CN215499934U - 一种核电站小型化插卡式测控机箱 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核电站小型化插卡式测控机箱，包括机箱外壳、显示屏、板卡、背板、CPCI连接器、滑动组件；其中，所述机箱外壳用于容纳、支撑所述板卡、背板和滑动组件；所述板卡通过滑动组件滑动安装在所述机箱外壳内部，所述板卡通过所述CPCI连接器与所述背板插拔连接；所述显示屏设置在所述机箱外壳的顶部。本实用新型提出的机箱结构采用插卡式结构，具有极高的互换性，对于发生故障的板卡可直接拆卸并进行更换，大大减少了核电站现场检修维护时间。

Description

一种核电站小型化插卡式测控机箱

技术领域

本实用新型属于核电站测控技术领域，具体涉及一种用于为核反应堆内传感器提供控制信号、并对传感器测量信号进行调理变送、数据采集、计算分析、存储显示、报警指示和远传的核电站小型化插卡式测控机箱。

背景技术

随着核电事业的发展，对测控机箱提出了越来越高的要求，在满足具体功能和性能的前提下，对机箱的尺寸、重量、稳定性、维修性和可靠性等均提出了要求。目前，在核电领域已应用的测控方式主要分为集中式和分布式，集中式主要表现为标准化测控机柜，分布式主要表现为小型化测控机箱。对于现有小型化测控机箱而言，其缺点主要表现在：

(1)采用非标板卡堆叠配合人工布线的方式进行模块连接，不利于信号传输，抗干扰能力弱；

(2)功能板卡与主板之间主要采用PCI/PCIe插槽进行连接，该方式可靠性较差，在有较高振动和地震要求的核电领域难以满足使用要求；

(3)机箱内部布局较为杂乱，不利于散热以及检修维护；

(4)人工布线通常采用捆扎方式，信号间易发生串扰；

(5)机箱结构需定制，通用性较差，制造成本较高。

实用新型内容

本实用新型提供了一种核电站小型化插卡式测控机箱。本实用新型采用壁挂式结构，具有体积小、连接可靠、板卡可插拔、内部布局简洁、检修维护方便等特点，适用于核电站环境条件。

本实用新型通过下述技术方案实现：

一种核电站小型化插卡式测控机箱，包括机箱外壳、显示屏、板卡、背板、CPCI连接器、滑动组件；

其中，所述机箱外壳用于容纳、支撑所述板卡、背板和滑动组件；

所述板卡通过滑动组件滑动安装在所述机箱外壳内部，所述板卡通过所述CPCI连接器与所述背板插拔连接；

所述显示屏设置在所述机箱外壳的顶部。

优选的，本实用新型的机箱外壳采用长方体结构，包括主面板、底面板、前面板、后面板、左侧面板和右侧面板；

由所述底面板、左侧面板、右侧面板和后面板焊接而成一方框，构成所述机箱外壳的主体结构；

所述主面板和前面板与所述主体结构可拆式连接。

优选的，本实用新型的前面板由多块板卡面板组成；

所述底面板左右两侧各设置有安装孔，用于将所述机箱与其安装主体固定连接；

所述机箱壳体的任意两块相邻面板的连接处设置有连接条，所述连接条呈圆柱体形状。

优选的，本实用新型的显示屏嵌入式安装在所述主面板上，并在两者接口位置设置弹性密封垫和电磁密封圈；

所述显示屏用于输入控制指令以及显示测量结果。

优选的，本实用新型的背板的四角固定安装在所述后面板的连接条上，平行于所述后面板，所述背板上设置有所述CPCI连接器的插座，与所述板卡上设置的CPCI连接器的插头固定并提供电源和信号传输通道。

