CN208955743U - 一种自动转换开关控制器及其功能模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动转换开关控制器。本实用新型自动转换开关控制器包括控制器本体，所述控制器本体上设置有一组用于安装功能模块的安装位，一个安装位对应一个功能模块，每个安装位上均设置有用于实现功能模块插拔安装的连接机构以及用于实现功能模块与控制器本体之间通信连接的总线接口，在功能模块通过所述连接机构在安装位上安装到位的同时，该功能模块与控制器本体之间的通信连接接通。本实用新型还公开了一种上述自动转换开关控制器的功能模块。本实用新型具有即插即用、灵活性高、模块化程度高、功能全面、简单方便、体积小的优点。

Description

一种自动转换开关控制器及其功能模块

技术领域

本实用新型涉及一种自动转换开关控制器，属于低压电器技术领域。

背景技术

在电器技术领域里，自动转换开关电器（简称ATSE）用于为负载提供不间断电源，能够在不同电源间切换，保证供电的连续性。随着电子技术的不断发展，用户需求也越来越多样化，自动转换开关所实现的功能越来越多，形成集控制、监测、总线通信于一体的自动转换开关。

智能控制器作为自动转换开关的核心部件，担负着信号采集、逻辑判断、控制应用等功能，随着用电质量要求被不断提高，对控制器的功能要求也越来越多。为适应新的要求，现有技术大都采用提供不同型号的控制器来满足要求，这在一定程度上满足了不同用户的需求，但也造成了控制器种类繁多，不利于生产控制，也不利于产品的升级维护。

另外，还有在自动转换开关已经安装调试后或使用一段时间后的系统升级，想增加相应的功能，特别是硬件功能，往往需要整机拆卸，安装和调试周期过长影响生产，并且给系统带来不可预测的安全隐患。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于克服现有技术不足，提供一种即插即用、灵活性高、模块化程度高、功能全面、简单方便、体积小的自动转换开关控制器。

本实用新型的自动转换开关控制器，包括控制器本体，所述控制器本体上设置有一组用于安装功能模块的安装位，一个安装位对应一个功能模块，每个安装位上均设置有用于实现功能模块插拔安装的连接机构以及用于实现功能模块与控制器本体之间通信连接的总线接口，在功能模块通过所述连接机构在安装位上安装到位的同时，该功能模块与控制器本体之间的通信连接接通。

优选地，所述控制器本体至少有一个安装位上安装有功能模块。

优选地，所述安装位均设置于控制器本体的背部。

优选地，安装位上的连接机构包括与功能模块上所设置的导轨相适配的导槽。

进一步地，所述控制器本体还包括用于在未安装功能模块情况下对所述安装位进行遮蔽的盖板。

优选地，所述控制器本体包括：微处理器单元、电压采样电路、相位检测电路、内部电源监测电路、存储电路、时钟电路、人机交互电路、消防电路、报警电路、电磁铁断相检测电路、电磁铁驱动电路、电源选择电路、电源转换电路、电流模块接口电路、总线接口电路。

优选地，所述总线接口为RS-232总线接口。

优选地，控制器本体上设置有多个相同结构的所述安装位。

根据相同的发明思路还可以得到以下技术方案：

一种如上任一技术方案所述自动转换开关控制器的功能模块。

优选地，该功能模块为以下功能模块中的任意一种：可编程I/O模块、发电模块、通信模块、触头磨损检测模块、故障短信报警模块、WIFI模块。

相比现有技术，本实用新型具有以下有益效果：

本实用新型模块化程度高，互换性强，方便用户选用，根据实际情况，按需选用各功能模块，可以节省项目总成本，简化控制器本体的设计，减小控制器本体的体积。

本实用新型的功能模块相互独立，某一配选模块损坏不影响装置的其他功能。扩展模块与控制器间连接方便，各扩展模块采用统一接口。

本实用新型采用内部总线供电，所有模块的工作电源都来自于控制器本体。

本实用新型的功能模块替换方便，某一选配模块不符合要求时，只对此模块进行更换，不需要将保护器整体变更，缩短了维护周期，并方便系统升级，当用户需要完善系统功能时，只需要新增所需的模块，安装后即可投入使用，不必返厂处理，可以最大限度的保证不间断生产。

