CN210244617U - 一种用于燃气站内的信号传输系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于燃气站内的信号传输系统，所述信号传输系统包括工控机组、与所述工控机组连接的机柜、交换机、多个CompactLogix控制器、以及多个采用串口通信方式传输的检测设备；所述机柜布设有多个信号输入输出端口，部分所述检测设备与所述信号输入输出端口连接；各个CompactLogix控制器的第一端连接对应的检测设备；所述交换机与所述工控机组连接，且所述交换机分别与各个CompactLogix控制器的第二端连接；本实用新型在保证燃气站内的检测设备的数据准确可靠的通信传输的基础上，减少硬件设备的投资成本，不需要增加机柜，不需要使用RS485模块，减少设备投资。

Description

一种用于燃气站内的信号传输系统

技术领域

本实用新型涉及自动化技术领域，尤其涉及一种用于燃气站内的信号传输系统。

背景技术

气候变暖是全人类面临的共同挑战。发展低碳经济，是我国应对气候变化、转变增长方式的必然选择，是资源节约型和环境友好型社会、生态文明建设的重要内容。在相当长的时期内，天然气作为清洁能源，是高碳能源消费结构下发展低碳经济的最佳能源选择。

随着天然气在全国各地大规模普及，天然气站场在各地大规模建设。燃气站场中的流量修正仪、加臭机、色谱仪、流量计算机、压缩机、干燥机等智能仪表或设备普遍使用，以上仪表或设备均提供串口（RS485接口/Modbus协议）信号。

RS485是一个定义平衡数字多点系统中的驱动器和接收器的电气特性的标准，该标准由电信行业协会和电子工业联盟定义。使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS485接口组成的半双工网络，一般是两线制，多采用屏蔽双绞线传输。这种接线方式为总线式拓扑结构在同一总线上最多可以挂接32个结点。在RS485通信网络中一般采用的是主从通信方式，即一个主机带多个从机。

如何将燃气站场中的流量修正仪、加臭机、色谱仪、流量计算机、压缩机、干燥机等智能仪表或设备数据可靠、迅速、稳定与站控制系统通信，并降低设备投资成本，是目前需要解决的主要问题。

实用新型内容

为了在不影响燃气站内的检测设备正常进行通信传输的基础上，达到减少燃气站内与信号传输相关的硬件设备的投资成本的目的，本实用新型的主要目的在于提供一种用于燃气站内的信号传输系统：

所述信号传输系统包括工控机组、与所述工控机组连接的机柜、交换机、多个CompactLogix 控制器、以及多个采用串口通信方式传输的检测设备；所述机柜布设有多个信号输入输出端口，部分所述检测设备与所述信号输入输出端口连接；

各个CompactLogix 控制器的第一端连接对应的检测设备；所述交换机与所述工控机组连接，且所述交换机分别与各个CompactLogix 控制器的第二端连接；

所述检测设备，用于获取所述燃气站内的与可燃气体相关的目标数据，将所述目标数据传输至对应的CompactLogix 控制器；

所述CompactLogix 控制器，用于按照预设通信协议将所述目标数据传输至所述交换机，以使得所述交换机将所述目标数据转发至所述工控机组。

优选地，所述机柜的信号输入输出端口包括模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口；所述检测设备包括流量计、加臭计、火灾火警控制器、可燃气体报警控制器；

所述流量计与对应的CompactLogix 控制器连接；所述加臭计与对应的CompactLogix 控制器连接；

所述火灾火警控制器的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器连接，所述火灾火警控制器的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口连接，配置为将火灾报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器；

所述可燃气体报警控制器的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口连接，所述可燃气体报警控制器的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器连接，配置为将可燃气体报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器。

优选地，所述可燃气体报警控制器的第三端与可燃气体探测器连接；

所述可燃气体探测器配置为对所述燃气站内的可燃气体进行检测，并获取检测结果。优选地，所述火灾火警控制器的第二端引出的硬接线与所述可燃气体报警控制器的第一端引出的硬接线连接，配置为将所述可燃气体报警信号传输至所述火灾火警控制器。

