RU2600715C2 - Устройство связи с объектом - Google Patents
Устройство связи с объектом Download PDFInfo
- Publication number
- RU2600715C2 RU2600715C2 RU2014151389/12A RU2014151389A RU2600715C2 RU 2600715 C2 RU2600715 C2 RU 2600715C2 RU 2014151389/12 A RU2014151389/12 A RU 2014151389/12A RU 2014151389 A RU2014151389 A RU 2014151389A RU 2600715 C2 RU2600715 C2 RU 2600715C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- input
- modules
- output
- uso
- cables
- Prior art date
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 title claims description 6
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 claims description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 abstract description 7
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 2
- 238000009429 electrical wiring Methods 0.000 abstract 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 238000010616 electrical installation Methods 0.000 description 1
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 1
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012423 maintenance Methods 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000004886 process control Methods 0.000 description 1
- 239000007858 starting material Substances 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000000844 transformation Methods 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
-
- G—PHYSICS
- G05—CONTROLLING; REGULATING
- G05B—CONTROL OR REGULATING SYSTEMS IN GENERAL; FUNCTIONAL ELEMENTS OF SUCH SYSTEMS; MONITORING OR TESTING ARRANGEMENTS FOR SUCH SYSTEMS OR ELEMENTS
- G05B19/00—Programme-control systems
- G05B19/02—Programme-control systems electric
- G05B19/418—Total factory control, i.e. centrally controlling a plurality of machines, e.g. direct or distributed numerical control [DNC], flexible manufacturing systems [FMS], integrated manufacturing systems [IMS] or computer integrated manufacturing [CIM]
-
- G—PHYSICS
- G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
- G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
- G06F3/00—Input arrangements for transferring data to be processed into a form capable of being handled by the computer; Output arrangements for transferring data from processing unit to output unit, e.g. interface arrangements
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
- H01R13/00—Details of coupling devices of the kinds covered by groups H01R12/70 or H01R24/00 - H01R33/00
- H01R13/648—Protective earth or shield arrangements on coupling devices, e.g. anti-static shielding
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
- H04L12/2805—Home Audio Video Interoperability [HAVI] networks
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04L—TRANSMISSION OF DIGITAL INFORMATION, e.g. TELEGRAPHIC COMMUNICATION
- H04L12/00—Data switching networks
- H04L12/28—Data switching networks characterised by path configuration, e.g. LAN [Local Area Networks] or WAN [Wide Area Networks]
- H04L12/2803—Home automation networks
- H04L12/2807—Exchanging configuration information on appliance services in a home automation network
- H04L12/2809—Exchanging configuration information on appliance services in a home automation network indicating that an appliance service is present in a home automation network
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P90/00—Enabling technologies with a potential contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
- Y02P90/02—Total factory control, e.g. smart factories, flexible manufacturing systems [FMS] or integrated manufacturing systems [IMS]
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Quality & Reliability (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Human Computer Interaction (AREA)
- Computer Networks & Wireless Communication (AREA)
- Programmable Controllers (AREA)
- Telephone Function (AREA)
Abstract
Устройство содержит сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей. Новым является то, что клеммные соединители имеют дополнительные клеммы для объединения сигналов в группы с общими потенциалами, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей или обеспечения какого-либо другого функционала УСО. При использовании предлагаемого устройства отпадает необходимость использования в электрошкафу УСО дополнительных устройств и внутришкафного электромонтажа, что снижает трудоемкость проектирования и изготовления, упрощает эксплуатацию и снижает себестоимость конструкции. 1 з.п. ф-лы, 2 ил.
Description
Изобретение относится к области вычислительной техники и может найти применение в устройствах, предназначенных для использования в промышленных системах автоматизации, а именно в программируемых логических контроллерах (ПЛК).
Программируемые логические контроллеры (ПЛК) являются неотъемлемой частью систем автоматизации (СА) технологического оборудования и автоматизированных систем управления технологическими процессами (АСУ ТП). ПЛК в такого рода системах выполняют множество функций: обрабатывают разнообразные аналоговые и дискретные входные электрические сигналы, преобразуют эти данные по заданным алгоритмам, формируют управляющие воздействия и посредством аналоговых и дискретных выходных сигналов выдают их на исполнительные устройства, производят обмен информацией с другими интеллектуальными устройствами с использованием различных коммуникационных протоколов.
Центральным блоком ПЛК является процессор, к которому добавляются обеспечивающие требуемую функциональность компоненты и который программируется на выполнение некой определенной задачи. В распределенных системах управления (РСУ) на базе ПЛК строятся центральные процессорные устройства (ЦПУ) и устройства связи с объектом (УСО).
