CN210427543U - 可显示cod和bod检测值的工业用现场总线监听器 - Google Patents

Abstract

本实用新型可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器，包括数据接收模块、数据处理模块以及显示模块，数据接收模块的输入端连接有PROFIBUS‑DP总线接收端口，PROFIBUS‑DP总线接收端口通过PROFIBUS‑DP总线分别与COD在线分析仪、BOD在线分析仪相连，数据接收模块的输出端与数据处理模块的输入端相连，数据处理模块的输出端与显示模块的输入端相连。本实用新型针对现有技术设备中投资成本高、操作较繁琐、技术依赖性强、环境适应性差等不足之处，能够实现对总线数据中COD和BOD数值进行高速实时采集、解析和显示的功能，具有抗干扰性强、安全可靠、成本低、操作轻便及运用领域广等突出优点。

Description

可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器

技术领域

本实用新型属于环保监测设备技术领域，具体涉及一种可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器。

背景技术

在工业水处理领域，COD和BOD工艺数值为水处理工艺上两项重要的参数指标，检测水中的BOD和COD工艺数值非常关键。

化学需氧量(Chemical Oxygen Demand，简称COD)，是指在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。它是表示水中还原性物质多少的一个指标。水中的还原性物质有各种有机物、亚硝酸盐、硫化物、亚铁盐等，但主要的是有机物。因此，COD又往往作为衡量水中有机物质含量多少的指标。化学需氧量越大，说明水体受有机物的污染越严重。随着测定水样中还原性物质以及测定方法的不同，COD的测定值也会有差异，目前应用最普遍的是酸性高锰酸钾氧化法、重铬酸钾氧化法、紫外法、光学比色法、电极法等，可以采用专用COD在线分析仪进行检测。

生化需氧量或生化耗氧量(Biochemical Oxygen Demand，简称BOD)，一般指五日生化需氧量，表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标。说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。BOD是一种环境监测指标，主要用于监测水体中有机物的污染状况。一般有机物都可以被微生物所分解，但微生物分解水中的有机化合物时需要消耗氧，如果水中的溶解氧不足以供给微生物的需要，水体就处于污染状态。BOD才是有关环保的指标。BOD的测定普遍采用GB7488-87水质五日生化需氧量测定法、转化法和电极法，可以采用专用COD在线分析仪进行检测。

BOD和COD的比值能说明水中的有机污染物有多少是微生物所难以分解的，微生物难以分解的有机污染物对环境造成的危害更大。因此，在工业水处理中，检测水中的BOD和COD变得意义重大。

目前工业水处理现场主要通过COD在线和BOD在线分析仪将所检测的数据通过现场总线协议(MODBUS或PROFIBUS)传输至PLC/DCS上，通过上位机组成组态，实时显示检测数据。

现场总线(FIELDBUS)是具有开放式、数字化、多点通信的双向串行多节点数字通信控制网络，具有开放性、互可操作性、互用性、功能自治性、结构高度分散性、现场环境适应性以及现场设备智能化等特点。现场总线的优越性主要体现在减少系统线缆，简化系统的安装、维护、管理，降低系统投资和运行成本，增强系统性能等方面，这一系列优越性引起人们广泛关注，得到大范围的推广，现场总线作为智能设备的联系纽带，把挂接在总线上作为网络节点的智能设备连接为网络系统，并进一步构成了具有基本控制、补偿计算、参数修改、报警、显示、监控、优化及管控一体化等多种功能的综合自动化系统。

PROFIBUS现场总线是现场总线标准中比较流行的一种。如今，PROFIBUS-DP已经广泛应用于我国的工业水处理、石油开采、金属冶炼、楼宇自动化、铁路运行控制、制造业等大型自动化控制领域。但是现有的技术设备存在投资成本高、操作较繁琐、技术依赖性强、环境适应性差等缺陷或不足之处。因此，基于PROFIBUS-DP现场总线技术在国内外的发展现状，针对PROFIBUS-DP总线高波特率通信的重要配置，设计出一款适合工业用PLC控制系统的小型高速数据总线监听装置，具有一定的实用价值和意义，而中、小规模水处理工艺的PLC/DCS系统控制点数量较为适中，分布较为广泛，能够大大满足该装置的运用领域。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器，能够实现对现场的COD在线分析仪和BOD在线分析仪检测到的数据进行高速实时采集、解析和显示的功能。

本实用新型所采用的技术方案是：可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器，包括数据接收模块、数据处理模块以及显示模块，所述数据接收模块的输入端连接有PROFIBUS-DP总线接收端口，所述PROFIBUS-DP总线接收端口通过PROFIBUS-DP总线分别与COD在线分析仪、BOD在线分析仪相连，所述数据接收模块的输出端与所述数据处理模块的输入端相连，所述数据处理模块的输出端与所述显示模块的输入端相连。