优选地，所述机柜设有通信模块，所述通信模块与所述交换机连接；

所述通信模块，配置为按照预设通信协议将部分所述检测设备传输的信号数据传输至所述交换机，以使得所述交换机将所述信号数据传转发至所述工控机组。

本实施例在保证燃气站内的检测设备的数据准确可靠的通信传输的基础上，减少硬件设备的投资成本，不需要增加机柜，不需要使用RS485模块，减少设备投资。

附图说明

图1为现有技术中常规的燃气站内的各种信号传输设备之间的连接结构示意图；

图2为本实用新型一种用于燃气站内的信号传输系统的实施例的结构示意图；

图3为本实用新型一种用于燃气站内的信号传输系统的又一实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

可理解的是，传统的PLC/RTU控制器侧与串口设备通信，选用一对一配置。通常在城镇燃气站场中，采取检测设备如流量修正仪、加臭机、色谱仪、流量计算机、压缩机、干燥机等对燃气站内的现场数据进行采集和检测，由于这些检测设备采取串口通信的方式，故而将它们称之为串口通信设备，常规的设计是采取传统的RS485模块与这些串口通信设备建立连接，燃气站内通常会部署较多的串口通信设备，因此需要设置较多RS485模块，而RS485模块价格较高，导致站控制系统成本较大。图1为现有技术中常规的燃气站内的各种信号传输设备之间的连接结构示意图；参考图1，PLC/RTU控制器侧与串口设备通信，选用一对一配置（即一个RS485模块连接一个对应的串口通信设备）。随着燃气站内串口通信设备的增加，RS485模块的需求也就越来越多，故而新增加I/O子机架（一个机架可理解为与PLC/RTU控制器对应的机柜，一个机柜包含了多个RS485模块、接口模块、电源模块以及多个信号输入输出端口等）。RS485模块通常为1万/块，造价较高。

为了减少燃气站内的硬件设备的投资成本，且不影响燃气站内的检测设备数据能够准确可靠地通信传输，本实用新型提出一种用于燃气站内的信号传输系统，参考图2，图2为本实用新型提供的信号传输系统的一实施例。

本实施例中，所述信号传输系统包括工控机组10、与所述工控机组10连接的机柜20、交换机30、多个CompactLogix 控制器40、以及多个采用串口通信方式传输的检测设备50；所述机柜布设有多个信号输入输出端口，部分所述检测设备50与所述信号输入输出端口连接；

其中，所述工控机组10表征为PLC控制系统（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器），也可以表征为PLC控制系统（Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器）；

所述工控机组10可以包括多个计算机设备，这些计算机设备可以是燃气站内的操作员使用的计算机电脑设备、燃气站内的工程师使用的计算机电脑设备以及打印机等终端；

所述CompactLogix 控制器为带RS485接口（标准MODBUS协议）的可编程逻辑控制器；所述CompactLogix 控制器可以优选采用1768 CompactLogix控制器或者1768 CompactGuardLogix控制器；可理解的是，1768 CompactLogix控制器十分适合需要安全功能、运动控制和/或复杂通信的应用项目。它们与其他 Logix 控制器相同使用 RSLogix™ 5000 编程软件，进而具备轻松复制和扩展现有程序的功能，以便在 CompactLogix 和紧凑型GuardLogix 平台上运行。这些控制器提供了集成串行、EtherNet/IP 或 ControlNet™ 通道以及模块化 DeviceNet™ 通信。它们支持多达30 个 I/O 模块和多达 16 个运动轴；通过CompactLogix 控制器取代传统的RS485模块用于工控机组侧与串口设备通信中；同时，1768 CompactLogix或1768 Compact GuardLogix价格较RS485模块低廉；

各个CompactLogix 控制器40第一端连接对应的检测设备50；所述交换机30与所述工控机组10中的各个主机连接，且所述交换机30分别与各个CompactLogix 控制器40的第二端连接；

所述检测设备50，用于获取所述燃气站内的与可燃气体相关的目标数据，将所述目标数据传输至对应的CompactLogix 控制器40；

所述CompactLogix 控制器40，用于按照预设通信协议将所述目标数据传输至所述交换机30，以使得所述交换机30将所述目标数据转发至所述工控机组10。

可理解的是，所述预设通信协议可以是Modbus TCP协议，Modbus TCP协议是一种串行通信协议，是Modicon公司（现在的施耐德电气 Schneider Electric）于1979年为使用可编程逻辑控制器（PLC）通信而发表。Modbus已经成为工业领域通信协议的业界标准，并且现在是工业电子设备之间常用的连接方式。

本实施例在保证燃气站内的检测设备的数据准确可靠地通信传输的基础上，减少硬件设备的投资成本，不需要增加机柜，不需要使用RS485模块，减少设备投资。

进一步地，一实施例中，参考图3、所述机柜的信号输入输出端口包括模拟量信号输入输出端口AIO（Analog In Digital Out）和数字信号输入输出端口DIO（Digital inand out）；所述检测设备包括流量计51、加臭计52、火灾火警控制器53、可燃气体报警控制器54；

所述流量计51与对应的CompactLogix 控制器40连接，流量计51用于测量天然气流量，例如测量经过燃气站内管道的天然气流量；

所述加臭计52与对应的CompactLogix 控制器40连接，加臭计52用于向天然气中添加加臭剂（其主要成分四氢噻吩）；

所述火灾火警控制器53的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器40连接，所述火灾火警控制器53的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口AIO和数字信号输入输出端口DIO连接，配置为将火灾报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器40；