ЦПУ является вычислительным устройством, которое получает по информационной сети от УСО информацию о состоянии объекта управления, обрабатывает эту информацию по заданному алгоритму управления и возвращает в УСО управляющие воздействия (включает или выключает исполнительные механизмы СА, задает скоростные режимы электроприводов и др.). Таким образом осуществляется автоматическое управление объектом.
ПЛК УСО содержит модули ввода и модули вывода информации и обеспечивает подключение СА к датчикам (давления, температуры, тока, напряжения и др.) и исполнительным механизмам. Назначением модулей ввода является преобразование физических сигналов от датчиков в цифровые коды, которые затем передаются и обрабатываются в ЦПУ. Назначением модулей вывода является обратное преобразование цифровых кодов из ЦПУ в физические сигналы, подающиеся на исполнительные механизмы СА (например, электромагнитные клапаны, магнитные пускатели и др.). Конструктивно УСО и ЦПУ обычно располагаются в металлических электрошкафах. Как правило, кабели, приходящие с объекта управления и с помощью которых к УСО подключаются датчики и исполнительные механизмы, расключаются на объектовые клеммники, устанавливаемые в электрошкафу. Кроме того, в электрошкафу, помимо ПЛК и объектовых клеммников, устанавливаются различные дополнительные устройства, например, устройства защиты от импульсных перенапряжений (УЗИП), промежуточные реле, барьеры искрозащиты (для взрывоопасных производств), предохранители, размыкатели, устройства гальванической развязки и др. На объектовых клеммниках также устанавливаются дополнительные электрические перемычки, объединяющие сигналы с объекта в определенные группы. Для соединения всех вышеперечисленных устройств внутри электрошкафа используются электрические провода.
Таким образом, в СА сигнал с датчика подводится объектовым кабелем до электрошкафа УСО. В электрошкафу этот сигнал подводится к объектовому клеммнику. Далее этот сигнал по внутришкафным электрическим проводам подводится к различным дополнительным устройствам. И только после этого сигнал, также с помощью электрических проводов, подводится к модулю ввода ПЛК УСО. После этого сигнал в модуле преобразуется в цифровой вид и передается по информационной шине в ЦПУ для дальнейшей алгоритмической обработки.
Точно так же после алгоритмической обработки в ЦПУ цифровой сигнал управления передается по информационной шине в модуль вывода ПЛК УСО, и далее посредством внутришкафных электрических проводов этот сигнал подводится к дополнительным устройствам, а затем к объектовым клемникам. От объектовых клеммников этот сигнал посредством объектовых кабелей попадает к исполнительным механизмам.
Такой подход используется во всех современных СА, использующих универсальные ПЛК, такие как Siemens, Omron, Yokogawa и многие другие.
При разработке электрошкафов создается схема подключения объектовых кабелей к клеммникам, схема внутришкафного электромонтажа, конструкция электрошкафа с различными модулями ввода/вывода и дополнительными устройствами. В больших СА таких электрошкафов может быть от единиц до десятков, при этом один электрошкаф, как правило, не похож на другой из-за разного состава сигналов и дополнительных устройств. Таким образом, трудоемкость разработки конструкторской документации для одного электрошкафа получается достаточно высокой.
С такими же сложностями сталкиваются и при изготовлении электрошкафов за счет их неунифицированности, большого объема внутришкафного электромонтажа и последующей проверки и наладки всего электрошкафа в сборе.
Существует довольно много одноплатных ПЛК для организации в электрошкафах УСО ввода-вывода сигналов, но они не содержат всей гаммы дополнительных устройств (ДУ), а следовательно, в УСО требуется установка различных ДУ и использование внутришкафных электрических проводов. Из-за этого невозможна унификация электрошкафа УСО.
Наиболее близким к предлагаемому решению является устройство ввода/вывода сигналов Terminator I/O фирмы AutomationDirect.com, см. сайт www.automationdirect.com. Это устройство представляет из себя модульную систему, которая объединяет в себе функции терминальных блоков и модулей распределенного ввода/вывода. В состав каждой удаленной системы ввода/вывода входят следующие компоненты: источник питания, базовый контроллер, один или несколько модулей ввода/вывода.
Недостатком этого устройства является то, что в нем используются многоканальные модули и их номенклатура и функционал недостаточны для того, чтобы в шкафу УСО исключить использование различных дополнительных устройств (ДУ).
Кроме того, клеммные поля не имеют резервных клемм для дополнительных соединений. Следовательно, в шкафу УСО при использовании контроллера Terminator I/O все равно требуется использование ДУ, а значит требуется и внутришкафной электромонтаж. Кроме того, в связи с тем, что габаритные размеры каждого такого контроллера зависят от количества и состава модулей ввода/вывода, невозможна унификация электрошкафа УСО.
