CN211478548U - 一种带远程监控的接线端子板监测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及了一种带远程监控的接线端子板监测装置，包括主控板、显示板、壳体和测试接口，主控板与显示板通过排针连接；主控板上的信号隔离器和4G DTU模块均与CPU相连，4G DTU模块用于与4G网络相连，信号隔离器与通道切换器相连，通道切换器与测试接口相连，DC‑DC隔离稳压电源与直流电源相连，通过DC‑DC隔离稳压电源为整个电路供电；测试接口为金手指型测试接口，装配在主控板PCB的末端，测试接口的每对输入输出引脚之间均串联有精密采样电阻；显示板上设有液晶显示屏和按键，液晶显示屏和按键均与CPU相连。本技术方案可以实现多组信号的无损采出，具备远程监控功能，为利用大数据技术奠定了技术基础。

Description

一种带远程监控的接线端子板监测装置

技术领域

本发明涉及信号线路检测装置技术领域，具体涉及一种带远程监控的接线端子板监测装置。

背景技术

伴随着现代化工业生产装置规模越来越大，控制系统的规模也越来越大，几千甚至上万个测点的系统已不少见，故而可编程逻辑控制器(PLC)/分散控制系统(DCS)控制柜内越来越多的采用集成式的接线端子板来替代传统的独立继电器等分离元件来进行控制柜装配，这样的装配方式虽然节省了大量的人工成本，提高了安全可靠性，但是，由于接线端子板的高度集成性，一旦现场信号在上位机上显示异常或者现场仪表接收不到系统指令时，要查找原因排除故障，一般需要将接线端子板上的信号线拆开，断开信号回路，测量接线端子板到现场仪表的信号是否正常，工作效率低，且易引发安全事故。

为解决上述问题，中国实用新型专利CN208872784U公开了一种接线端子板，该接线端子板采用在信号回路中串接二极管，在二极管的两端设置测试连接点的方式，实现了无需断开信号回路即可直接进行信号回路检测的功能。

但采用上述技术方案，对信号回路进行实际检测时，仍需要专业工程技术人员到达设备现场进行检测，无法实现远程监控及技术支持，对于设备供方来说，提供现场技术支持的成本较高，且对售后技术人员的技术水平要求也较高；对于设备用户来说，等待消除故障的成本也较高，特别是当设备的线路经用户现场改造之后与设计图纸出入较大时，现场检修工作的难度可想而知。

因此，在上述接线端子板的基础上，设计一种带远程监控的接线端子板监测装置很有必要。

发明内容

本发明要解决的技术问题是弥补现有技术的不足，提供一种带远程监控的接线端子板监测装置，以便于远程监控信号回路的实时状态，为实现远程技术支持奠定基础。

要解决上述技术问题，本发明的技术方案为：

一种带远程监控的接线端子板监测装置，包括主控板、显示板、壳体和测试接口，主控板与显示板通过排针连接；

所述主控板包括装配在PCB上的CPU、信号隔离器、通道切换器、DC-DC隔离稳压电源和4G DTU模块，信号隔离器和4G DTU模块均与CPU相连，4G DTU模块用于与4G网络相连，信号隔离器与通道切换器相连，通道切换器与测试接口相连，DC-DC隔离稳压电源用于与直流电源相连，通过DC-DC隔离稳压电源为整个电路供电；

测试接口为金手指型测试接口，测试接口装配在主控板PCB的末端，测试接口的每对输入输出引脚之间均串联有精密采样电阻；

显示板上设有液晶显示屏和按键，液晶显示屏和按键均与CPU相连。

具体地，所述测试接口包括32位模拟信号引脚、2位数字公共端、2位供电端和4位信号识别端口。

进一步地，所述信号隔离器的数量为3个，分别为第一信号隔离器IS1、第二信号隔离器IS2和第三信号隔离器IS3，第一信号隔离器IS1用于电流测量，第二信号隔离器IS2用于模拟电压测量，第三信号隔离器IS3用于数字电压测量。

进一步地，所述主控板还包括hart调制解调器和USB接口，hart调制解调器与通道切换器、CPU和串口转USB电路相连，CPU与串口转USB电路相连，串口转USB电路与USB接口相连。

