基于模块化技术的矿用本安型控制器及控制方法
【专利摘要】本发明涉及矿用本安型电气设备，具体涉及一种基于模块化技术的矿用本安型控制器，包括背板，背板上设有通信模块插槽和若干功能模块插槽，通信模块插槽上插有通信模块，通信模块通过CANBUS接口和RS-485接口连接至远程主机，若干功能模块插槽插有不同的功能模块，通信模块与各个功能模块之间分别为SPI通信连接，可根据不同应用情况需要的接口种类和接口数量不同，灵活配置不同的功能模块，仅需更换插槽中的模块就可以改变控制器的功能，提高产品的兼容性，使一个产品能够适合更多的应用场合，现场更改和维护都比较方便，大大降低了成本。
【专利说明】基于模块化技术的矿用本安型控制器及控制方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及矿用本安型电气设备，具体涉及一种基于模块化技术的矿用本安型控制器及控制方法。
【背景技术】
[0002]矿用本安型控制器为矿用本安型电气设备，适用于煤矿井下有瓦斯、煤尘爆炸危险的环境，用于检测开关量/模拟量输入信号、电阻信号，并输出无源开关量信号、模拟量信号，在煤矿生产中，不同应用情况需要的接口种类和接口数量不同，在以往设计产品时，往往根据具体的需求进行控制器的设计，造成了控制器不能通用，型号多，品种杂，无法实现产品的兼容。
【发明内容】
[0003]本发明的目的是提供一种基于模块化技术的矿用本安型控制器，该控制器可以根据具体的应用需求，灵活配置不同的功能模块，仅需更换插槽中的模块就可以改变控制器的功能，现场更改和维护都比较方便。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:基于模块化技术的矿用本安型控制器，包括背板，背板上设有通信模块插槽和若干功能模块插槽，通信模块插槽上插有通信模块，通信模块通过CANBUS接口和RS-485接口连接至远程主机，若干功能模块插槽插有功能模块，通信模块与各个功能模块之间分别为SPI通信连接。
[0005]所述的功能模块的位置不限。
[0006]所述的功能模块插槽为6个，分别插有显示模块、具有8路开关量输入检测的8DI模块、具有4路继电器节点输出的4D0模块、具有4路4?20mA电流信号检测电路的4AI模块、可输出4路4?20mA电流信号的4A0模块和具有8路PT100温度电阻测量电路的8PT模块。
[0007]本发明的工作原理为，当设备上电时，各模块独立进行初始化并检测电源状态是否正常，对系统进行自检，通信模块具有状态指示灯，能够指示电源状态、模块通信状态和模块故障状态。通信模块与功能模块之间采用主从的通信方式，初始化过程中，通信模块依次巡检各个功能模块，获取每个插槽的模块类型并记录的内存中形成映射关系。当上位机进行控制时，通过内部映射关系进行输入检测和输出控制。每个功能模块均进行自检，对端口状态和通信状态进行监控，可随时上报故障信息。
[0008]基于模块化技术的矿用本安型控制器控制方法，所述控制方法包含有:(a)当控制器上电后，通信模块和各个功能模块独立进行初始化并检测电源状态是否正常，对系统进行自检；(b)通信模块与功能模块之间采用SPI总线进行通信；(C)初始化过程中，通信模块依次巡检各个功能模块，获取每个功能模块插槽的模块类型并记录在内存中，模块类型与记录的内存形成映射关系；(d)当远程主机进行控制时，通过内部映射关系进行输入检测和输出控制。[0009]采用了上述技术方案，本发明基于模块化技术的矿用本安型控制器及控制方法采用了模块化技术，在煤矿生产中，可根据不同应用情况需要的接口种类和接口数量不同，灵活配置不同的功能模块，仅需更换插槽中的模块就可以改变控制器的功能，提高产品的兼容性，使一个产品能够适合更多的应用场合，现场更改和维护都比较方便，大大降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]图1为本发明的原理框图。
[0011]图2为本发明具体实施例的原理框图。
[0012]其中，I为远程主机，2为通信模块插槽，3为功能模块插槽，4为通信模块，5为功能模块，51为显示模块，511为液晶屏组件，52为8DI模块，53为4D0模块，54为4AI模块，55为4A0模块，56为8PT模块，6为背板。
【具体实施方式】
