CN2522906Y - 通用一体化远程测控终端 - Google Patents

Abstract

一种通用一体化远程测控终端，它包括：主控电路、I/O电路、显示电路、通讯电路、电源电路、I/O接口母板、显示板、键盘板、通讯接口、复位按键、保险、接线端子等。I/O电路有8种类型。通讯电路有8种类型。主控电路是远程测控终端RTU的核心。I/O电路都可分为逻辑控制部分和输入、输出部分，二者之间通过光耦隔离。I/O接口母板将不同类型的I/O电路组合在一起。显示板显示各种信息，与键盘板配合对远程测控终端RTU进行操作。通讯电路实现远程测控终端RTU和通讯设备间的连接，安装在I/O母板上。电源电路与主控电路在同一基板上。本实用新型结构合理，具有很强的现场适应能力，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便。

Description

通用一体化远程测控终端

技术领域

本实用新型涉及工业自动化采集控制设备，尤其是组成工业监测控制系统(SCADA系统)的主要设备—远程测控终端RTU。

背景技术

随着计算机技术、网络技术、通讯技术、仪表技术水平的提高，在广大、分散的地区建立工业监测控制系统(SCADA系统)已成为现实，并且应用越来越广泛。比如油田井口数据采集、天然气输气管线控制、市政管网监测、江河水文信息检测等。远程测控终端RTU是组成SCADA系统的主要设备，它主要负责工业现场的数据采集和设备控制。在系统中，远程测控终端RTU采集工业现场的数据，经过必要的处理后，通过通讯设备将数据传送至系统中控室。中控室可以向远程测控终端RTU发送控制命令，由远程测控终端RTU完成对现场设备的控制。

远程测控终端RTU在工业监测控制系统SCADA中起者重要的作用，采集、控制、通讯功能是它的基本功能。由于远程测控终端RTU经常工作在野外，因此用户对它的性能有很高的要求。

目前，国内国外厂商生产的远程测控终端RTU主要分为两大类：组合型和固定型。

组合型远程测控终端RTU是通过模块组合集成而成的，模块种类一般有：主控模块、I/O信号输入输出模块、电源模块、通讯模块等。这种类型的远程测控终端RTU没有固定的形式，一般是用户提出功能要求，由系统集成商选择模块、选择结构形式集成而成。模块可以是自产的，也可以从专业的模块生产厂家购买。这种类型的远程测控终端RTU具有灵活多变的特点，可以根据用户不同的要求进行不同的组合。但也正因为如此，它很难形成固定的模式，很难具有固定的产品型号，为用户的选型、应用带来了麻烦。另外这类远程测控终端RTU的应用涉及到多方面的因素，如：用户的因素、系统集成商的因素、模块生产厂家的因素，所以产品质量不易控制。

固定型远程测控终端RTU是使用固定电路封装而成的，电路一般包括：主控电路、I/O信号输入输出接口电路、通讯接口电路等。目前市场上大多这类远程测控终端RTU产品不具备电源电路和通讯电路。此类型的远程测控终端RTU产品具有固定的I/O信号输入输出接口数量，具有固定的产品型号，体积小、重量轻，使用起来比较方便。但由于它们的I/O信号输入输出接口固定，因此适应面比较窄，应用领域有限，一般应用于专用场合。另外此类产品由于缺少电源和通讯部分，因此不能直接在现场使用，还需要选择电源和通讯模块进行组合。

综上所述，目前市场上的远程测控终端RTU产品都存在一定缺陷，在很多方面有待改进。

发明内容

本实用新型的目的是针对目前远程测控终端存在的问题，如：确定型号困难，不利于用户选型，需要系统集成商集成才可使用，或I/O信号输入输出点固定，适应面窄，都不可直接现场应用，提供一种既具有模块化结构，具有一定通用性，应用范围广，又易于确定型号，利于用户选型，各功能模块集为一体，可直接现场应用的远程测控终端。

