CN209821273U - 核电厂dcs机柜背针检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电厂DCS机柜背针检测装置，解决了万用表测量背针方法中存在的如下问题：花费时间长；由于显示滞后导致测量结果不准确；工作人员易疲劳、易失误；表笔短路背针，损坏设备。它包括箱盖、箱体、操作面板和置物槽，其中，箱体上设置有操作面板和置物槽，箱体上还安装有与其配合的箱盖。本实用新型的优点是：能够同时接入64通道的信号，且实现自动切换、自动测量、自动分析并显示测试报告，准确、高效的判断背针电压是否存在异常，可以查询当次具体的测试记录，使得背针测量工作变得更简单、稳妥，高效，同时避免测量过程中的短路事故，解放工作人员的眼力和双手、增进工作人员身体健康。

Description

核电厂DCS机柜背针检测装置

技术领域

本实用新型属于一种核电仪控装置，具体涉及一种DCS机柜背针检测装置。

背景技术

核电厂采样的控制系统都是大规模的集散控制系统(DCS)，调试期间现场环境复杂多变，偶尔会有DCS系统之外的信号或电源通过控制电缆串入DCS 系统，当这些信号或电源的电压超过DCS系统所能承受的限值时，就会导致DCS 卡件、整个机柜甚至整个控制系统损坏，这不仅造成了一定程度的经济损失，还会损耗人力、时间去处理系统故障，进而影响调试进展。

为了在现有条件下最大程度降低调试期间DCS卡件损坏数量，目前采取的措施有两个：1、该卡件对应的仪表、阀门、水泵等设备试验结束后，第一时间退出卡件，使DCS系统与就地设备脱离开，这样即使信号电缆串入异常信号或电源也不会损坏DCS设备；2、当设备需要做试验前，推入卡件，但是在推入卡件之前，需要测量卡件背针的电压是否存在异常(背针连接控制电缆到就地设备)，没有异常后方可推入卡件。措施二中，测量卡件背针需要通过万用表，测量每个背针的交流电压，再测量每个背针的直流电压，在测量中，背针数量之多、背针间距密集，使测量背针工作成为了一项“艰巨”的任务，该项工作不仅花费的时间长，由于万用表屏幕显示存在滞后、测量结果的准确性也不能得到保证，而且长时间测量会出现工作人员眼花、头晕等不适症状，如果测量不够小心还会使供电背针之间产生短路，熔化背针，损坏DCS设备。

基于万用表的背针测量方法费时、费力、测量结果不够可靠、测量过程存短路风险，有待于一种高效、准确、低风险测量装置的出现，使得背针测量工作变得更简单、稳妥，在提高工作效率、减少短路事故、增进工作人员身体健康的基础上，一定程度推进调试进展，为电厂的早日并网发电做出一份贡献。

发明内容

本实用新型的目的在于提供一种核电厂DCS机柜背针检测装置，解决了万用表测量背针方法中存在的如下问题：花费时间长；由于显示滞后导致测量结果不准确；工作人员易疲劳、易失误；表笔短路背针，损坏设备。

本实用新型的技术方案如下：核电厂DCS机柜背针检测装置，它包括箱盖、箱体、操作面板和置物槽，其中，箱体上设置有操作面板和置物槽，箱体上还安装有与其配合的箱盖。

所述的操作面板能够实现信号线的连接和人机交互功能，操作面板上分别设置有电路板定位孔、排线连接插孔、液晶屏定位孔、液晶屏、按键、充电插口和电源开关，其中，4个电路板定位孔通过螺丝将主控板固定，其排线连接插孔连接排线，引入机柜背针信号到测量装置，液晶屏定位孔固定液晶屏，设置了4个按键对测量装置输入信息，完成设置和测量功能，设置了充电插口，当装置电量低时，可通过专业充电器进行充电，电源开关实现装置的开关机操作。

所述的电路板定位孔有一个安装有接地接线柱，负责通过导线与机柜地线连接。

所述的主控板包括电源，电源为通道切换电路、处理器、信号输入接口、按键、蜂鸣器和显示屏供电，信号输入接口与分压、保护电路连接，分压、保护电路与通道切换电路连接，通道切换电路与处理器连接，处理器分别与按键、蜂鸣器和显示屏连接。

本实用新型的有益效果在于：能够同时接入64通道的信号，且实现自动切换、自动测量、自动分析并显示测试报告，准确、高效的判断背针电压是否存在异常，可以查询当次具体的测试记录，使得背针测量工作变得更简单、稳妥，高效，同时避免测量过程中的短路事故，解放工作人员的眼力和双手、增进工作人员身体健康，一定程度推进调试进展，促进核电厂早日并网发电。

