其中：上述CAN接口A连接其他主控单元或负载驱动单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；上述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数；上述RS485接口或CAN接口B与外部控制系统连接，用于接收外部系统的控制指令；
负载驱动单元组包括驱动A到驱动N多个负载驱动单元2，负载驱动单元2包括：电源供电电路、STM32微处理器、以及与上述STM32微处理器连接的通信接口电路、负载驱动电路、报警输出电路、负载电压电流采样电路；其中：上述负载电压电流采样电路连接负载驱动电路，用于将每个负载的电压电流信号转换为STM32微处理器可以接收的电压信号，在本具体实施例中，主控单元1为16个，负载驱动单元2为32个；上述通信接口电路设有CAN接口、RS232接口；其中：上述CAN接口连接其他负载驱动单元或主控单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；上述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数，每个负载驱动电路设有八个驱动输出端子；每个驱动输出端子连接一个负载或者多个驱动输出端子连接一个负载；上述报警输出电路为干式触点输出。
主控单元1与负载驱动单元2之间通过CAN通信接口连接；
在实际工作过程中，每个主控单元1接收来自数字量输入或外部通信的控制信号，并根据设定好的工作参数，通过内部的程序完成多种时序、逻辑、判断、保护等计算步骤后，将指令发送给特定负载驱动单元；每个主控单元1定时向负载驱动单元发出交换指令，后者在收到指令后将各个负载输出的工作电压、电流数据反馈给主控单元1；当主控单元发现负载状态不正常时进行则向负载驱动单元发送关闭指令且如配置有备用输出则同时启动，负载驱动单元在收到指令后进行响应。
每个主控单元组包含八个主控单元1，每个负载驱动单元包含八个负载驱动单元2，一个主控单元1可以同时控制一个或者是多个负载驱动单元2，一个负载驱动单元2可以同时控制一个或者是多个负载，且一个负载可以同时由多个负载驱动单元2控制，所以，当有一个主控单元1发生故障时，负载驱动单元2可以通过其他主控单元1实现对负载的控制，并不影响负载控制过程；当有一个负载驱动单元2发生故障时，负载可以通过其他负载驱动单元2实现对负载的控制；当有一个负载发生故障时，本低压直流负载冗余控制装置可以通过其他的负载来实现工作动作。从而提高了工作状态的稳定性。
为了保证低压直流负载冗余控制装置的安全正常工作，在本具体实施例中，还设有与负载驱动单元2连接的报警开关，当存在如下但不限于如下异常状态时报警开关动作：负载驱动单元2与主控单元1的通信存在问题时、存在硬件故障、工作参数配置错误等。
请参阅图2、图3，主控单元1和负载驱动单元2的核心微处理芯片型号均为STM32F103C8T6；CAN总线接口电路使用SN65HVD230(VP230)以及保护元件实现；RS232接口电路使用MAX3232以及保护元件实现；RS485接口电路使用MAX485以及保护元件实现；主控单元1的数字输入输出使用74xx165以及74xx595（xx表示为支持3.3TTL电平的系列芯片）构成四级级联SPI接口串行数字寄存器，并连接到由ULN2003普达林管的吸收电流驱动以由光耦构成的电平转换电路。负载驱动单元2采用光耦控制MOS管作为吸收电路驱动，并且使用自恢复保险丝作为负载电源的功率硬件限制与硬件保护；电源供电电路接收外部直流24V供电。采用34063开关型直流电压变换电路，辅助以三端线性稳压电路，将外部电源24V电源转换为主控单元和负载驱动单元内部电路所需要的各种供电电压，包括+12V、-12V、+5V、+3.3V、+6V、-6V。
以上对本实用新型的实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。
Claims (10)
1.一种低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：包括：主控单元组和负载驱动单元组；其中：主控单元组包含至少两个但不多于16个主控单元；所述负载驱动单元组包含至少两个但不多于32个负载驱动单元；所述主控单元与所述负载驱动单元之间通过CAN通信接口连接。
2.根据权利要求1所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述主控单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、与所述STM32微处理器连接的通信接口电路和数字量输入输出电路。
3.根据权利要求2所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述数字量输入输出电路包括：32个数字量输入端子和32个数字量输出端子，所述数字量输入端子与人工控制开关和按钮连接；所述数字量输出端子与用于显示工作状态的指示灯、蜂鸣器连接。
4.根据权利要求2所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述通信接口电路设有：RS232接口、RS485接口、CAN接口A、CAN接口B；其中：
所述CAN接口A连接其他主控单元或负载驱动单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；
所述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数；
所述RS485接口或CAN接口B与外部控制系统连接，用于接收外部系统的控制指令。
5.根据权利要求1所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述负载驱动单元包括：电源供电电路、STM32微处理器、与所述STM32微处理器连接的通信接口电路、负载驱动电路、报警输出电路、负载电压电流采样电路；其中：所述负载电压电流采样电路连接负载驱动电路，用于将每个负载的电压电流信号转换为STM32微处理器可以接收的电压信号。
6.根据权利要求5所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述通信接口电路设有CAN接口、RS232接口；其中：所述CAN接口连接其他负载驱动单元或主控单元，用于与控制指令和状态数据的发送与交换；所述RS232接口用于与PC上位机连接，用于接收配置主控单元的工作参数。
7.根据权利要求5所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述报警输出电路为干式触点输出。
8.根据权利要求5所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：所述负载驱动电路设有八个驱动输出端子。
9.根据权利要求8所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：一个驱动输出端子连接一个负载。
10.根据权利要求8所述的低压直流负载冗余控制装置，其特征在于：多个驱动输出端子连接一个负载。
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| CN104158564A (zh) * | 2014-05-23 | 2014-11-19 | 国家电网公司 | 低压电力线载波通信影响试验模块 |
| CN107466143A (zh) * | 2017-09-15 | 2017-12-12 | 佛山市华全电气照明有限公司 | 并联冗余电源的控制系统 |
| CN107966937A (zh) * | 2017-12-18 | 2018-04-27 | 河南思维轨道交通技术研究院有限公司 | 集成式一体化程控电源 |
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