所述可燃气体报警控制器54的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口AIO和数字信号输入输出端口DIO连接，所述可燃气体报警控制器54的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器40连接，配置为将可燃气体报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器40；

在具体实现中，所述可燃气体报警控制器54的第三端与可燃气体探测器60连接；所述可燃气体探测器60配置为对所述燃气站内的可燃气体进行检测，并获取检测结果。

需要说明的是，如图3所示，所述机柜20还设有一个CPU，一个用于表征模拟量信号输入输出端口与数字信号输入输出端口的接口模块，以及一个通信模块，所述通信模块与所述交换机连接；

所述通信模块，配置为按照预设通信协议（例如Modbus TCP协议）将部分所述检测设备传输的信号数据传输至所述交换机，以使得所述交换机将所述信号数据传转发至所述工控机组。

相应地，在一实施方式中，参考图3，所述火灾火警控制器53的第二端引出的硬接线还与所述可燃气体报警控制器54的第一端引出的硬接线连接，配置为将所述可燃气体报警信号传输至所述火灾火警控制器54。

进一步地，在一实施方式中，如图3所示，所述机柜的模拟量信号输入输出端口AIO还分别与燃气站内的紧急切断装置71、气动阀72、压力传感器73、和温度传感器74建立连接；

其中，所述紧急切断装置可以是ESD紧急切断阀，也可以是ESD紧急切断按钮；工作人员触发ESD紧急切断阀或者按钮，会使得系统内相应的设备停止工作；

燃气站内的气动阀借助压缩空气驱动的阀门，可实现比例调节超强的剪切能力，即气动阀可用于通过比例调节和控制天然气气体的流量；

燃气站内的压力传感器可用于检测燃气站内天然气管道的气体压力；

燃气站内的温度传感器可用于检测燃气站内天然气的气体温度。

所述通信模块还用于将紧急切断装置经过触发后产生的信号、气动阀工作产生的数据、压力传感器感应的数据、和温度传感器感应的数据按照预设通信协议（例如ModbusTCP协议）传输至所述交换机30，以使得所述交换机30将所述信号数据传转发至所述工控机组10。

本实施例在保证燃气站内的检测设备的数据准确可靠的通信传输的基础上，即便增加更多的检测设备，也不需要增加机柜，不需要使用RS485模块，减少设备投资。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种用于燃气站内的信号传输系统，其特征在于，所述信号传输系统包括工控机组、与所述工控机组连接的机柜、交换机、多个CompactLogix 控制器、以及多个采用串口通信方式传输的检测设备；所述机柜布设有多个信号输入输出端口，部分所述检测设备与所述信号输入输出端口连接；

各个CompactLogix 控制器的第一端连接对应的检测设备；所述交换机与所述工控机组连接，且所述交换机分别与各个CompactLogix 控制器的第二端连接；

所述检测设备，用于获取所述燃气站内的与可燃气体相关的目标数据，将所述目标数据传输至对应的CompactLogix 控制器；

所述CompactLogix 控制器，用于按照预设通信协议将所述目标数据传输至所述交换机，以使得所述交换机将所述目标数据转发至所述工控机组。

2.如权利要求1所述的信号传输系统，其特征在于，所述机柜的信号输入输出端口包括模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口；所述检测设备包括流量计、加臭计、火灾火警控制器、可燃气体报警控制器；

所述流量计与对应的CompactLogix 控制器连接；所述加臭计与对应的CompactLogix控制器连接；

所述火灾火警控制器的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器连接，所述火灾火警控制器的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口连接，配置为将火灾报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器；

所述可燃气体报警控制器的第二端引出的硬接线与所述机柜的模拟量信号输入输出端口和数字信号输入输出端口连接，所述可燃气体报警控制器的第一端引出的硬接线与对应的CompactLogix 控制器连接，配置为将可燃气体报警信号传输至所述对应的CompactLogix 控制器。

3.如权利要求2所述的信号传输系统，其特征在于，所述可燃气体报警控制器的第三端与可燃气体探测器连接；

所述可燃气体探测器配置为对所述燃气站内的可燃气体进行检测，并获取检测结果。

4.如权利要求2或3所述的信号传输系统，其特征在于，所述火灾火警控制器的第二端引出的硬接线与所述可燃气体报警控制器的第一端引出的硬接线连接，配置为将所述可燃气体报警信号传输至所述火灾火警控制器。

5.如权利要求1-3任一项所述的信号传输系统，其特征在于，所述机柜设有通信模块，所述通信模块与所述交换机连接；

所述通信模块，配置为按照预设通信协议将部分所述检测设备传输的信号数据传输至所述交换机，以使得所述交换机将所述信号数据传转发至所述工控机组。

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