本实用新型的功能模块配置自由度高，安装方便，模块安装灵活，各模块外形尺寸相同，连接于总线接口各功能模块任意插接。

本实用新型采用总线设计，节约硬件电路资源、优化系统结构，设计灵活，易于实现。

附图说明

图1为本实用新型自动转换开关控制器结构示意图；

图2为本实用新型自动转换开关控制器本体正面示意图；

图3为本实用新型自动转换开关控制器本体背面示意图；

图4为本实用新型自动转换开关控制器本体结构示意图；

图5为本实用新型自动转换开关控制器本体背面示意图；

图6为本实用新型自动转换开关控制器的功能模块结构示意图；

图7为本实用新型自动转换开关控制器的功能模块剖视图；

图8为本实用新型多个功能模块安装示意图；

图9为本实用新型自动转换开关控制器的结构原理框图；

图10为自动转换开关控制器本体电路框图；

图11为可编程I/O模块电路框图；

图12为发电模块电路框图；

图13为电流模块电路框图；

图14为通信模块电路框图；

图15为触头磨损检测模块电路框图；

图16为故障短信报警模块电路框图；

图17为WIFI模块电路框图。

具体实施方式

针对现有技术不足，本实用新型基于模块化的设计思想提出了一种即插即用、灵活性高、模块化程度高、功能全面、简单方便、体积小的自动转换开关控制器，以及与其相配套的功能模块。具体而言，所述自动转换开关控制器包括控制器本体，所述控制器本体上设置有一组用于安装功能模块的安装位，一个安装位对应一个功能模块，每个安装位上均设置有用于实现功能模块插拔安装的连接机构以及用于实现功能模块与控制器本体之间通信连接的总线接口，在功能模块通过所述连接机构在安装位上安装到位的同时，该功能模块与控制器本体之间的通信连接接通。

所述安装位可以根据控制器本体灵活设计，可以只设置一个，也可以设置多个；最好设置多个相同结构的所述安装位。

为了在未安装功能模块情况下对总线接口进行保护，所述控制器本体还包括用于在未安装功能模块情况下对所述安装位进行遮蔽的盖板。

为了便于公众理解，下面一个具体实施例并结合附图来对本实用新型的技术方案进行详细说明：

如图1、图4所示，本实施例的自动转换开关控制器包括控制器本体1和多个扩展功能模块2，所述功能模块2可插拔的安装于控制器本体1的后部，所述控制器本体1由罩壳11、盖12以及电子组件板13等组成，所述电子组件板13容纳于所述罩壳11和盖12配对后形成的内部容腔内，并与之固定。

如图2所示，控制器本体1前部为显示操作区，包括按键操作区121、指示灯图形显示区122以及液晶显示区123。通过按键区121的按键操作，可对自动转换开关进行控制操作，也可对控制器参数进行修改设定等；指示灯图形显示区122能直观的表达开关合分闸状态，方便用户识别；液晶显示区可显示自动转换开关的各种参数、状态等各种信息。

控制器本体1的后部具有与功能模块2插拔安装的安装位；功能模块具有导轨，安装位具有导槽；功能模块插入安装位时通过导轨和导槽进行匹配。引导功能模块在插入安装位时能够定位正确，保证两者连接的正确性和有效性。如图3所示，控制器本体1后部为端口连接区，具有用于与转换开关本体通过电缆连接的第一端口连接区111和用于连接功能模块的第二端口连接区112。本实施例中，第一端口连接区111位于左侧。第二端口连接区112具有多个功能模块安装位1121，安装位1121上具有导槽1122，用于功能模块的接插安装。

如图5所示，当自动转换开关无功能模块时，在第二端口连接区112的外侧安装盖板3，盖板3具有与功能模块安装位相同的数量，当无功能模块安装时，则用盖板3将该安装位遮蔽。

图6、图7显示了本实施例的功能模块2的基本结构，功能模块2由罩壳21、盖22及电子组件板23等组成，多个功能模块具有相同的外形形状，功能模块2具有安装导轨211，在与控制器本体1接插时，通过安装导轨211与安装位1121处的导槽1122相配对，可保证两者电信号连接的正确性，控制器本体1与功能模块2的电信号连接通过控制器本体1与功能模块2上的公母相配合的接插件131与接插件232相连接。插装到位后，通过功能模块2中的的螺钉与控制器本体的罩壳11固定。