进一步地，还包括外部信号接口，外部信号接口与通道切换器相连，外部信号接口的输入输出端串联有精密采样电阻。

本发明可以达到的有益效果为：

1）实现多组信号的无损采出：利用模拟接口电路中的二极管的正向导通电压高于精密采样电阻产生的压降，实现电流信号的无损采出；

2）具备远程监控功能：通过4G DTU模块与物联网连接，进而向云平台传输监测数据，数据通过云端汇入设备管理系统，用户可以用桌面PC或手机读取数据，便于技术人员对现场维修人员进行远程指导和监控，提供维修检查建议，同时记录维修过程信号变动情况，提供维修过程的追溯和监管；

3）为利用大数据技术奠定了技术基础：为在云端建立系统故障数据库和专家指导系统建立奠定了技术基础，使将来有可能利用大数据技术对云平台的数据进行分析，并给出故障处理建议。

附图说明

图1现有技术的接线端子板的示意图；

图2本发明实施例的结构立体图；

图3是发明实施例的结构立体图；

图4是发明实施例的结构分解图；

图5是本发明实施例的电路原理图；

图6是本发明实施例与接线端子板插接处的电路连接图；

图中：1-接线端子板，2-测试接口座，3-监测装置，4-主控板，5-显示板，6-壳体，7-测试接口，8-模拟接口电路，9-CPU，10-信号隔离器，11-hart调制解调器，12-通道切换器，13-DC-DC隔离稳压电源，14-外部信号接口，15-USB接口，16-串口转USB电路，17-液晶显示屏，18-按键，19-4G DTU模块，20-精密采样电阻，21-二极管。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例

如图2-图4所示，一种带远程监控的接线端子板监测装置3，与图1所示的接线端子板1配套使用，接线端子板1属于现有公开技术，中国实用新型专利CN208872784U对接线端子板1的完整技术方案进行了公开，故此处不再赘述，信号回路中的电流通过测试连接点处的二极管104流过，详见该公开专利的说明书附图3和附图4，为方便检测，接线端子板1的测试接口座2采用SLOT-44P标准器件。

带远程监控的接线端子板监测装置3包括主控板4、显示板5、壳体6和测试接口7，主控板4与显示板5通过排针连接；

主控板4包括装配在PCB上的CPU9、信号隔离器10、通道切换器12、DC-DC隔离稳压电源13和4G DTU模块19，信号隔离器10和4G DTU模块19均与CPU9相连，4G DTU模块19用于与4G网络相连，信号隔离器10与通道切换器12相连，通道切换器12与测试接口7相连，DC-DC隔离稳压电源13用于与外部DC24V电源相连，通过DC-DC隔离稳压电源13为整个电路供电；

信号隔离器10的数量为3个，分别为第一信号隔离器IS1、第二信号隔离器IS2和第三信号隔离器IS3，第一信号隔离器IS1用于电流测量，第二信号隔离器IS2用于模拟电压测量，第三信号隔离器IS3用于数字电压测量；

测试接口7为金手指型测试接口，包括32位模拟信号引脚、2位数字公共端、2位供电端和4位信号识别端口，测试接口7装配在主控板4PCB的末端，测试接口7的每对输入输出引脚之间均串联有精密采样电阻20，精密采样电阻20的电阻值为10欧姆；

显示板5上设有液晶显示屏17和按键18，液晶显示屏17和按键18均与CPU9相连。

使用时，将测试接口7插入接线端子板1的测试接口座2中：

模拟电流信号通过测试接口7将信号引入本监测装置3，监测装置3与接线端子板1的接口处形成多个由精密采样电阻20和二极管21并联组成的模拟接口电路8，其中二极管21为接线端子板1中的元器件，与中国实用新型专利CN208872784U的说明书中二极管104的作用完全相同，通过模拟接口电路8实现电流信号通道的无扰动切换，从而实现信号的无损采出，原理分析：此处对于二极管21的常规选择为正向偏置电压为0.7v，常规的信号电流信号小于50mA，精密采样电阻20的电阻值为10欧姆，则精密采样电阻20所产生的压降为0.5V，显然，二极管21的正向导通电压高于精密采样电阻20所产生的压降，故二极管21不导通，精密采样电阻20导通，电流信号通过精密采样电阻20进入通道切换器12，通过控制程序进行选择，然后输送到信号隔离器10；