Задачей предлагаемого изобретения является упрощение конструкции электрошкафа УСО, уменьшение трудоемкости сборки и удешевление изделия в целом. Кроме того, существенно упрощается обслуживание такого УСО и его модификация.
Для решения этой задачи предлагаемое устройство связи с объектом (УСО) содержит сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей, отличающееся тем, что для объединения сигналов в группы с общими потенциалами или для разветвления сигналов клеммные соединители имеют дополнительные клеммы, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения требуемого уровня защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей, при этом количество клеммников, выделенных под каждый модуль ввода/вывода, равно девяти.
На фиг.1 прилагаемых чертежей показана схема устройства связи с объектом (УСО);
на фиг.2 - схема модуля ввода/вывода.
Схема УСО содержит базовую печатную плату 1, на которой установлен сетевой модуль 2, одноканальные модули ввода/вывода 3 и объектовые клеммники 4 с разъемными соединителями для подключения модулей ввода/ вывода 3, объектовые кабели 5 и 6. Модуль ввода/вывода 3 содержит установленные последовательно блок защиты от импульсных перенапряжений 7, барьер искрозащиты 8, соединенный с блоком питания 9, аналого-цифровой преобразователь 10, микропроцессор 11, HART-модем 12, соединенный с микропроцессором 11, барьером искрозащиты 8 и аналого-цифровым преобразователем 10.
Устройство работает следующим образом.
Аналоговый сигнал, например, от интеллектуального датчика давления поступает на объектовый клеммник 4 базовой печатной платы 1, затем через разъемный соединитель 13 он поступает в одноканальный модуль ввода 3 на блок защиты от импульсных перенапряжений 7, барьер искрозащиты 8, который запитан от блока питания 9, далее - на аналого-цифровой преобразователь 10 и на HART-модем 12, который выделяет из аналогового сигнала диагностическую информацию о состоянии датчика. Затем оцифрованный сигнал поступает на микропроцессорный блок 12, где происходит программная фильтрация цифрового сигнала. Затем по последовательному интерфейсу обработанная информация передается в сетевой модуль 2.
Таким образом, сигнал из объектового кабеля попадает непосредственно в блок ввода/вывода УСО, в котором производятся все необходимые преобразования с учетом функций каких-либо дополнительных устройств, используемых в УСО, и далее оцифрованная информация передается по информационной шине в ЦПУ, и наоборот, управляющая информация от ЦПУ поступает в блок ввода/вывода УСО и далее после преобразования через объектовые клеммники непосредственно поступает на объектовые кабели.
В данной конструкции отпадает необходимость использования в электрошкафу УСО дополнительных устройств и внутришкафного электромонтажа. Схемотехника и номенклатура таких модулей ввода/вывода такова, что позволяет перекрыть всю возможную номенклатуру дополнительных устройств, используемых в УСО. Конструкция и габариты таких блоков ввода/вывода УСО стандартизована, и меняется только набор модулей ввода/вывода в зависимости от состава сигналов СА в подключаемых объектовых кабелях.
Конструкция электрошкафа УСО на базе стандартизованных блоков ввода/вывода также является стандартизованной, а это значит, что затраты на разработку и изготовление такого электрошкафа сокращается в 5…10 раз по сравнению с электрошкафом, построенным на базе универсальных ПЛК.
Эксплуатация таких стандартизованных электрошкафов УСО также существенно упрощается. Модернизация электрошкафов УСО осуществляется за счет установки в резервные места электрошкафа дополнительных блоков ввода/вывода.
Claims (2)
1. Устройство связи с объектом (УСО), содержащее сетевой модуль, многофункциональные малоканальные (одно-, двух- и трехканальные) модули ввода/вывода, базовую печатную плату с установленными на ней разъемными соединителями для подключения модулей и клеммными соединителями для подключения объектовых кабелей, отличающееся тем, что для объединения сигналов в группы с общими потенциалами клеммные соединители имеют дополнительные клеммы, а многофункциональные модули ввода/вывода дополнительно содержат функциональные устройства для обеспечения требуемого уровня защиты как самих модулей ввода/вывода, так и подключенного к ним объектового оборудования от возможных воздействий превышающих максимально допустимые значения напряжений и токов, а также для обеспечения контроля целостности цепей подключенных объектовых кабелей.
2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что количество клеммников, выделенных под каждый модуль ввода/вывода, равно девяти.