本实施例中，如图8所示，共安装有四种功能模块：发电模块51、通信模块52、可编程I/O模块53、电流模块54，当然，本专利所描述的功能模块不仅仅限于上述四种功能模块，可根据实际需要选用，例如还可有触头磨损检测模块、故障短信报警模块、WIFI模块等。

控制器本体可不加装功能模块，也可安装一个或多个功能模块，因各功能模块具有相同的外形结构，且安装位也相同，因此，各功能模块之间可实现任意安装，无需限定对应位置，方便用户使用和维护。

如图9所示，本实用新型自动转换开关控制器包括控制器本体和至少一个功能模块，控制器本体通过总线与功能模块连接，每个功能模块均设置有通信地址，且通信地址两两不同，控制器本体通过通信地址的匹配进行功能模块的识别，控制器本体与功能模块通过通信方式实现数据交换。

控制器本体可以实现电压、频率参数的测量、保护、控制等功能，是自动转换开关控制器最小组成部分，适合常规应用场合。当用户需要进行功能扩展时，采取控制器本体+功能模块方式，串行总线RS-232上的模块有专属地址，可以进行模块识别，有针对性的对模块进行数据传输。RS-232总线设计，适用小型化产品、数据传输量不大的场合，通信距离20m以内，节约硬件电路资源、优化系统结构，设计灵活，易于实现。

所述的功能模块有可编程I/O模块、发电模块、通信模块、触头磨损检测模块、故障短信报警模块、WIFI模块等，可任意一个或多个与总线连接，实现与控制器本体的数据交换。

控制器本体+可编程I/O模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现电源状态、开关位置、转换失败报警等功能。

控制器本体+发电模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现发电机起动、停止、卸载等功能，主要应用于备用电源是发电机场合。

控制器本体+电流模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现三相电流检测功能，进行电流保护

控制器本体+通信模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现与上位机遥测、遥信、遥控、遥调的四遥功能，满足MODBUS通信应用场合。

控制器本体+触头磨损检测模块，除实现控制器本体的功能外，通过对开关触头磨损的检测，实现对开关的寿命预测。

控制器本体+故障短信报警模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现短消息发送，在用户手机上以短信的形式进行故障和电力参数异常报警。

控制器本体+WIFI模块，除实现控制器本体的功能外，还能实现通过手机APP进行参数设置、故障查询等操作。

控制器本体还可以上述任意一个或多个模块进行组合，实现相应的功能。

如图10所示，本实施例中的控制器本体包括微处理器单元、电压采样电路、相位检测电路、内部电源监测电路、存储电路、时钟电路、人机交互电路、消防电路、报警电路、电磁铁断相检测电路、电磁铁驱动电路、电源选择电路、电源转换电路、电流模块接口电路、总线接口电路，所述的电源转转换电路给其他电路供电，所述的微处理器单元与其他电路相连。

电源经过电源转换电路转换成低压直流电源，为其他电路进行供电。常备用三相电源通过电压采样电路、相位检测电路送入微处理器单元进行电压、相位检测，如果满足切换条件，微处理器单元通过电源选择电路进行选电，然后控制电磁铁驱动电路进行动作切换，通过人机交互电路指示，事件由存储电路记录。内部电源监测电路用于监测微处理器单元电源电压值，提高检测精度。当常备用电源切换时，微处理器单元都要通过电磁铁断相检测电路检测线圈是否断线，如果断线，通过人机交互电路、报警电路进行声光指示。当用于消防联动场合时，有源或无源信号输入消防电路至微处理器单元，微处理器单元控制电磁铁驱动电路自动转换开双分。功能模块通过总线接口电路、电流模块接口电路连接控制器本体。

如图11所示，可编程I/O模块包括第二微处理器单元、开关量输入电路、继电器输出电路和第二总线接口电路。控制器本体通过第二总线接口电路与微处理器单元数据传输，进行输入、输出控制。根据用户的需求，可以对输入、输出功能进行定义，主要是针对使用者对输入、输出信号路数较多的情况使用，实现对控制器本体开关量I/O扩展。