模拟电压信号经通道切换器12，通过控制程序进行选择，输送到信号隔离器10；

电源电压信号经通道切换器12，通过控制程序进行选择，输送到信号隔离器10；

控制和数据运算处理由CPU9完成，外部电源输入的DC24V，经DC-DC隔离稳压电源13和配套器件，实现直流电源的隔离，并转换为电路需要的电压，供给整个电路使用；

使用者的指令通过操作按键18输入到CPU9，过程数据和帮助信息通过液晶显示屏17显示；

4G DTU模块19为通讯模块，可将CPU中的过程信息转化为4G信号向外传输，借助4G网络到云端，用于远程信息交换。

主控板4还包括hart调制解调器11和USB接口15，hart调制解调器11与通道切换器12、CPU9和串口转USB电路16相连，CPU9与串口转USB电路16相连，串口转USB电路16与USB接口15相连；hart调制解调器11将过程信号中调制的hart信号解析出来，通过串口转USB电路16转换为标准的USB协议串口信号，通过USB接口15可以连接带有标准USB接口的手机和PC等智能设备，进而实现通过现场的手机或PC等智能设备直接读取8个通道连接的智能仪表信息，比如工位号、实时测量值、过程量程等，方便安装人员通道识别、核对线路和仪表上电调试，方便维修人员判断远端的仪表运行情况和筛查故障源；hart调制解调器11还同时将串口信号传输至主CPU9，通过处理后将主要信息在液晶显示屏17上显示出来，便于施工调试人员进行通道识别。

还包括外部信号接口14，外部信号接口14与通道切换器12相连，外部信号接口14的输入输出端串联有精密采样电阻20，外部信号接口14的作用类似于万用表，用于检测常规形式的信号回路。

在本发明的描述中，“内”、“外”、“上”、“下”、“前”、“后”等指示方位或位置关系的词语，仅是为了便于描述本发明，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

以上所述仅是本发明的其中一种实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明思路的前提下所做出的若干改进和润饰均为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种带远程监控的接线端子板监测装置，其特征是：包括主控板（4）、显示板（5）、壳体（6）和测试接口（7），主控板（4）与显示板（5）通过排针连接；

所述主控板（4）包括装配在PCB上的CPU（9）、信号隔离器（10）、通道切换器（12）、DC-DC隔离稳压电源（13）和4G DTU模块（19），信号隔离器（10）和4G DTU模块（19）均与CPU（9）相连，4G DTU模块（19）用于与4G网络相连，信号隔离器（10）与通道切换器（12）相连，通道切换器（12）与测试接口（7）相连，DC-DC隔离稳压电源（13）用于与直流电源相连，通过DC-DC隔离稳压电源（13）为整个电路供电；

测试接口（7）为金手指型测试接口，测试接口（7）装配在主控板（4）PCB的末端，测试接口（7）的每对输入输出引脚之间均串联有精密采样电阻（20）；

显示板（5）上设有液晶显示屏（17）和按键（18），液晶显示屏（17）和按键（18）均与CPU（9）相连。

2.根据权利要求1所述的带远程监控的接线端子板监测装置，其特征是：所述测试接口（7）包括32位模拟信号引脚、2位数字公共端、2位供电端和4位信号识别端口。

3.根据权利要求1所述的带远程监控的接线端子板监测装置，其特征是：所述信号隔离器（10）的数量为3个，分别为第一信号隔离器IS1、第二信号隔离器IS2和第三信号隔离器IS3，第一信号隔离器IS1用于电流测量，第二信号隔离器IS2用于模拟电压测量，第三信号隔离器IS3用于数字电压测量。

4.根据权利要求1所述的带远程监控的接线端子板监测装置，其特征是：所述主控板（4）还包括hart调制解调器（11）和USB接口（15），hart调制解调器（11）与通道切换器（12）、CPU（9）和串口转USB电路（16）相连，CPU（9）与串口转USB电路（16）相连，串口转USB电路（16）与USB接口（15）相连。

5.根据权利要求1所述的带远程监控的接线端子板监测装置，其特征是：还包括外部信号接口（14），外部信号接口（14）与通道切换器（12）相连，外部信号接口（14）的输入输出端串联有精密采样电阻（20）。

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