进一步的，还包括光耦隔离模块，所述光耦隔离模块的输入端与所述PROFIBUS-DP总线接收端口相连，所述光耦隔离模块的输出端与所述数据接收模块的输入端相连。

进一步的，所述数据处理模块的输出端还连接有以太网通讯模块，所述数据处理模块通过以太网通讯模块向上位机传输数据。

更进一步的，还包括供电调整模块，所述供电调整模块的输入端连接电源，所述供电调整模块用于将所述电源的电压进行降压、并通过其输出端分别为所述数据处理模块以及以太网通讯模块供电。

优选的，所述供电调整模块的输入端和电源之间通过过流过压保护模块连接，所述过流过压保护模板通过其输出端分别为所述光耦隔离模块、数据接收模块、显示模块进行供电。

事例性的，所述过流过压保护模块包括串联的型号为WH250-145和P6KE16CA的电子保护器件。

事例性的，所述数据处理模块的型号为EP2C5T144。

进一步的，所述数据处理模块具有复位开关、显示BOD读数按钮、显示COD读数按钮、显示数据按钮以及上传数据按钮。

事例性的，所述数据接收模块的型号为MAX485。

事例性的，所述以太网通讯模块的型号为W5100。

事例性的，所述光耦隔离模块的型号为6N137。

本实用新型的有益效果是：本实用新型可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器针对现有技术设备中投资成本高、操作较繁琐、技术依赖性强、环境适应性差等缺陷或不足之处，能够实现对总线数据中COD和BOD工艺数值进行高速实时采集、解析和显示的功能，该装置具有抗干扰性强、安全可靠、成本低、操作轻便、智能化水平高及运用领域广等突出优点。

附图说明

图1是本实用新型可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器的系统框图；

图2是本实用新型可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器的结构布局图。

图中，1.PROFIBUS-DP总线接收端口，2.以太网通讯模块，3.电源模块，4.光耦隔离模块，5.数据接收模块，6.显示模块，7.数据处理模块，8.通电按钮，9.电源指示灯，10.复位开关，11.显示COD读数按钮，12.上传数据按钮，13.显示数据按钮，14.显示BOD读数按钮，15.以太网接口，16.USB接口，17.过流过压保护模块。

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进行详细说明。

本实用新型提供的可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器的电路系统框图和物理布局结构图，分别如图1和图2所示，包括数据接收模块5、数据处理模块7以及显示模块6，数据接收模块5的输入端接有PROFIBUS-DP总线接收端口1，PROFIBUS-DP总线接收端口通过PROFIBUS-DP总线分别与COD在线分析仪、BOD在线分析仪相连，数据接收模块5的输出端连接数据处理模块7的输入端，数据处理模块7的输出端连接显示模块6的输入端及以太网通讯模块2。本实施例，显示模块6为LCD显示屏。进一步的，为了隔离干扰信号，在PROFIBUS-DP总线接收端口1和数据接收模块5之间连接有光耦隔离模块4。

进一步的，本实用新型还包括对上述电子器件进行供电的模块，具体包括相连的过流过压保护模块17和供电调整模块3，过流过压保护模块17的输入端连接5V电源、输出端连接供电调整模块3的输入端，过流过压保护模块17用于对其后端的模块进行保护，并且过流过压保护模块17输出端还为光耦隔离模块4、数据接收模块5、显示模块6进行供电，供电调整模块3将经过过流过压保护模块17的电压进行降压后为数据处理模块7以及以太网通讯模块2供电。供电调整模块3为正向低压降稳压器，其将电源电压转换为后端需供电模块所需工作电压后对其进行供电。本实施例中，采用独立的、型号为AMS1117-5V-3V和AMS1117-5V-2.5V的降压芯片，这两个芯片的输入端均与过流过压保护模块17的输出端相连，用将电源电压分别降压为3.3V和2.5V，3.3V电压为数据处理模块7以及以太网通讯模块2供电，而2.5V电压则为数据处理模块7的外围电路供电。

本实施例，数据接收模块5的型号MAX485，具有高速收发数据的功能；过流过压保护模块17采用串联的、型号为WH250-145和P6KE16CA电子器件；光耦隔离模块4的型号为6N137，具有隔离抗干扰的功能；数据处理模块7的型号为CycloneII系列器件EP2C5T144，具有高速处理数据的功能，数据处理模块7具有复位开关；显示模块6的硬件型号为LCD1602，具有16×2液晶显示功能；供电调整模块3的电源端口与过流过压保护模块17输出端连接，供电调整模块3具有电源开关。采用上述几种芯片的组合形式能够大大降低成本，经济合理，提升了装置的实用功能并能满足工业现场总线高通讯速率(最高6Mbps)的高速要求。