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151389/12A RU2600715C2 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Устройство связи с объектом |
| PCT/RU2015/000263 WO2016099322A1 (ru) | 2014-12-18 | 2015-04-23 | Устройство связи с объектом |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2014151389/12A RU2600715C2 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Устройство связи с объектом |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2014151389A RU2014151389A (ru) | 2016-07-10 |
| RU2600715C2 true RU2600715C2 (ru) | 2016-10-27 |
Family
ID=56127041
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2014151389/12A RU2600715C2 (ru) | 2014-12-18 | 2014-12-18 | Устройство связи с объектом |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2600715C2 (ru) |
| WO (1) | WO2016099322A1 (ru) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020180579A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-12-05 | Tatsuji Nagaoka | Electronic device remote control method and electronic device management facility |
| RU2434270C2 (ru) * | 2006-11-09 | 2011-11-20 | Роузмаунт, Инк. | Блок (варианты) и способ сопряжения для обмена информацией между компьютером и полевым прибором |
| RU2519909C2 (ru) * | 2009-12-08 | 2014-06-20 | Абб Текнолоджи Аг | Модуль ввода/вывода |
| RU2576975C1 (ru) * | 2014-10-31 | 2016-03-10 | Валерий Маркович Лагускер | Система релейной защиты, контроля и управления электротехническим оборудованием |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10158948A1 (de) * | 2001-12-03 | 2003-06-12 | Wago Verwaltungs Gmbh | Sammelanschluss für elektr. Verteileranlagen |
| RU72515U1 (ru) * | 2007-12-12 | 2008-04-20 | Федеральное государственное унитарное предприятие федеральный научно-производственный центр "Научно-исследовательский институт измерительных систем им. Ю.Е. Седакова" | Система автоматического управления газоперекачивающим агрегатом |
| RU115939U1 (ru) * | 2011-12-07 | 2012-05-10 | Открытое акционерное общество научно-исследовательский институт теплоэнергетического приборостроения "НИИТеплоприбор" | Многоцелевой контроллер ремиконт р-400 |
-
2014
- 2014-12-18 RU RU2014151389/12A patent/RU2600715C2/ru active IP Right Revival
-
2015
- 2015-04-23 WO PCT/RU2015/000263 patent/WO2016099322A1/ru active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20020180579A1 (en) * | 2000-09-27 | 2002-12-05 | Tatsuji Nagaoka | Electronic device remote control method and electronic device management facility |
| RU2434270C2 (ru) * | 2006-11-09 | 2011-11-20 | Роузмаунт, Инк. | Блок (варианты) и способ сопряжения для обмена информацией между компьютером и полевым прибором |
| RU2519909C2 (ru) * | 2009-12-08 | 2014-06-20 | Абб Текнолоджи Аг | Модуль ввода/вывода |
| RU2576975C1 (ru) * | 2014-10-31 | 2016-03-10 | Валерий Маркович Лагускер | Система релейной защиты, контроля и управления электротехническим оборудованием |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2016099322A1 (ru) | 2016-06-23 |
| RU2014151389A (ru) | 2016-07-10 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7322842B2 (en) | Modular plug connector | |
| CN107112750B (zh) | 远程终端单元硬件架构 | |
| US6275881B1 (en) | Device for inherently safe signal matching | |
| CN106200425B (zh) | 片输入/输出现场电力母线中断器 | |
| US20050130459A1 (en) | Configurable connectorized I/O system | |
| CN102640388B (zh) | I/o模块 | |
| RU171436U1 (ru) | Программируемый логический контроллер для территориально-распределенной системы управления | |
| EP3149550A1 (en) | Universal i/o signal interposer system | |
| US20150250025A1 (en) | Power module and interface module for a heating controller and/or regulator and a modular system for heating control and/or regulation | |
| ZA200507053B (en) | Low-voltage module | |
| US20160239007A1 (en) | Rugged remote universal input/output system | |
| DE10135980C1 (de) | Anordnung zum Anschluß von dezentral und prozessnah angeordneten Feldgeräten an eine entfernte zentrale Einrichtung | |
| US7617011B2 (en) | Automation system | |
| EP3360399A1 (en) | A valve manifold serially mounted to a distributed control system assembly | |
| KR20170082713A (ko) | Ｐｌｃ기반 필드버스 실습장비 | |
| CN102375428A (zh) | 用于可编程逻辑控制器的模拟输入组件 | |
| RU2600715C2 (ru) | Устройство связи с объектом | |
| CA2892226A1 (en) | Load center including circuit breaker position sensing circuit | |
| SE466931B (sv) | Processanpassningssystem | |
| RU195051U1 (ru) | Программируемый логический контроллер | |
| US7112073B2 (en) | Electrical connector | |
| CN105573513B (zh) | 用于人机对话系统的控制模块 | |
| CN104133787B (zh) | 具有第一外围设备和第二外围设备的装置 | |
| CN102902214B (zh) | 一种电液智能分布式控制器 | |
| RU2801738C1 (ru) | Система управления машиной блочно-модульного построения |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20161219 |
|
| NF4A | Reinstatement of patent |
Effective date: 20180723 |