优选的，本实用新型的滑动组件由横梁和导轨构成；

所述横梁的两端固定安装在所述左侧面板和右侧面板上，4根所述横梁垂直安装两块侧面板之间，其作用是为所述导轨提供安装和支撑结构；

一根所述导轨的两端固定安装在两个所述横梁上，一张板卡由两根所述导轨进行固定；

所述导轨与所述板卡的接触面设置有直线状凹槽，所述凹槽为所述板卡插拔提供滑动轨道，并起固定支撑作用。

优选的，本实用新型的板卡为印刷电路板，采用正面插拔结构，由所述导轨引导插入或拔出，平行与两侧侧面板安装。

优选的，本实用新型的板卡包括一张电源板卡、一张主控板卡和多张功能板卡；

所述电源板卡和主控板卡分别位于所述机箱外壳的最左侧和最右侧，且均设置铝合金屏蔽罩对各自板卡上的电子元器件进行电磁屏蔽；

所述功能板卡安装在所述电源板卡和主控板卡之间。

优选的，本实用新型的机箱还包括信号接口、电源接口和远传接口；

所述功能板卡对外接口均为信号接口，采用航空插头配合屏蔽电缆进行信号传输。

优选的，本实用新型的信号接口安装在板卡面板上；

所述电源接口和远传接口设置在所述右侧面板上。

本实用新型具有如下的优点和有益效果：

1、本实用新型提出的机箱结构主要采用焊接和螺钉连接，机械强度和可靠性高，适用于核电站耐振动和地震环境要求。

2、本实用新型提出的机箱结构具有通用性，通过定制板卡即可实现不同功能的应用，大大降低了制造和使用成本。

3、本实用新型提出的机箱结构采用插卡式结构，具有极高的互换性，对于发生故障的板卡可直接拆卸并进行更换，大大减少了核电站现场检修维护时间。

4、本实用新型采用远传模块可实现测量结果和控制指令远距离传输，大大减少了工作人员现场操作。

5、本实用新型的板卡之间通过CPCI连接器和背板进行信号传输，不仅提高了连接可靠性，还大大减少了人工走线，使机箱内部布局简洁、清晰，提高了设备可维护性。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型实施例的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本实用新型实施例的限定。在附图中：

图1为本实用新型的机箱结构示意图。

图2为本实用新型的机箱结构爆炸图。

图3为本实用新型的机箱接口示意图。

附图中标记及对应的零部件名称：

1-机箱外壳，11-主面板，12-底面板，13-前面板，14-后面板，15-左侧面板，16-右侧面板，2-显示屏，3-板卡，31-电源板卡，32-功能板卡，33-主控板卡，4-背板，5-CPCI连接器，6-横梁，7-导轨，8-安装接口，9-电源开关，101-电源接口，102-远传接口，103-信号接口。

具体实施方式

在下文中，可在本实用新型的各种实施例中使用的术语“包括”或“可包括”指示所实用新型的功能、操作或元件的存在，并且不限制一个或更多个功能、操作或元件的增加。此外，如在本实用新型的各种实施例中所使用，术语“包括”、“具有”及其同源词仅意在表示特定特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合，并且不应被理解为首先排除一个或更多个其它特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的存在或增加一个或更多个特征、数字、步骤、操作、元件、组件或前述项的组合的可能性。

在本实用新型的各种实施例中，表述“或”或“A或/和B中的至少一个”包括同时列出的文字的任何组合或所有组合。例如，表述“A或B”或“A或/和B中的至少一个”可包括A、可包括B或可包括A和B二者。

在本实用新型的各种实施例中使用的表述(诸如“第一”、“第二”等)可修饰在各种实施例中的各种组成元件，不过可不限制相应组成元件。例如，以上表述并不限制所述元件的顺序和/或重要性。以上表述仅用于将一个元件与其它元件区别开的目的。例如，第一用户装置和第二用户装置指示不同用户装置，尽管二者都是用户装置。例如，在不脱离本实用新型的各种实施例的范围的情况下，第一元件可被称为第二元件，同样地，第二元件也可被称为第一元件。

应注意到：如果描述将一个组成元件“连接”到另一组成元件，则可将第一组成元件直接连接到第二组成元件，并且可在第一组成元件和第二组成元件之间“连接”第三组成元件。相反地，当将一个组成元件“直接连接”到另一组成元件时，可理解为在第一组成元件和第二组成元件之间不存在第三组成元件。

在本实用新型的各种实施例中使用的术语仅用于描述特定实施例的目的并且并非意在限制本实用新型的各种实施例。如在此所使用，单数形式意在也包括复数形式，除非上下文清楚地另有指示。除非另有限定，否则在这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型的各种实施例所属领域普通技术人员通常理解的含义相同的含义。所述术语(诸如在一般使用的词典中限定的术语)将被解释为具有与在相关技术领域中的语境含义相同的含义并且将不被解释为具有理想化的含义或过于正式的含义，除非在本实用新型的各种实施例中被清楚地限定。

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施例和附图，对本实用新型作进一步的详细说明，本实用新型的示意性实施方式及其说明仅用于解释本实用新型，并不作为对本实用新型的限定。

实施例

本实施例提供了一种核电站小型化插卡式测控机箱，如图1-2所示，本实施例的机箱主要包括机箱外壳1、显示屏2、板卡3(包括电源板卡31、功能板卡32和主控板卡33等)、背板4、CPCI连接器5、横梁6和导轨7.