参见图2，数据处理模块7具有复位开关10、显示BOD读数按钮14、显示COD读数按钮11、显示数据按钮13以及上传数据按钮12。诸如EP2C5T144芯片的数据处理模块7具有多个引脚(端口)，前述复位开关10、显示BOD读数按钮14、显示COD读数按钮11、显示数据按钮13以及上传数据按钮12可以分别接在其中一个默认高电平输出的引脚上，当按下对应开关或按钮时，对应的该引脚会呈现低电平，数据处理模块7检测到后会执行相应动作，如系统刚刚接通电源或运行中出现故障需要重新启动时，可以按复位开关10重启装置；当需要单独显示COD读数或BOD读数时，按下显示COD读数按钮11或显示BOD读数按钮14时，数据处理模块7会将根据检测到的数据计算出的相应结果在显示模块6上进行显示；当需要在显示模块6上同时显示COD读数和BOD读数时，按下显示数据按钮13，数据处理模块7会将计算的COD和BOD数值在显示模块6上同时显示；当需要上传相关数据时，按下对应的显示按钮后(例如显示BOD读数按钮14、显示COD读数按钮11或显示数据按钮13)，然后再按下上传数据按钮12，就将显示模块6显示的数据通过以太网通讯模块2进行上传。

本实施例具有USB接口16，USB接口16是接在过流过压保护模块17的输入端，可以通过USB接口16连接电源进行供电。

本实用新型的操作步骤简单易懂，实际使用时，只需要将各主从站点组成的PROFIBUS-DP总线(RS-485总线)接至本实用新型的现场总线监听器的PROFIBUS-DP总线接收端口1即可。按下电源开关的通电按钮8后电源指示灯9亮、同时本实用新型的现场总线监听器得电自动运行，实现自动监听总线各站点传输的数据的功能，将接收到的总线数据进行解析。复位开关的复位按钮10为复位数据处理模块7保存的所有存储数据，重新接收数据。按下显示COD读数按钮11和显示BOD读数按钮14分别对应显示COD在线分析仪(例如CODmax plus sc铬法COD在线分析仪)测得的COD数值和BOD在线分析仪测得的BOD数值。显示数据按钮13可以直接在显示模块6(LCD显示屏)上显示测得的COD和BOD数据，按下上传数据按钮12可以通过以太网通讯模块2和/或以太网接口15将数据上传至上位机(该功能默认为关闭，需要手动按下上传按钮激活)。事例性的，以太网接口的型号为HR911105A。

数据处理模块7分析数据类型并解析数据，将COD和BOD工艺数值显示在LCD显示屏上，解决了传统方式需要在上位机查看组态的问题，也解决了传统方式需要在就地在线分析仪界面上查看数值的问题。

本实用新型的现场总线监听器实现了高速通讯速率下对总线数据中COD和BOD工艺数值进行实时采集、解析、显示的功能。在水处理工业领域，COD和BOD工艺数值作为水处理工艺上重要的参数指标，在中、小规模水处理工艺的控制系统都较为适用，能够实现对水处理工艺的COD和BOD工艺数值进行实时监听，实时监听现场控制网络的数据信息，自动完成高速波特率的自适应并能实时显示工业网络的通讯情况，操作简单、实用性强、成本低廉、智能化程度高。

Claims (10)

1.可显示COD和BOD检测值的工业用现场总线监听器，其特征在于，包括数据接收模块、数据处理模块以及显示模块，所述数据接收模块的输入端连接有PROFIBUS-DP总线接收端口，所述PROFIBUS-DP总线接收端口通过PROFIBUS-DP总线分别与COD在线分析仪、BOD在线分析仪相连，所述数据接收模块的输出端与所述数据处理模块的输入端相连，所述数据处理模块的输出端与所述显示模块的输入端相连。

2.如权利要求1所述的现场总线监听器，其特征在于，还包括光耦隔离模块，所述光耦隔离模块的输入端与所述PROFIBUS-DP总线接收端口相连，所述光耦隔离模块的输出端与所述数据接收模块的输入端相连。

3.如权利要求2所述的现场总线监听器，其特征在于，所述数据处理模块的输出端还连接有以太网通讯模块，所述数据处理模块通过以太网通讯模块向上位机传输数据。

4.如权利要求3所述的现场总线监听器，其特征在于，还包括供电调整模块，所述供电调整模块的输入端连接电源，所述供电调整模块用于将所述电源的电压进行降压、并通过其输出端分别为所述数据处理模块以及以太网通讯模块供电。

5.如权利要求4所述的现场总线监听器，其特征在于，所述供电调整模块的输入端和电源之间通过过流过压保护模块连接，所述过流过压保护模板通过其输出端分别为所述光耦隔离模块、数据接收模块、显示模块进行供电。

6.如权利要求5所述的现场总线监听器，其特征在于，所述过流过压保护模块包括串联的型号为WH250-145和P6KE16CA的电子保护器件。

7.如权利要求1所述的现场总线监听器，其特征在于，所述数据处理模块的型号为EP2C5T144。

8.如权利要求1或7所述的现场总线监听器，其特征在于，所述数据处理模块具有复位开关、显示BOD读数按钮、显示COD读数按钮、显示数据按钮以及上传数据按钮。

9.如权利要求1所述的现场总线监听器，其特征在于，所述数据接收模块的型号为MAX485。

10.如权利要求3所述的现场总线监听器，其特征在于，所述以太网通讯模块的型号为W5100。

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