本实用新型远程测控终端包括：主控电路、I/O信号输入输出电路、显示电路、通讯电路、电源电路、I/O信号输入输出接口母板、显示板、键盘板、通讯接口、复位按键、保险、接线端子等。其中I/O信号输入输出电路有8种类型：4通道模拟量输入、8通道模拟量输入、4通道数字量输入、8通道数字量输入、4通道数字量输出、8通道数字量输出、2通道模拟量输出、4通道模拟量输出，通过它们的组合可形成不同点数的输入或输出。通讯电路有8种类型：RS232、RS485、无线Modem、专线Modem、拨号Modem、短距离无线收发器、无线拨号收发器、网卡。

主控电路是远程测控终端RTU的核心，它控制整个远程测控终端RTU的运行。I/O信号输入输出电路是信号的输入输出电路，它们都可分为逻辑控制部分和输入、输出部分，二者之间通过光耦隔离。I/O信号输入输出接口母板是各I/O信号输入输出电路的基座，通过它可将不同类型的I/O信号输入输出电路组合在一起，形成一个整体，并实现对外连接。显示电路控制显示板显示各种信息，与键盘板配合可对远程测控终端RTU进行操作。通讯电路负责信息的传输，可实现远程测控终端RTU和通讯设备间的连接，也可实现信息的直接发送或接收，它也被安装在I/O信号输入输出母板上。电源电路为远程测控终端RTU电路提供电源，也为现场仪表提供电源，它与主控电路在同一基板上，形成远程测控终端RTU的基本电路。

I/O信号输入输出接口母板是各I/O信号输入输出电路的基座，通过它可将不同类型的I/O信号输入输出电路组合在一起，形成一个整体，并实现对外连接。通讯电路可实现RTU和通讯设备间的连接，也可实现信息的直接发送或接收，它也被安装在I/O信号输入输出母板上。电源电路与主控电路在同一基板上，形成远程测控终端RTU的基本电路。

主控电路MAIN带有I/O信号输入输出BUS总线接口，它包括：复位线RST、时钟线SCL、数据线SDA、地线GND、5V电源线，它们分别与各I/O信号输入输出电路及通讯电路的对应端连接。主控电路还带有两个RS232串口RS232-1、RS232-2和3个计数输入PI0、PI1、PI2。两个RS232串口分别连接到通讯电路的两个串口RS232-1、RS232-2，3个计数输入连到接线端子上。

模拟输入电路SuperE-AI的信号输入端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连。数字输入电路SuperE-DI的信号输入端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连。模拟输出电路SuperE-AO的信号输出端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连。数字输出电路SuperE-DO的信号输出端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连。

通讯电路SuperE-Modem有两个对内RS232接口RS232-1、RS232-2、三个对外通讯接口COM1、COM2、COM3和一个I/O信号输入输出BUS接口。两个对内RS232接口分别与主控电路的两个RS232接口相连，三个对外通讯接口分别与3个9DB接头相连，I/O信号输入输出BUS与主控电路相连。

显示电路SuperE-3有1个RS232接口、两组按键引线，一组显示板接口线。RS232接口接通讯电路的COM3。两组按键引线形成按键矩阵，KX1KX3形成X阵列，KY1 KY5形成Y阵列。显示板接口线与显示板DISPLAY连接，其中D0 D7为数据线、VSS、VCC、VEE为电源线，RD、WR为读写线，CE为片选线，C/D为命令、数据控制线，RST为复位线。

电源电路POWER有一个交流输入口AC，两路电源输出口24VA、24VB，一个备用电池BATT输入口。交流输入口与接线端子相连。电源24VA为主控电路及显示电路供电，通过保险FA分别与它们的电源端相连。电源24VB为各I/O信号输入输出模块的入出口电路供电，通过保险FB分别与各模块的入出口电路相连。同时它也为外部仪表供电，与接线端子相连。

