CN210090980U - 一种高频氧化电源的通信装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种高频氧化电源的通信装置，包括控制箱、总控制板、磁耦隔离器件、光纤、第一光纤收发器、第二光纤收发器、CAN高速收发器、电源从机模块、电感和瞬态抑制二极管；控制箱上设有人机界面；所述人机界面通过RS485总线与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光纤与第二光纤收发器连接，第二光纤收发器通过RS485总线与总控制板连接；所述；RS485总线接口和CAN总线接口中均连接电感和瞬态抑制二极。本实用新型利用RS485和CAN的优点，可灵活设置有人机界面的控制箱，便于操控；满足高频氧化电源实时性、抗干扰性和故障自恢复等通信要求和大功率输出要求。

Description

一种高频氧化电源的通信装置

技术领域

本实用新型涉及氧化电源通信技术领域，具体地涉及一种高频氧化电源的通信装置。

背景技术

在大功率高频氧化电源复杂的通信系统中，目前普遍选择RS485或CAN总线的布线方式。采用单一的RS485控制总线虽支持长距离通信但传输速率偏慢，难以实现数据信号在总控制板与电源模块之间的快速传输；选用屏蔽双绞线的485总线虽有较强的抗干扰能力，但工作在电解氧化槽周边等强电磁环境时容易受到干扰导致不能正常通信。采用单一的CAN控制总线能够达到快速通信和多电源模块并联工作的要求，但抗干扰能力差，更容易受到干扰而不能稳定工作；CAN无主通讯的特点使得总线可能发生拥塞和不便于管理；增加人机界面与总控制板通信系统的硬件成本，降低制造高频氧化电源的生产效益。因此，有需要综合利用上述RS485总线和CAN总线的优点，设计出符合快速、稳定、可靠的通信装置。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提出了一种高频氧化电源的通信装置，包括控制箱、总控制板、磁耦隔离器件、光纤、第一光纤收发器、第二光纤收发器、CAN高速收发器、电源从机模块、电感和瞬态抑制二极管；所述控制箱上设有人机界面；所述人机界面通过RS485总线与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光纤与第二光纤收发器连接，第二光纤收发器通过RS485总线与总控制板连接；所述总控制板与电源从机模块通过CAN高速收发器连接形成CAN总线组网；所述电源从机模块包括若干个并联的电源模块；RS485总线与总控制板之间连接有磁耦隔离器件；所述RS485总线接口和CAN总线接口中均连接电感和瞬态抑制二极管。所述电源从机模块包括若干个并联的电源模块。

优选地，所述CAN总线上并联若干个(理论上可达上百个)电源模块，用于实现大功率输出要求。

优选地，所述CAN总线通信模块采用主-从式的通信方式，电源系统的总控制板依次向每个受控电源模块发送查询指令，对应的电源模块回复相应状态信息，每次轮询间隔20ms。CAN总线上的任意节点可主动发起通信，当电源模块检测判断自身发生故障时，可以更高的优先级向总控制板发出故障信号。

优选地，所述485总线与总控制板内部电路之间采用RS485磁耦隔离器件进行隔离，光纤与RS485总线之间使用第二光纤收发器进行信号转换；所述CAN总线即CAN通信接口电路采用CAN高速收发器和磁耦隔离芯片进行隔离。在上述两种隔离电路加入电感和瞬态抑制二极管，提高电路的抗干扰和防浪涌电压能力。

优选地，所述RS485磁耦隔离器件为ADM2483隔离器。

优选地，所述总控制板和电源从机模块均安装于同一机架内，所述总控制板和电源从机模块采用手牵手式的连接方式。

优选地，所述输出参数包括输出电压和输出电流；所述时间参数包括电源运行时间、缓升和缓降时间；所述工作模式包括恒流和恒压模式信号。

与现有技术相比，本实用新型综合利用了RS485和CAN的通信优点，提出了一种快速、稳定、可靠的高频氧化电源的通信装置。由于RS485支持长距离通信且光纤传输不受强电磁环境影响，可灵活设置配有人机界面的控制箱的位置，远离从机工作模块而靠近实际生产现场，提高操作的实时性和安全性和通信的稳定性；利用CAN总线一对多的通信模式，使多模块并联工作，实现大功率输出要求，设计的主-从工作方式有效避免总线发生拥塞和便于管理，CAN快速传输的特点进一步提高了通信系统的实时性。

附图说明

图1为实施例的高频氧化电源通信系统图；

图2为实施例的手牵手式CAN总线组网拓扑结构图；

图3a为实施例的总控制板端的通信流程图；

图3b为实施例的电源模块端的通信流程图；

图4a为实施例的RS485接口电路图；

图4b为实施例的CAN接口电路图。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本实用新型的实施作进一步描述，但本实用新型的实施和保护不限于此，需指出的是，本实用新型的关键在于对硬件结构部分提出的技术方案，以下实施例若有涉及需要软件部分，均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。

