CN207473385U - 一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及数据采集领域，公开了一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，该装置包括双联断路器、数字量输出模块、模拟量输入模块、端子排，所述数字量输出模块通过端子排与输出继电器接通；在模拟量输入模块与输出继电器间连接信号隔离器；所述输出继电器上设置两组信号输入端、一组信号输出端；所述信号输入端与端子排输出端连通；所述信号输出端与信号隔离器输入端连通。本实用新型解决了模拟量输入信号采集点太多而成本巨大，数据量太多太频繁导致通讯阻塞的现象问题，实现了模拟量输入电流信号“二进一出”模式，节约一半的模拟量输入模块和信号隔离器，经济效益可观。

Description

一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置

技术领域

本实用新型具体涉及数据采集领域，更具体地涉及一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置。

背景技术

在工业生产中，模拟量输入信号被广泛应用，综合化、网络化、远程化的PLC模拟控制系统是工业过程控制领域的重要发展方向。尤其在大规模竖炉测温、太阳能发电常常使用大规模密集型的模拟量输入模块。传统的模拟量信号采集方式为一进一出，两进两出等。常用的模拟量输入模块可以设置成电压输入(12mv～ 78mv、0～10V、0～5V等)或电流输入(0～20mA、4～20mA)等多种规格。

在实际应用中，由于外部模拟量信号的相对独立，安装空间狭小，通讯传输距离较长，常出现模拟量输入信号采集点太多而成本巨大，数据量太多太频繁导致通讯阻塞的现象，在检修维护时常发生大电流串入烧毁模块或通道的事故，造成了很大的经济损失。由于在一个工序中多个相同设备的模拟量信号一般都是通过本地和远程机架集成在一个PLC系统中，信号采集错综复杂，一个输入模块有多个设备的输入信号，一旦单个或多个系统需要长时间检修时，要将相应的输入信号拆除，避免检修过程中的不确定因素损坏系统，由于现场信号繁多，拆除时需要逐个标记，待恢复生产时又要重新接线安装并校验，这样下来耗时耗力，增加了不必要的人力消耗。有些控制系统中模拟量信号仅作为必不可少的监控值供主控人员参考，不参与到设备联锁当中去，数据实时采集产生太多无用数据量，导致系统缓慢，通讯故障时有发生。

实用新型内容

为解决现有技术中模拟量输入信号采集点太多而成本巨大，数据量太多太频繁导致通讯阻塞的现象问题，本实用新型提供一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置。

本实用新型采用如下技术方案：一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，该装置包括双联断路器、数字量输出模块、模拟量输入模块、端子排、信号隔离器，所述数字量输出模块通过端子排与输出继电器接通；在模拟量输入模块与输出继电器间连接信号隔离器；所述输出继电器上设置两组信号输入端、一组信号输出端；所述信号输入端与端子排输出端连通；所述信号输出端与信号隔离器输入端连通。

模拟量输入信号A正极接线端与输出继电器常闭点第4端子接通；模拟量输入信号A负极接线端子和模拟量输入信号A负极接入输出继电器常闭点第1端子接通；模拟量输入信号B正极接线端与输出继电器常开点第12端子接通；模拟量输入信号B负极接线端子与输出继电器常开点第9端子接通。

输出继电器中间点第8端子与信号隔离器输入端负极接通；输出继电器中间点第5端子与信号隔离器输入端正极接通。

本实用新型在模拟量输入模块单端模式下，在外部信号设备和模拟量输入模块之间加入输出继电器和信号隔离器，实现外部信号“二进一出”，这样可以节约一半的模拟量模块和信号隔离器，经济效果可观。当设备长时间停机大修时，只需将相应通道的输出继电器拔出，无需拆线或标记，恢复使用时直接插入输出继电器即可迅速投入使用。

附图说明

图1为本实用新型结构示意图；

图2为本实用新型程序图。

符号说明

1－双联断路器，2－直流电源，3－1756-A4机架,4－1756-PB75机架电源，5－1756-L61处理器，6－1756-ENBT通讯模块，7－数字量输出模块，8－模拟量输入模块，9－信号隔离器，10－输出继电器，11－端子排，12－接220V输入端N, 13－接220V输入端L, 14－断路器下端N，15－断路器下端L，16－24V电源输入端L，17－ 24V电源输入端N，18－ 24V电源接地端，19－24V电源输出端负极，20－24V电源输出端正极，21－ 24V电源输出端负极，22－24V电源输出端正极，23－机架电源接线端子正极，24－机架电源接线端子负极，25－机架电源接地端子，26－数字量输出模块第36端子，27－数字量输出模块第35端子，28－模拟量输入模块第27端子，29－模拟量输入模块第36端子，30－模拟量输入模块第35端子，31－数字量输出模块第34端子，32－信号隔离器输入端正极，33－信号隔离器输入端负极，34－信号隔离器输出端正极，35－信号隔离器输出端负极，36－输出继电器常闭点第4端子，37－输出继电器常闭点第1端子, 38－输出继电器中间点第8端子，39－输出继电器中间点第5端子，40－输出继电器常开点第12端子，41－输出继电器常开点第9端子，42－输出继电器线圈负极接线第14端子，43－输出继电器线圈正极接线第13端子，44－模拟量输入信号A正极接线端，45－模拟量输入信号A正极接入继电器常闭点端子，46－模拟量输入信号A负极接线端子，47－模拟量输入信号A负极接入继电器常闭点端子，48－模拟量输入信号B正极接线端，49－模拟量输入信号B正极接入继电器常开点端子，50－模拟量输入信号B负极接线端子，51－模拟量输入信号B负极接入继电器常开点端子，52－数字量输出点接入端子，53－输出继电器线圈正极接入端，54－数字量输出点接入端子，55－输出继电器线圈负极接入端，56－PLC机架电源接地，57－接柜体地线，58－检查是否断开指令，59－延时导通计时器指令，60－检查是否闭合指令, 61－延时导通计时器指令，62－输出激励指令，63－延时导通计时器指令，64－检查是否闭合指令，65－传送指令, 66－延时导通计时器指令，67－检查是否闭合指令，68－传送指令，69－信号输入端，70－信号输出端，71－端子排输出端，72－信号隔离器输入端连通。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步说明。