按键S1为主控电路的复位按键，与主控电路的复位端RESET相连，它可产生主控电路的复位信号。

本实用新型包括如下主要电路板：

主控电路板              SuperE-1  含主控电路、电源电路

I/O信号输入输出母板     SuperE-2  含接线端子、复位按键、保险等

显示电路板              SuperE-3

4通道模拟量输入板       SuperE-AI4

8通道模拟量输入板       SuperE-AI8

4通道数字量输入板       SuperE-DI4

8通道数字量输入板       SuperE-DI8

4通道数字量输出板       SuperE-DO4

8通道数字量输出板       SuperE-DO8

2通道模拟量输出板       SuperE-AO2

4通道模拟量输出板       SuperE-AO4

RS232通讯板             SuperE-RS232

RS485通讯板             SuperE-RS485

无线Modem通讯板         SuperE-Modem

专线Modem通讯板         SuperE-Dline

拨号Modem通讯板         SuperE-Dial

短距离无线收发器        SuperE-100m

无线拨号收发器          SuperE-RDial

网卡                    SuperE-WAN

键盘板

240×128点阵LCD显示板

本实用新型中，LCD显示板为市售产品，其它均为北京安控科技发展有限公司的定型产品，均为已知技术。

本实用新型的优点是：

1.一体化设计，结构合理，可直接应用于工业现场。自带电源，可直接用220VAC供电，也可使用24VDC供电。具有省电模式，可用太阳能电池供电，并具备电池充电和后备功能。提供隔离的24V电源输出，可用于现场仪表供电。自带显示和按键，用于现场操作。可直接壁挂式安装，并采用多层接线端子，现场安装和接线非常方便。

2.配置合理，具有很强的现场适应能力。具有AI、DI、AO、DO、PI等多种类型的输入、输出信号。可检测液位、压力、流量、启停状态等不同类型的信号。可满足开关、报警、连续调节等不同类型的控制要求。

3.强大的软件功能，可以满足各种灵活控制、复杂运算的要求。支持逻辑梯形图语言、C语言编程及屏幕组态功能。支持实时多任务、PID算法和各种气体流量算法。提供多种专用的检测、控制软件包。

4.具有远程测控终端RTU和PLC的双重优势，应用灵活。无须编程，通过简单的屏幕组态和参数组态就可实现一般的检测及控制功能。使用梯形图语言、C语言和屏幕组态可进行二次开发。可脱离系统独立工作，也可联网工作。

5.灵活的通讯方式，标准的通讯协议，可方便地组成SCADA系统。提供3路对外通讯接口。可配接多种通讯设备，实现有线、无线通讯。支持标准的MODBUS RTU/ASCII通讯协议，也可自定义通讯协议。

6.现场监控和远程监控兼备，为系统操作、诊断、维护和升级提供了方便。通过现场显示、按键或远程计算机可对现场设备进行监控。程序可现场下载或远程下载。可实现现场或远程诊断、维护、升级。

7.工业标准设计，能够工作于各种恶劣环境。内部器件均选用优秀的工业级产品。使用温度可达-40℃~70℃，存储温度达-50℃~80℃。不需要特殊的加热器或冷却装置。

8.充分的可靠性设计，为用户提供了可靠的保证。电源、信号入出口均有保护措施，并与主控电路隔离。具有看门狗及掉电数据保护功能。

附图说明

图1是本实用新型远程测控终端的典型电路图。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型所述的远程测控终端，具有8路模拟输入(8AI)、8路数字输入(8DI)、2路模拟输出(2AO)、4路数字输出(4DO)、3路计数输入(3PI)，3个通讯口(COM1、COM2、COM3，其中COM1可接模拟电台，COM2、COM3为RS232串行口)，一个240×128点阵LCD显示，15个按键KEY。它包括：主控电路MAIN、模拟输入电路(SuperE-AI8)、数字输入电路(SuperE-DI8)、模拟输出电路(SuperE-AO2)、数字输出电路(SuperE-DO4)、通讯电路(SuperE-Modem)、显示电路(SuperE-3)、电源电路(POWER)、显示板(240×128 DISPLAY)、按键板(KEY)、3个9DB接口(COM1、COM2、COM3)、接线端子(TERMINALS)、一个复位按键(S1)、两个保险(FA、FB)。主控电路MAIN、电源电路(POWER)组合在电路主板(SuperE-1)上。模拟输入电路(SuperE-AI8)、数字输入电路(SuperE-DI8)、模拟输出电路(SuperE-AO2)、数字输出电路(SuperE-DO4)、通讯电路(SuperE-MODEM)、接线端子(TERMINALS)、复位按键(S1)、两个保险(FA、FB)均安装在I/O信号输入输出母板(SuperE-2)上。现对各器件的功能及连接关系作进一步说明。