[0013]参照图1和图2，基于模块化技术的矿用本安型控制器，包括背板6，背板6上设有通信模块插槽2和7个功能模块插槽3，通信模块插槽2上插有通信模块4，通信模块4通过CANBUS接口和RS-485接口连接至远程主机1，7个功能模块插槽3分别插有显示模块51、具有8路开关量输入检测的8DI模块52、具有4路继电器节点输出的4D0模块53、具有4路4~20mA电流信号检测电路的4AI模块54、可输出4路4~20mA电流信号的4A0模块55和具有8路PT100温度电阻测量电路的8PT模块56，通信模块4与各个功能模块5之间分别为SPI通信连接。所述显示模块51连接有液晶屏组件511。SPI是串行外设接口的缩写，SPI，是一种高速的，全双工，同步的通信总线，并且在芯片的管脚上只占用四根线，节约了芯片的管脚，同时为PCB的布局上节省空间，提供方便。本控制器可设有钣金外壳对其进行保护。SPI是一种串行串行同步通讯协议，由一个主设备和一个或多个从设备组成，主设备启动一个与从设备的同步通讯，从而完成数据的交换。
[0014]本控制器的主要技术指标有:工作电源:(a)额定工作电压:U1 = 18VDC ;工作电流:11 ^ 150mA ； (b)额定工作电压:U2 = 18VDC ;工作电流:12 ^ 300mA。输入输出信号:(a)8路无源接点型开关量信号输入:外接电阻不小于90kQ时对应逻辑“0”，外接电阻不大于500Ω时对应逻辑“I”.其中第四和第五路可通过拨码和跳线配置为频率量输入，范围为200Hz~1000Hz，高电平≥3V，低电平兰0.5V，脉冲宽度≥0.3ms ； (b) 4路无源继电器输出:接点容量DC24V/0.3A (阻性负载)，接触电阻=0.5 Ω ; (c) 4路4mA-20mA电流型模拟量输入，输入回路采样阻抗50 Ω~150 Ω ； (d) 4路4mA-20mA电流型模拟量输出，负载阻抗O~350 Ω ;(e) 8路PT100电阻检测:测量范围为100.00 Ω~161.05 Ω ;(f)模拟量输入输出处理误差:±2% (F.S)。
[0015]本控制器的传输接口:RS485通信:(a)传输口路数:1路；(b)传输方式:主从式，异步，半双工，RS-485 ； (c)传输速率:4800bps，9600bps (通过软件设置)；(d)最大传输距离:2km(MHYVRP传输电缆，导线截面积1.5mm2) ； (e)信号工作电压峰峰值:2V~12V。CAN通信:(a)传输口路数:1路；(b)传输方式:半双工，CAN ； (c)传输速率:20kbps, 50kbps (通过拨码设置)；(d)最大传输距离:500m(MHYVRP传输电缆，导线截面积1.5mm2) ； (e)传输信号工作电压峰峰值:iv?5V。
[0016]本控制器主要用于检测本安开关量/模拟量输入，PT100电阻输入，并对外输出本安开关量，4mA-20mA模拟量，他米用了 8路开关量输入，4路开关量输出，4路模拟量输入，4路模拟量输出以及8路PT100电阻信号输入。本控制器一般安装在机头机电比较集中的地方，在其他需要控制或有模拟量、开关量输入的地方，安装时，可将其悬挂在所控设备的侧部。
【权利要求】
1.基于模块化技术的矿用本安型控制器，其特征在于:包括背板，背板上设有通信模块插槽和若干功能模块插槽，通信模块插槽上插有通信模块，通信模块通过CANBUS接口和RS-485接口连接至远程主机，若干功能模块插槽插有功能模块，通信模块与各个功能模块之间分别为SPI通信连接。
2.根据权利要求1所述的基于模块化技术的矿用本安型控制器，其特征在于:所述的功能模块的位置不限。
3.基于模块化技术的矿用本安型控制器控制方法，其特征在于:所述控制方法包含有:(a)当控制器上电后，通信模块和各个功能模块独立进行初始化，进行自检，通信模块并且检测电源状态是否正常，检测模块之间的通信状态和检测模块故障状态；(b)通信模块与功能模块之间采用SPI总线进行通信；(C)初始化过程中，通信模块依次巡检各个功能模块，获取每个功能模块插槽的模块类型并记录在内存中，模块类型与记录的内存形成映射关系；(d)当远程主机进行控制时，通过模块类型与记录的内存的映射关系进行输入检测和输出控制。
【文档编号】G05B19/042GK103984271SQ201410239559
【公开日】2014年8月13日 申请日期:2014年5月30日 优先权日:2014年5月30日
【发明者】张春树, 徐万里, 王建中, 张钢岭, 谭韦君, 曲磬, 井锋 申请人:常州联力自动化科技有限公司