本实施例的机箱外壳1内部用于容纳、支撑板卡3、背板4、CPCI连接器5、横梁6和导轨7；由横梁6和导轨7构成滑动组件，板卡3通过滑动组件滑动安装在机箱外壳1内部，板卡3通过CPCI连接器5与背板4插拔连接，显示屏2设置在机箱外壳1的顶部。

本实施例的机箱外壳1采用长方体结构、标准4U高度，包括主面板11、底面板12、前面板13、后面板14、左侧面板15和右侧面板16。其中，前面板13由多块板卡面板组成，主要包括电源板卡面板、功能板卡面板和主动板卡面板；底面板12设置有机箱安装支架，左右两侧各带有两个安装孔。由底面板12、左侧面板15、右侧面板16和后面板14围成一方框，构成机箱外壳1的主体结构，该主体结构成型方式为焊接。主面板11、前面板13与主体结构之间采用螺钉连接。机箱外壳1任意两块相邻面板的连接处设置连接条，该连接条呈圆柱体形状，连接条的特定位置设置螺纹孔或凹槽，螺纹孔用于固定主面板、前面板、背板和横梁的安装螺钉，凹槽用于放置与主面板和前面板接触面的弹性密封垫和电磁密封圈。

本实施例的显示屏2采用嵌入式安装在主面板11上，并在两者接口位置设置弹性密封垫和电磁密封圈，显示屏2带触摸功能，用于输入控制指令以及显示测量结果。

本实施例的背板4为印刷电路板，该背板4的四角通过螺钉和铜柱固定的方式安装在后面板14的连接条上，平行于后面板，背板4特定位置焊接CPCI连接器插座，与板卡3上的插头进行固定并提供电源和信号传输通道。

本实施例的横梁6为镀锌铜或黄铜材料，共四根，每一根横梁6的两端通过螺钉固定的方式安装在左侧面板15和右侧面板16连接条上，垂直于两块侧面板，其作用是为导轨7提供安装和支撑结构。

本实施例的导轨7为镀锌铜或黄铜材料，导轨7的两端通过螺钉固定的方式安装在相对应的两根横梁上，导轨7的数量是该机箱板卡3数量的两倍，即一张板卡3由两根相互对称的导轨进行固定。导轨7与板卡3接触面设有直线状凹槽，该凹槽为板卡3插拔提供滑动轨道，并起固定支撑作用。

本实施例的CPCI连接器5包括插头和插座，两者均采用焊接方式进行固定，分别位于板卡3和背板4上。

本实施例的板卡3为印制电路板，采用正面插拔结构，由导轨7引导插入或拔出机箱，通过CPCI连接器5固定，平行于两块侧面板安装。板卡3高度为标准3U，其后端焊接CPCI连接器5插头，与背板4上的CPCI连接器5插座进行固定并提供电源和信号传输通道。

本实施例的板卡3包括一张电源板卡31、一张主控板卡33和多张功能板卡32。电源板卡31和主控板卡33分别位于机箱的最左侧和最右侧，且均设置铝合金屏蔽罩对各自板卡上的电子元器件进行电磁屏蔽，提高其电磁兼容性能；功能板卡32安装在电源板卡31和主控板卡33之间，根据机箱的具体功能来确定功能板卡的数量和性能。

本实施例的板卡3装置方法为：

首先将板卡上下两端分别置于相应的导轨凹槽内，然后滑动板卡使CPCI连接器插头和插座紧固连接，最后安装对应的板卡面板并用螺钉固定。

电源板卡31用于将外部电源进行滤波、交直流转换、功率放大和隔离输出，为功能板卡和主控板卡供电。主控板卡33实现的功能主要包括指令解析、数据计算、存储显示、报警指示和远传。功能板卡32分为模拟卡和数字卡，模拟卡对传感器控制信号和测量信号进行调理变送，主要包括滤波、放大、信号转换和阻抗匹配等；数字卡根据指令输出控制信号，并对调理后的测量信号进行数据采集和计算分析，并将原始数据和分析结果传输到主控板卡进行进一步处理。功能板卡32对外接口均为信号接口，其形式为航空插头，利用螺钉安装在相应的板卡面板上。