如图12所示，发电模块包括第三微处理器单元、发电控制电路、显示电路、第三总线接口电路。

当控制器本体检测常用电压异常时，通过第三总线接口电路与第三微处理器单元数据传输，第三微处理器单元驱动发电控制电路起动发电机，显示电路进行发电指示，电源从常用切换至备用。当控制器本体检测常用电压正常时，通过第三总线接口电路与第三微处理器单元数据传输，第三微处理器单元驱动发电控制电路停止发电机，显示电路进行发电指示灯灭。电源从备用切换至常用。

如图13所示，电流模块包括电流采样电路、第二电流模块接口电路。电流采样电路通过电流互感器采集三相电流，将采样数据通过第二电流模块接口电路传输给控制器本体进行电流信号检测。

如图14所示，通信模块包括第四微处理器单元、通信电路、第二显示电路、第二电源转换电路、第四总线接口电路。通信模块支持MODBUS通信方式，满足大多数通信应用场合。

如图15所示，触头磨损检测模块包括第五微处理器单元、传感输入检测电路、第三显示电路、第五总线接口电路。

通过特定的感应器件，例如光源传感器、位移传感器等，直接或间接对合闸稳定状态下触头的位置进行检测，检测数据通过传感输入检测电路将触头的位移量转化为第五微处理器单元能够识别的信号，再与触头没有磨损和达到最大允许磨损程度时的参数进行比较，计算出触头的磨损程度。将信息通过第五总线接口电路传输给控制器本体进行数据处理，当磨损程度超出预设值时，第三显示电路指示灯亮。

如图16所示，故障短信报警模块包括有第六微处理器单元、第六总线接口电路、第四显示电路、短消息输出电路。控制器本体通过第六总线接口电路与第六微处理器单元进行数据传输，第六微处理器单元驱动短消息输出电路，通过GSM网络发送短消息到手机，提示用户及时处置，预设的事件包括各种故障和电力参数异常报警等。发送短信同时第四显示电路指示灯亮。

如图17所示， WIFI模块包括有第七微处理器单元、第七总线接口电路、第五显示电路、WIFI控制电路。操作人员用手机APP发送数据，通过WIFI控制电路送至第七微处理器单元，第七微处理器单元将接收数据通过第七总线接口电路传递至控制器本体，进行参数设置、查询等操作。手机APP收发送数据时第五显示电路指示灯闪烁。

Claims (10)

1.一种自动转换开关控制器，其特征在于，包括控制器本体，所述控制器本体上设置有一组用于安装功能模块的安装位，一个安装位对应一个功能模块，每个安装位上均设置有用于实现功能模块插拔安装的连接机构以及用于实现功能模块与控制器本体之间通信连接的总线接口，在功能模块通过所述连接机构在安装位上安装到位的同时，该功能模块与控制器本体之间的通信连接接通。

2.如权利要求1所述自动转换开关控制器，其特征在于，所述控制器本体至少有一个安装位上安装有功能模块。

3.如权利要求1或2所述自动转换开关控制器，其特征在于，所述安装位均设置于控制器本体的背部。

4.如权利要求3所述自动转换开关控制器，其特征在于，安装位上的连接机构包括与功能模块上所设置的导轨相适配的导槽。

5.如权利要求1或2所述自动转换开关控制器，其特征在于，所述控制器本体还包括用于在未安装功能模块情况下对所述安装位进行遮蔽的盖板。

6.如权利要求1或2所述自动转换开关控制器，其特征在于，所述控制器本体包括：微处理器单元、电压采样电路、相位检测电路、内部电源监测电路、存储电路、时钟电路、人机交互电路、消防电路、报警电路、电磁铁断相检测电路、电磁铁驱动电路、电源选择电路、电源转换电路、电流模块接口电路、总线接口电路。

7.如权利要求1或2所述自动转换开关控制器，其特征在于，所述总线接口为RS-232总线接口。

8.如权利要求1或2所述自动转换开关控制器，其特征在于，控制器本体上设置有多个相同结构的所述安装位。

9.一种自动转换开关控制器的功能模块，其特征在于，所述自动转换开关控制器为权利要求1~8任一项所述自动转换开关控制器。

10.如权利要求9所述功能模块，其特征在于，该功能模块为以下功能模块中的任意一种：可编程I/O模块、发电模块、通信模块、触头磨损检测模块、故障短信报警模块、WIFI模块。