附图说明

图1为本实用新型所提供的核电厂DCS机柜背针检测装置示意图；

图2为实用新型所提供的核电厂DCS机柜背针检测装置中的操作面板示意图。

图3为实用新型所提供的核电厂DCS机柜背针检测装置中的主控板示意图。

图中，1箱盖，2箱体，3操作面板，4置物槽，5电路板定位孔，6排线连接插孔，7液晶屏定位孔，8液晶屏，9按键，10充电插口，11电源开关。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例对本实用新型作进一步详细说明。

如图1所示，核电厂DCS机柜背针检测装置采用铝合金仪器箱作为外壳，具体包括箱盖1、箱体2、操作面板3和置物槽4，其中，箱体2上设置有操作面板3和置物槽4，箱体2上还安装有与其配合的箱盖1。装置外壳尺寸为 36*34*19cm，其中箱盖高度为6.5cm，箱体高度为12.5cm。

如图2所示，操作面板3能够实现信号线的连接和人机交互功能。操作面板3上分别设置有电路板定位孔5、排线连接插孔6、液晶屏定位孔7、液晶屏 8、按键9、充电插口10和电源开关11，其中，4个电路板定位孔5通过螺丝将主控板固定，其中左上角定位孔安装有接地接线柱，负责通过导线与机柜地线连接。排线连接插孔6连接排线，引入机柜背针信号到测量装置。液晶屏8采用常见的12864屏幕，液晶屏定位孔7固定液晶显示屏。装置的测量、配置信息通过液晶屏8显示出来。设置了4个按键9对测量装置输入信息，完成设置和测量功能。装置设置了充电插口10，当装置电量低时，可通过专业充电器进行充电。电源开关11实现装置的开关机操作。

主控板包括电源，电源为通道切换电路、处理器、信号输入接口、按键、蜂鸣器和显示屏供电，信号输入接口与分压、保护电路连接，分压、保护电路与通道切换电路连接，通道切换电路与处理器连接，处理器分别与按键、蜂鸣器和显示屏连接。

信号输入接口：通过牛角座、负责连接外部排线，引入机柜信号到内部处理电路中；

分压、保护电路：负责对输入的信号进行分压，使最终输入到单片机的模拟量信号在0～5V范围内，通过分压电路，扩大了装置的电压测量范围。同时具有保护功能，当外部信号电压绝对值大于30V时，限制输入到单片机的电压在5V以内，保护单片机和通道切换芯片不被高电压损坏。该电路由一个固定电阻和可调电阻组成分压电路，同时双向抑制二极管并联在可调电阻两端，限制进入下游的电压范围。

通道切换电路：采用了8片74HC4051芯片，实现8个8选1功能，即64 选8，再采用1片74HC4051芯片接收上述8个芯片的输出信号，实现8选1，最终实现64选1功能。单片机通过控制芯片上的A、B、C三个引脚，决定哪个输入通道与输出通道连通。

电源：采用LM7805和LM2596进行稳压。其中LM1875组成的稳压电路属于线性稳压电路，电源品质较好，用于模拟电路中。LM2596组成的稳压电路属于开关稳压电路，转化效率较高，但是电源品质不如线性稳压好，用在数字电路中。两种电路的组合，即实现了稳定测量、又实现了节约电能的目的。电源电路还包含了有LM336组成的参考电源，提供一个恒定的2.5V电压，作为测量的基准点，已能够实现采集外部输入的正、负电压信号。

处理器：该部分是控制核心，主控芯片接收采集过来的输入信号，通过内部程序处理、分析，将测量结果显示在液晶屏上，同时可以检测按键状态，实现人机交互。

按键：设置四个按键，分别是模式、上、下、测试功能，每个按键串联一个电阻，最后并联，在串联一个分压电阻，不同按键按下，得到的电压值不同，用于区分不同按键。

蜂鸣器：作为声音提示、报警器件，使用三极管作为电子开关，驱动5V蜂鸣器，当驱动信号送到三极管的基极，三极管导通，蜂鸣器得电发出蜂鸣音，可用于提示和报警。

显示屏：显示屏型号为12864，通过单片机送出指令和数据，控制显示屏要显示的信息，设有对比度调节和背光亮度调节电路。

装置内部采用2.5V为测量基准点，可认为装置内部电路工作电压是 -2.5V～+2.5V，通过采集64个通道的电压，在单片机内部与设定的电压限值进行比较，超出限值认为是故障背针。