主控电路MAIN是远程测控终端RTU的核心，它控制整个远程测控终端RTU的运行。主控电路带有I/O信号输入输出BUS总线接口，它包括：复位线RST、时钟线SCL、数据线SDA、地线GND、5V电源线，它们分别与各I/O信号输入输出电路及通讯电路的对应端连接。通过RST，主控电路可复位各I/O信号输入输出电路和通讯电路。通过SCL和SDA，主控电路实现与各I/O信号输入输出电路的数据交换，从而实现对各I/O信号输入输出口的读写。通过5V电源线为各模块的逻辑电路供电。主控电路还带有两个RS232串口(RS232-1、RS232-2)和3个计数输入(PI0、PI1、PI2)。两个RS232串口分别连接到通讯模块的两个串口(RS232-1、RS232-2)，3个计数输入连到接线端子上实现脉冲信号的采集。

模拟输入电路SuperE-AI8完成8路模拟输入信号的采集。此电路分为两部分：信号入口电路和逻辑控制电路，两部分电路通过光耦隔离。它的8个信号输入端与接线端子相连，输入信号经滤波和A/D转换后，通过光耦传给逻辑控制电路。逻辑控制电路将采集的数据通过I/O信号输入输出BUS传给主控电路。

数字输入电路SuperE-DI8完成8路数字输入信号的采集。此电路分为两部分：信号入口电路和逻辑控制电路，两部分电路通过光耦隔离。它的8个信号输入端与接线端子相连，输入信号通过光耦传给逻辑控制电路。逻辑控制电路将采集的数据通过I/O信号输入输出BUS传给主控电路。

模拟输出电路SuperE-AO2完成2路模拟信号输出。此电路分为两部分：信号出口电路和逻辑控制电路，两部分电路通过光耦隔离。它的2个信号输出端与接线端子相连。逻辑控制电路通过I/O信号输入输出BUS接收来自主控电路的数据，通过光耦将数据传给信号出口电路，经D/A转换后输出到端子。

数字输出电路SuperE-DO4完成4路模拟信号输出。此电路分为两部分：信号出口电路和逻辑控制电路，两部分电路通过光耦隔离。它的4个信号输出端与接线端子相连。逻辑控制电路通过I/O信号输入输出BUS接收来自主控电路的数据，通过光耦将数据传给信号出口电路，再驱动继电器输出触点信号到端子。

通讯电路SuperE-Modem完成通讯转换功能。通讯电路有两个对内RS232接口(RS232-1、RS232-2)、三个对外通讯接口(COM1、COM2、COM3)和一个I/O信号输入输出BUS接口。两个对内RS232接口分别与主控电路的两个RS232接口相连，三个对外通讯接口分别与3个9DB接头相连，I/O信号输入输出BUS与主控电路相连。通讯电路对RS232-1的串行数据进行调制和解调，将RS232接口转换为无线电台通讯接口COM1，同时产生收发控制信号PTT。RS232-2直接与接口COM2相连，形成对外的RS232接口COM2。通讯电路还产生一扩展RS232接口COM3，此接口与显示电路(SuperE-3)相连，通过I/O信号输入输出BUS传输显示数据。COM3口可用于对外连接，也可用于显示程序下载。

显示电路SuperE-3完成显示驱动功能。显示电路有1个RS232接口、两组按键引线，一组显示板接口线。RS232接口接通讯电路的COM3，由此口完成显示数据的传输。两组按键引线形成按键矩阵，KX1~KX3形成X阵列，KY1~KY5形成Y阵列。显示板接口线与显示板DISPLAY连接，其中D0~D7为数据线、VSS、VCC、VEE为电源线，RD、WR为读写线，CE为片选线，C/D为命令、数据控制线，RST为复位线。