结合附图1，本实用新型公开了一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，首先，按照柜内布置图将硬件设备，双联断路器1，直流24v电源2，1756-A4机架3, 1756-PB75机架电源4，1756-L61处理器5，1756-ENBT通讯模块6，数字量输出模块7，模拟量输入模块8，信号隔离器9，输出继电器10，端子排11分别在相应位置安装到位。所述模拟量输入模块8为1756-IF16模拟量输入模块。

所述数字量输出模块7为1756-OB32数字量输出模块。所述信号隔离器9为TA2000信号隔离器。

在模拟量输入模块8与输出继电器10间连接信号隔离器9，所述1756-IF16模拟量输入模块 8，信号隔离器9，输出继电器10、端子排11依次连接，模拟量输入信号A正极接线端44与输出继电器常闭点第4端子36接通；模拟量输入信号A负极接线端46与输出继电器常闭点第1端子37接通；模拟量输入信号B正极接线端48与输出继电器常开点第12端子40接通；模拟量输入信号B负极接线端子50与输出继电器常开点第9端子41接通；输出继电器中间点第8端子38与信号隔离器输入端负极33接通，输出继电器中间点第5端子39与信号隔离器输入端正极32接通。

1756-IF16模拟量输入模块8上模拟量输入模块第27端子28与模拟量输入模块第35端子30 短接后与TA2000信号隔离器输出端负极35接通；模拟量输入模块第36端子29与TA2000信号隔离器输出端正极34接通。

所述双联断路器1与直流24v电源2、 1756-PB75机架电源4、1756-OB32数字量输出模块7连接。

1756-OB32数字量输出模块7上数字量输出模块第34端子31通过数字量输出点接入端子54与输出继电器线圈负极接入端55接通后再与输出继电器线圈正极接线第13端子43接通，数字量输出模块第35端子27通过数字量输出点接入端子54与输出继电器线圈负极接入端55接通后再与输出继电器线圈负极接线第14端子42接通。

双联断路器1上断路器下端N 14与直流24v电源2上24V电源输入端N 17接通；断路器下端L 15与直流24v电源2上24V电源输入端L 16接通。

直流24v电源2上24V电源输出端负极19与1756-PB75机架电源4上机架电源接线端子负极24接通；24V电源输出端正极20与1756-PB75机架电源4上机架电源接线端子正极23接通。所述数字量输出模块7与输出继电器10接通；直流24V电源2上输出端负极21与1756-OB32数字量输出模块7上数字量输出模块第35端子27、输出继电器10上输出继电器线圈负极接线第14端子42接通，输出端正极22与1756-OB32数字量输出模块7上数字量输出模块第36端子26接通。

直流24v电源2上24V电源接地端18与1756-PB75机架电源4上机架电源接地端子25通过端子排11上接柜体地线57接通。所述1756-PB75机架电源4，1756-L61处理器5，1756-ENBT通讯模块6，数字量输出模块7， 1756-IF16模拟量输入模块8安装于1756-A4机架3，所述1756-ENBT通讯模块6通过以太网网线与计算机建立通讯。

按照附图1，完成PLC系统设备接线，并按原理图在端子排11上将“两进一出”输出继电器10的模拟量输入信号接入，“两入”模拟量输入信号A正极接线端44与输出继电器常闭点第4端子36接通；模拟量输入信号A负极接线端46与输出继电器常闭点第1端子37接通；模拟量输入信号B正极接线端48与输出继电器常开点第12端子40接通；模拟量输入信号B负极接线端子50与输出继电器常开点第9端子41接通；即模拟量输入信号A模拟量输入信号A正极接线端44与模拟量输入信号A正极接入继电器常闭点端子45接通；模拟量输入信号A负极接线端子46和模拟量输入信号A负极接入继电器常闭点端子47接通；模拟量输入信号B正极接线端48与模拟量输入信号B正极接入继电器常开点端子49接通；模拟量输入信号B负极接线端子50与模拟量输入信号B负极接入继电器常开点端子51接通。“一出”即输出继电器中间点通过隔离器接入模拟量输入模块；输出继电器中间点第8端子38与信号隔离器输入端负极33接通，输出继电器中间点第5端子39与信号隔离器输入端正极32接通。