具体算法：

测量装置对一个通道采用间隔1ms的两次采样，对于现场工业直流电压，两次采样值相等；对于220V交流电，采样得到的电压绝对值最小的情况为电压过零点的左右各0.5ms位置，此时两个采样点的电压＝±311×sin(180°×0.5/10) ≈±311×0.15643≈±48.65V。测量装置通过硬件电路，电压大于±30V会限制在±30V范围内，以保护内部电路。测量装置电压限值可设置30V内任何值(步进值为1V)，一般设置为2V，屏蔽现场电缆感应出的虚假小信号。根据计算，如限值电压设置为2V，对于现场大于2V的直流电和有效值大于9V交流电都可以判断出是否有异常。64个通道，一次测量采样128次，127ms完成一次测量。

按键说明：

M：用于切换菜单(工作模式)，每按一次菜单序号加一，4个菜单循环显示。

↑：用于切换/增加当前菜单下的变量值。

↓：用于切换/减小当前菜单下的变量值。

测试：在M0模式下，按此键开始对64个通道电压的测试。

具体操作：

测试：

1、将接地线一端连接测量装置的接地接线柱，另一端连接机柜的地线，实现装置和机柜地线的连通。

2、连接好排线、插座到本仪器的排线插口，将背针插座插在待上电的卡件背针上；

3、打开电源开关，此时屏幕亮起，首先显示M0菜单；

4、在M0下，按下“测试”键，即可开始对背针电压的测试，测试后，会在屏幕上显示测试报告；如果测试通过，显示“FulatPin:00”，如果有故障背针，则显示“FulatPin:xy”，ab代表故障背针数量，并在屏幕下方显示故障背针对应的坐标。

查看测试数据：

按下“M”键，切换到M1菜单，此时即可显示每个背针测得的电压值。由于屏幕显示空间限制，通过按下“↑”和“↓”可翻页查看其他背针电压值。

注：1、装置断电后，所有测试数据将丢失；2、该功能只适用于进行过一次测试后、查看当次测试电压值；3、本仪器目的是根据设定的电压限值判断有无故障背针，并非测量精确的电压值，要想获得精确电压值请通过万用表等工具。

设置电压限值：

仪器检测的故障背针是通过设定的电压限值来判断的，仪器开机默认的电压限值是2V，调节电压限值操作方法如下：

按“M”键，切换到M2菜单，通过按下“↑”和“↓”可增加或减小电压限值，电压增减分辨率为1V。

屏幕背光开关切换：

在黑暗的环境下，开启屏幕背光有助于读取屏幕信息，如果光线比较充足，可关闭背光，以降低电池损耗，延长仪器使用时间。开机默认屏幕背光处于打开状态。屏幕背光开关切换方法如下：

按“M”键，切换到M3菜单，通过按下“↑”和“↓”可切换屏幕背光的开光状态。

充电：

本装置采用内置可充电锂电池，请使用装置配带充电器进行充电，充电未满时，充电器红灯亮起，充满后绿灯亮起。

装置可扩展功能：

通过更改软件版本可以检测仪控系统正常工作时，卡件发出的命令是否正常，设备反馈的状态是否正常，仪表供电是否正常，为日常检修工作来带便利。

Claims (1)

1.核电厂DCS机柜背针检测装置，其特征在于：它包括箱盖(1)、箱体(2)、操作面板(3)和置物槽(4)，其中，箱体(2)上设置有操作面板(3)和置物槽(4)，箱体(2)上还安装有与其配合的箱盖(1)，所述的操作面板(3)能够实现信号线的连接和人机交互功能，操作面板(3)上分别设置有电路板定位孔(5)、排线连接插孔(6)、液晶屏定位孔(7)、液晶屏(8)、按键(9)、充电插口(10)和电源开关(11)，其中，4个电路板定位孔(5)通过螺丝将主控板固定，其排线连接插孔(6)连接排线，引入机柜背针信号到测量装置，液晶屏定位孔(7)固定液晶屏(8)，设置了4个按键(9)对测量装置输入信息，完成设置和测量功能，设置了充电插口(10)，当装置电量低时，可通过专业充电器进行充电，电源开关(11)实现装置的开关机操作，所述的电路板定位孔(5)有一个安装有接地接线柱，负责通过导线与机柜地线连接，所述的主控板包括电源，电源为通道切换电路、处理器、信号输入接口、按键、蜂鸣器和显示屏供电，信号输入接口与分压、保护电路连接，分压、保护电路与通道切换电路连接，通道切换电路与处理器连接，处理器分别与按键、蜂鸣器和显示屏连接。