电源电路POWER产生电路所需的电源。电源电路有一个交流输入口AC，两路电源输出口24VA、24VB，一个备用电池输入口。交流输入口与接线端子相连，由此口输入220V交流电。电源24VA为主控电路及显示电路供电，通过保险FA分别与它们的电源端相连。电源24VB为各I/O信号输入输出模块的入出口电路供电，通过保险FB分别与各模块的入出口电路相连。电源24VB也为外部仪表供电，与接线端子相连。

按键S1为主控电路的复位按键，与主控电路的复位端RESET相连，它可产生主控电路的复位信号。

Claims (1)

1.一种通用一体化远程测控终端，其特征在于：包括主控电路、I/O信号输入输出电路、显示电路、通讯电路、电源电路、I/O信号输入输出接口母板、显示板、键盘板、通讯接口、复位按键、保险、接线端子；其中I/O信号输入输出电路有8种类型：4通道模拟量输入、8通道模拟量输入、4通道数字量输入、8通道数字量输入、4通道数字量输出、8通道数字量输出、2通道模拟量输出、4通道模拟量输出，通过它们的组合可形成不同点数的输入或输出；通讯电路有8种类型：RS232串口、RS485串口、无线Modem、专线Modem、拨号Modem、短距离无线收发器、无线拨号收发器、网卡；

I/O信号输入输出接口母板是各I/O信号输入输出电路的基座，通过它可将不同类型的I/O信号输入输出电路组合在一起，形成一个整体，并实现对外连接；通讯电路可实现远程测控终端RTU和通讯设备间的连接，也可实现信息的直接发送或接收，它也被安装在I/O信号输入输出母板上；电源电路与主控电路在同一基板上，形成远程测控终端RTU的基本电路；

主控电路MAIN带有I/O信号输入输出BUS总线接口，它包括：复位线RST、时钟线SCL、数据线SDA、地线GND、5V电源线，它们分别与各I/O信号输入输出电路及通讯电路的对应端连接；主控电路还带有两个RS232串口RS232-1、RS232-2和3个计数输入PI0、PI1、PI2；两个RS232串口分别连接到通讯电路的两个串口RS232-1、RS232-2，3个计数输入连到接线端子上；

模拟输入电路SuperE-AI的信号输入端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连；数字输入电路SuperE-DI的信号输入端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连；模拟输出电路SuperE-AO的信号输出端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连；数字输出电路SuperE-DO的信号输出端与接线端子相连，I/O信号输入输出BUS信号端与主控电路相连；

通讯电路SuperE-Modem有两个对内RS232接口RS232-1、RS232-2，三个对外通讯接口COM1、COM2、COM3和一个I/O信号输入输出BUS接口；两个对内RS232接口分别与主控电路的两个RS232接口相连，三个对外通讯接口分别与3个9DB接头相连，I/O信号输入输出BUS与主控电路相连；

显示电路SuperE-3有1个RS232接口、两组按键引线，一组显示板接口线；RS232接口接通讯电路的COM3；两组按键引线形成按键矩阵，KX1KX3形成X阵列，KY1 KY5形成Y阵列；显示板接口线与显示板DISPLAY连接，其中D0 D7为数据线、VSS、VCC、VEE为电源线，RD、WR为读写线，CE为片选线，C/D为命令、数据控制线，RST为复位线；

电源电路POWER有一个交流输入口AC，两路电源输出口24VA、24VB，一个备用电池BATT输入口；交流输入口与接线端子相连；电源24VA为主控电路及显示电路供电，通过保险FA分别与它们的电源端相连；电源24VB为各I/O信号输入输出模块的入出口电路供电，通过保险FB分别与各模块的入出口电路相连；同时它也为外部仪表供电，与接线端子相连；

按键S1为主控电路的复位按键，与主控电路的复位端RESET相连，它可产生主控电路的复位信号。

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