一种高频氧化电源的通信装置，具体的如图1，包括控制箱、总控制板(现有大功率高频氧化电的通信系统中具有的)、磁耦隔离器件、光纤、第一光纤收发器、第二光纤收发器、CAN高速收发器、电源从机模块、电感和瞬态抑制二极管；所述控制箱上设有人机界面(如触摸屏)；所述人机界面通过RS485总线与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光纤与第二光纤收发器连接，第二光纤收发器通过RS485总线与总控制板连接；所述总控制板与电源从机模块通过CAN高速收发器连接形成CAN总线组网；所述电源从机模块包括若干个并联的电源模块；RS485总线与总控制板之间连接有磁耦隔离器件；所述RS485总线接口和CAN总线接口中均连接电感和瞬态抑制二极管。所述电源从机模块包括N个并联的电源模块。

作为举例，在人机界面上设定的电源输出参数(包括输出电压和输出电流)、时间参数(包括电源运行时间、缓升和缓降时间)和工作模式(包括恒流和恒压模式)信号通过RS485总线和光纤传输至总控制板，总控制板将收集到电源从机模块输出状态反馈信号回传至人机界面，进行处理和显示。由于RS485支持长距离通信且光纤传输具有极强的抗干扰能力，因此可将配有人机界面的控制箱放置于生产现场，并与装有总控制板和多个电源模块的机架保持很长的一段距离，实现操作的实时性和安全性。

总控制板接收上一级工作信号后，将均流信息和启停指令通过CAN总线发送至参与工作的电源从机模块，电源从机模块则将各自输出状态信息、故障信息上传至总控制板。总控制板和电源从机模块均安装于同一机架内，选用手牵手式的连接方式进行CAN总线组网，总控制板和电源模块N分别连接有负载，具体的如图2所示。

CAN通信方式采取主-从式的通信装置，具体的如图3a：电源系统的总控制板依次向每个受控电源模块发送查询指令(信号)，对应的电源模块回复相应状态信息，人机界面处理并显示电源模块的工作状态，比如电流，占空比等，每次轮询间隔20ms即x＝下一模块编号等待20ms；当工作中的电源模块无法按时接收到总控制板的查询指令时，说明发生通信故障并发出声光报警，此时该电源模块自动停止运行等待通信恢复；此外，CAN总线任意节点都可以主动发起通信，因此当某一电源模块发生故障时，可以直接以更高的优先级主动向总线发出故障信息，而无需等待总控制板的查询信号，降低了系统的故障处理时间，提高了系统可靠性。

如图3b，参与工作的电源模块需要在限定的时间内确认是否收到查询信号，当电源模块处于正常运行状态时对查询信号作出相应动作，向总控制板回复自身状态信息，比如电流，占空比等；若不能在限定时间内收到查询信号即通信超时，则说明电源模块处于故障状态，此时将关闭自身输出并等待恢复，保证总控制板与各电源模块之间的通信有序进行。

具体的如图4a，RS485接口电路选用专用的RS485磁耦隔离器件ADM2483将总控制板与总线隔离，ADM2483的RX、

DE和TX引脚连接总控制板的单片机接口；光纤与RS485总线之间使用第二光纤收发器进行电信号与光纤信号的相互转换。如图4b，CAN接口电路磁耦隔离芯片ADUM1201和CAN高速收发器TJA1050为主要器件，ADUM1201的VOA和VIB引脚连接总控制板的单片机接口，实现了总线与单片机间的电气隔离。同时在上述两种电路中加入电感和瞬态抑制二极管等元件提高电路的抗干扰和防浪涌电压能力。

上述实施例为本实用新型较佳的实施方式，但本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型的精神实质和原理下所作的修改、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种高频氧化电源的通信装置，包括控制箱和总控制板，其特征在于：还包括磁耦隔离器件、光纤、第一光纤收发器、第二光纤收发器、CAN高速收发器、电源从机模块、电感和瞬态抑制二极管；所述控制箱上设有人机界面；所述人机界面通过RS485总线与第一光纤收发器连接，第一光纤收发器通过光纤与第二光纤收发器连接，第二光纤收发器通过RS485总线与总控制板连接；所述总控制板与电源从机模块通过CAN高速收发器连接而形成CAN总线组网；所述电源从机模块包括若干个并联的电源模块； RS485总线与总控制板之间连接有磁耦隔离器件；所述RS485总线接口和CAN总线接口中均连接电感和瞬态抑制二极管；

总控制板将均流信息和启停指令通过CAN总线发送至各参与工作的电源模块，电源模块将各自输出的状态信息回传至总控制板。

2.根据权利要求1所述的高频氧化电源的通信装置，其特征在于：所述CAN总线上并联若干个电源模块，用于实现大功率输出要求。

3.根据权利要求1所述的高频氧化电源的通信装置，其特征在于：所述RS485总线即485接口电路与总控制板之间采用RS485磁耦隔离器件进行电气隔离；光纤与RS485总线之间使用第二光纤收发器进行信号转换；所述CAN总线即CAN接口电路使用CAN高速收发器和磁耦隔离芯片实现电气隔离。

4.根据权利要求1所述的高频氧化电源的通信装置，其特征在于：所述RS485磁耦隔离器件为ADM2483隔离器。

5.根据权利要求1所述的高频氧化电源的通信装置，其特征在于：所述总控制板和电源从机模块均安装于同一机架内，所述总控制板和电源从机模块采用手牵手式的连接方式。

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