一种电气联网控制的方法与流程

本发明涉及一种电气联网控制的方法，主要用于冶金钢铁企业中对传统的继电器、接触器控制系统，从电磁站的配电盘箱到生产现场的操作开关进行的电气连接控制，属于冶金钢铁行业的电气控制及网络通讯领域。

背景技术：

在冶金钢铁企业有许多生产设备的电气传动仍然采用传统的继电器、接触器控制系统，这些电气控制系统一般都安装在电磁站的配电柜中，对每台生产设备的操作控制，都需要从每台设备的配电柜中引出多芯控制电缆并通过电缆沟或穿线管等布线到生产现场的操作台，再与操作台相应生产设备的操作开关进行配线连接。在现实生产中，由于生产现场的工况环境复杂，比如，由于导电粉尘大、漏水或高温老化等原因，常会造成电缆断路、短路、接地或漏电等情况，再加上这些控制电缆的工作电压多为交流220伏或380伏的高压，一旦发生电缆漏电、短路或接地等故障，常会造成电缆烧损，甚至会给周围的人身及设备带来危害。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种不需要对电磁站内传统的继电器、接触器控制系统作任何改动，用一根符合RS485通信规约的两芯信号电缆连接，能够同时控制三台生产设备的电气联网控制的方法。

本发明的技术方案如下：

设置一台主站装置和一台从站装置，主站装置和从站装置各自以一个单片机为核心，能够控制三台生产设备，主站装置安装在生产现场的操作台上，从站装置安装在电磁站内，主站装置与从站装置之间由一根符合RS485通信规约、工作电压为直流5V的两芯信号电缆进行电气连接；主站装置设计用于连接三台生产设备操作开关的输入接口，这些接口由接线端子、光电隔离单元和单片机的输入口构成；从站装置设计用于操作电磁站内的三台继电器、接触器控制系统的输出接口，这些接口由单片机输出口、光电隔离单元、中间继电器和接线端子构成；主站装置与操作台相应生产设备的操作开关进行电气连接，每台设备的控制命令由操作开关输入到主站装置；电磁站内的三台继电器、接触器控制系统与从站装置相应的接线端子进行连接；通过对主站装置的单片机进行编程，设置主站装置的MODBUS RTU通讯处理功能块，以实现将操作开关的控制命令通过MODBUS网发送给电磁站中的从站装置；通过对从站装置的单片机进行编程，设置从站装置的MODBUS RTU通讯处理功能块，以实现从MODBUS网接收主站装置发送来的设备控制命令，并通过编程，实现对继电器、接触器控制系统进行启动或停止的电气操作。

本发明的优点是：使用本发明的方法，每套主站装置和从站装置可从电磁站到生产现场操作开关的电气连接由原先三台设备需用三根多芯的控制电缆，变为由一根符合RS485通信规约，工作电压为直流5V的两芯信号电缆替代。使用本发明的方法，不需要对电磁站内传统的继电器、接触器控制系统作任何改动，只需将原先用于连接生产现场操作开关的接线端子与本发明从站装置对应的接线端子连接即可。本发明的方法与传统的电气连接方式相比不仅杜绝了电缆烧损，还具有控制可靠、电缆的使用量和采购成本少、电缆布线的工作量和施工成本低、使用安全可靠等优点。

附图说明

图1 为控制电动机单向运转的传统的继电器接触器控制系统电气原理图；

图2为三台传统的继电器接触器控制系统与生产现场操作开关的电气连接示意图；

图3为本发明的方法中的电气连接示意图；

图4为本发明的方法中从站装置电气原理框图；

图5为本发明主站装置电气原理框图；

图6为本发明的系统工作流程图。

具体实施方式

实施例：

在实际生产中，传统的继电器、接触器控制系统有控制电动机单向运转、控制电动机正反向运转、Y-△启动控制等多种控制系统，这些控制系统与本发明中的从站装置的电气连接方式基本相同，在本实施例中仅以一个控制电动机单向运转的继电器、接触器控制系统为例进行说明。另外，在实际生产中，现场操作台使用的操控器件有按钮开关、万能转换开关、主令控制器等多种操控器件，这些操控器件与本发明中主站装置的电气连接方式基本相同，在本实施例中仅以按钮开关为例进行说明。