如果需要建立多个采集组，则按照上述方法连接，将输出继电器线圈串联后接入数字量输出模块即可。这样便于集中控制状态切换，硬件安装确认无误后系统送电。

通过计算机软件Rslinx建立通讯，并在RSLogix 5000程序中完成设备组态。在下位程序中添加数字量输出模块输出通道为Local:2:0.Data31至输出继电器线圈作为继电器得电闭合和失电断开的条件，设计继电器开点持续时间为3秒，闭点持续时间为3秒。当继电器得电闭合时确定为模拟量通道中A信号接入，当继电器断电释放时确定为模拟量通道中B信号接入。（注意，接入的A和B信号必须为同等标定范围信号）当PLC系统上电后，延时导通计时器指令59闭合3秒，延时导通计时器指令61断开3秒计时器指令开始工作，输出激励指令62上形成一个检查是否断开指令58断开3秒和检查是否闭合指令60闭合3秒的震荡电路，以此控制继电器来回切换动作。在程序中将继电器输出开闭点信号作为确定模拟量输入信号源准确性的依据，当输出激励指令62吸合时通过传输指令将信号送到传送指令65 A信号数据传输标记single A标签储存，当输出激励指令62释放时通过传输指令68将信号送到B信号数据传输标记single B标签储存。为了防止数据波动，在程序中对信号做进一步处理，当输出激励指令62得电吸合或失电断开延时导通计时器指令63将A信号数据传输滤波定时0.5秒，延时导通计时器指令66将B信号数据传输滤波定时0.5秒后读取数据，继电器由闭合到断开的过程后数据保持3秒，继电器由断开到闭合的过程后数据保持3秒，这样即可完成合理时间内对相关数据的断点监控。通过上述标签对两个数据分别采集后，进行相关报警、纠错，以及短时间内连续增大值时上位报警设置等，可根据具体情况灵活运用。

本实用新型的实现需要在PLC系统中用一个数字量输出模块输出点控制输出继电器线圈。然后在模拟量输入模块和所采集模拟量信号之间加入输出继电器和信号隔离器，实现外部信号“二进一出”。其中“两进”指两路模拟量输入的电流信号分别接入输出继电器开点和闭点，而“一出”是将输出继电器的中间点经信号隔离器接入模拟量输入模块的一个通道。在PLC控制程序中用一个数字量输出信号周期性控制输出继电器线圈通断，利用线圈得电闭合和失电断开原理，实现外部两个模拟量信号在一个通道中读取，下位程序中数字量输出点通断确定信号采集的准确性，模块通道本身的数字滤波功能实现了数据的快速准确采集，再通过程序判断及时发现和剔除故障信号。此方法的使用可以最大限度利用模拟量输入模块通道数量，对于模块自身所带的配置功能（例如故障，报警等）均可实现运用。

本实用新型实现了模拟量输入电流信号“二进一出”模式，节约一半的模拟量输入模块和信号隔离器，经济效益可观。由于本实用新型中模拟量输入模块对数据采集为周期性切换采集，因此比传统一对一采集方式在同一时间内可减少一半的数据采集量，减少了不必要的数据传输，减轻系统负担，有效防止了通讯故障的发生。而且数据采集方法和采集后处理方式灵活，能够完全利用模拟量输入模块的各种功能。同一系统中全部或单个设备停机检修维护时实现快速完全的物理隔离，防止大电流串入烧毁模块，杜绝了因外部单个故障导致系统整体不稳定故障的发生，大大降低人力维护成本。

Claims (3)

1.一种用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，该装置包括双联断路器、数字量输出模块、模拟量输入模块、端子排、信号隔离器，其特征在于，所述数字量输出模块（7）通过端子排（11）与输出继电器（10）接通；在模拟量输入模块（8）与输出继电器（10）间连接信号隔离器（9）；所述输出继电器（10）上设置两组信号输入端（69）、一组信号输出端（70）；所述信号输入端（69）与端子排输出端（71）连通；所述信号输出端（70）与信号隔离器输入端（72）连通。

2.根据权利要求1所述的用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，其特征在于，模拟量输入信号A正极接线端（44）与输出继电器常闭点第4端子（36）接通；模拟量输入信号A负极接线端子（46）和模拟量输入信号A负极接入输出继电器常闭点第1端子（37）接通；模拟量输入信号B正极接线端（48）与输出继电器常开点第12端子（40）接通；模拟量输入信号B负极接线端子（50）与输出继电器常开点第9端子（41）接通。

3.根据权利要求2所述的用于二进一出模拟量信号数据采集的装置，其特征在于，输出继电器中间点第8端子（38）与信号隔离器输入端负极（33）接通；输出继电器中间点第5端子（39）与信号隔离器输入端正极（32）接通。