如图3所示，本实施例的接口包括安装接口8、电源接口101、信号接口103和远传接口102。安装接口8(设置在底面板12两侧)为直径8mm的圆形通孔，用于该测控机箱与安装主体固定；电源接口101为单相三线制，电源参数为220V、50Hz交流电；信号接口103(设置在前面板13上)为传感器控制信号输出接口和测量信号输入接口，采用多芯航空插头配合屏蔽电缆进行信号传输，其接口参数通常为模拟电压或模拟电流。电源接口101和远传接口102设置在右侧面板16上，远传接口102作为通信接口，用于信号的远传，其接口形式可定制。

本实施例的测控机箱采用一体化结构，布置紧凑，布局清晰，具有体积小、重量轻、功耗小等特点；设计可插拔式板卡和背板结构，对于发生故障的板卡可直接拆卸并进行更换，极大地减少了核电站现场检修维护时间，并且使得机箱外壳1可直接拆卸并进行更换，极大地减少了核电站现场检修维护时间，并且使得机箱外壳具有通用性，降低了制造和使用成本，适用于核电站环境；设置远传功能可实现控制指令和测量结果远距离传输，极大地减少了现场操作，适用于核电站使用。

以上所述的具体实施方式，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式而已，并不用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，包括机箱外壳（1）、显示屏（2）、板卡（3）、背板（4）、CPCI连接器（5）、滑动组件；

其中，所述机箱外壳（1）用于容纳、支撑所述板卡（3）、背板（4）和滑动组件；

所述板卡（3）通过滑动组件滑动安装在所述机箱外壳（1）内部，所述板卡（3）通过所述CPCI连接器（5）与所述背板（4）插拔连接；

所述显示屏（2）设置在所述机箱外壳（1）的顶部。

2.根据权利要求1所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述机箱外壳（1）采用长方体结构，包括主面板（11）、底面板（12）、前面板（13）、后面板（14）、左侧面板（15）和右侧面板（16）；

由所述底面板（12）、左侧面板（15）、右侧面板（16）和后面板（14）焊接而成一方框，构成所述机箱外壳（1）的主体结构；

所述主面板（11）和前面板（13）与所述主体结构可拆式连接。

3.根据权利要求2所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述前面板（13）由多块板卡面板组成；

所述底面板（12）左右两侧各设置有安装孔，用于将所述机箱与其安装主体固定连接；

所述机箱外壳（1）的任意两块相邻面板的连接处设置有连接条，所述连接条呈圆柱体形状。

4.根据权利要求2所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述显示屏（2）嵌入式安装在所述主面板（11）上，并在两者接口位置设置弹性密封垫和电磁密封圈；

所述显示屏（2）用于输入控制指令以及显示测量结果。

5.根据权利要求2所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述背板（4）的四角固定安装在所述后面板（14）的连接条上，平行于所述后面板（14），所述背板（4）上设置有所述CPCI连接器（5）的插座，与所述板卡（3）上设置的CPCI连接器（5）的插头固定并提供电源和信号传输通道。

6.根据权利要求2所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述滑动组件由横梁（6）和导轨（7）构成；

所述横梁（6）的两端固定安装在所述左侧面板（15）和右侧面板（16）上，4根所述横梁（6）垂直安装两块侧面板之间，其作用是为所述导轨（7）提供安装和支撑结构；

一根所述导轨（7）的两端固定安装在两个所述横梁（6）上，一张板卡（3）由两根所述导轨（7）进行固定；

所述导轨（7）与所述板卡（3）的接触面设置有直线状凹槽，所述凹槽为所述板卡（3）插拔提供滑动轨道，并起固定支撑作用。

7.根据权利要求6所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，

所述板卡（3）为印刷电路板，采用正面插拔结构，由所述导轨（7）引导插入或拔出，平行与两侧侧面板安装。

8.根据权利要求2-7任一项所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述板卡（3）包括一张电源板卡（31）、一张主控板卡（33）和多张功能板卡（32）；

所述电源板卡（31）和主控板卡（33）分别位于所述机箱外壳（1）的最左侧和最右侧，且均设置铝合金屏蔽罩对各自板卡上的电子元器件进行电磁屏蔽；

所述功能板卡（32）安装在所述电源板卡（31）和主控板卡（33）之间。

9.根据权利要求8所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，还包括信号接口（103）、电源接口（101）和远传接口（102）；

所述功能板卡（32）对外接口均为信号接口，采用航空插头配合屏蔽电缆进行信号传输。

10.根据权利要求9所述的一种核电站小型化插卡式测控机箱，其特征在于，所述信号接口（103）安装在板卡面板上；

所述电源接口（101）和远传接口（102）设置在所述右侧面板（16）上。

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