如图1所示，为控制电动机单向运转的传统的继电器、接触器控制系统电气原理图，其中，S1和S2是安装在生产现场操作台的按钮开关，S1是常开按钮，用于电动机启动控制，S2是常闭按钮，用于电动机的停止控制；电动机M1安装到生产现场；其它，动力接触器KM1、过热继电器F1及一些连锁接点、配线等安装在电磁站的配电柜中。由图1可知，从电磁站的继电器、接触器控制系统到生产现场操作台的按钮开关，需用一根三芯交流220V工作电压的控制电缆进行连接。

如图2所示，为三台传统的继电器、接触器控制系统与生产现场操作台的按钮开关进行电气连接的示意图，由图2可知，三台传统的继电器接触器控制系统与生产现场操作台的三台设备的按钮开关进行电气连接时，需用三根三芯工作电压为交流220V的控制电缆进行连接。

如图3所示，为本发明中主站装置和从站装置与三台传统的继电器、接触器控制系统进行电气连接的示意图，由图可知，本发明从站装置安装在电磁站的配电柜中，三台继电器、接触器控制控制系统，原先与生产现场的按钮开关直接进行的电气连接，现在改为，就近与本发明中的从站装置相应的接线端子进行连接；本发明中主站装置安装在生产现场的操作台，操作台中用于操控三台生产设备的按钮开关就近与本发明中的主站装置相应的接线端子进行电气连接；由图3可知，在本发明中电磁站内的从站装置与生产现场操作台的主站装置之间通过一根符合RS485通信规约，工作电压为直流5V的两芯信号电缆进行电气连接。

如图4所示，为本发明中的从站装置电气原理框图。结合图4，本发明从站装置由开关电源，单片机，三个光电隔离单元，MAX485通信芯片、DB9通讯连接器，K1～K6六个中间继电器及接线端子构成。开关电源为单片机、光电隔离单元、MAX485通信芯片及中间继电器等提供直流工作电源；MAX485通信芯片分别与单片机的串行通讯口及DB9通讯连接器连接，构成RS485通讯协议的底层硬件，用于与主站装置进行通讯连接。K1～K6六个中间继电器的线圈分别与光电隔离单元的输出端连接，光电隔离单元的输入端与单片机的输出口连接；选取K1～K6六个中间继电器的常开点及常闭点连接到相应的接线端子上，并对接线端子分组编号，用于对三台继电器、接触器控制系统进行电气操作。

如图5所示，为本发明中的主站装置电气原理框图。结合图5，本发明主站装置由开关电源，单片机，三个光电隔离单元，MAX485通信芯片、DB9通讯连接器及接线端子等构成。开关电源为单片机、光电隔离单元、MAX485通信芯片及按钮开关的开关量输入提供直流工作电源；MAX48通信5芯片分别与单片机的串行通讯口及DB9通讯连接器连接，构成RS485通讯协议的底层硬件，用于与从站装置进行通讯连接；光电隔离单元的输出端与单片机的输入口连接，光电隔离单元的输入端与接线端子连接，对接线端子进行分组编号，实现将三台设备按钮开关的动作信号通过相应的接线端子输入到主站装置。

图6为本发明的系统工作流程图，结合图6，本发明系统工作的流程为：操作台的主站装置上电，执行初始化程序，清除操作开关的读取缓存单元，对MODBUS RTU通讯处理功能块置初始值；电磁站的从站装置上电，执行初始化程序，对继电器的输出置初值，并对MODBUS RTU通讯处理功能块置初始值；操作台的操作人员操控三台设备的按钮开关，进行三台设备的启动或停止操作；主站装置通过编程，对操作开关输入的操控命令进行读取、缓存，并以设定的数据格式，将该操控命令通过MODBUS RTU通讯处理功能块发送给电磁站的从站装置；从站装置通过编程，运行MODBUS RTU通讯处理功能块，接收并缓存主站装置发送来的对三台设备的控制命令，运行设备启停控制功能块，分别执行三台设备的启停控制逻辑，实现对三台生产设备的继电器、接触器控制系统进行启动或停止的电气操作。