一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统的制作方法

本实用新型涉及物联网领域，具体的说是一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统。

背景技术：

近年来，随着工业4.0概念的提出，物联网的应用逐渐成为一种趋势。目前国内大功率整流电源行业尚未出现成熟的基于物联网的数字控制系统。传统的电源控制系统往往采用模拟控制系统或半数字式控制系统，其设备监控也只采用电缆或者光纤布线，客户只有在工厂中控室内才可以和设备交互。为提高产品竞争力，提高工业整流电源的控制精度和稳定性，满足客户日益增多的多样化需求，增加人与设备交互的实时性与方便性，解决现场运行设备的远程信息共享，获得设备关键技术数据的采集，从而有利于设备的远程维护和性能升级，减少设备维护成本，方便取得产品升级所需的大量技术性数据，因此，亟需一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统。

技术实现要素：

本实用新型所要解决的技术问题是：提供一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统。

解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统，其特征在于：所述的工业整流电源数字控制系统由感知层、控制层、网络层和应用层组成；

所述感知层能够采集受控工业整流电源的运行数据；

所述控制层包括控制板，所述控制板设有第一控制器、第一CAN通讯电路、PWM触发电路和用于为所述控制板供电的第一供电电路，所述第一控制器连接所述第一CAN通讯电路，所述第一CAN通讯电路通过CAN总线连接所述感知层，所述第一控制器的输出端连接所述PWM触发电路的控制端，所述PWM触发电路的PWM信号输出端连接所述受控工业整流电源的整流桥控制端；

所述网络层包括协议转换通讯板和物联网云网关，所述协议转换通讯板能够实现基于CAN通讯协议的通讯数据与基于modbus tcp协议的通讯数据之间的转换，所述协议转换通讯板的CAN通讯端连接所述CAN总线，所述协议转换通讯板的TCP通讯端连接所述物联网云网关；

所述应用层包括若干台终端设备；每一台所述终端设备和所述物联网云网关之间均能通过接入同一个云服务器实现通讯。

作为本实用新型的优选实施方式：所述的控制板还设有Modbus通讯电路和网口通讯电路，所述Modbus通讯电路和网口通讯电路分别与所述第一控制器连接。

作为本实用新型的优选实施方式：所述物联网云网关通过4G网络通讯、WiFi无线通讯和有线网口通讯中的任意一种方式接入所述云服务器。

作为本实用新型的优选实施方式：所述应用层所设置的终端设备包含手机、平板电脑、计算机中的一种或多种。

作为本实用新型的优选实施方式：所述感知层包括分布式模拟量采集板；所述分布式模拟量采集板设有若干个传感器、模拟量接口电路、第二控制器、第二CAN通讯电路和用于为所述分布式模拟量采集板供电的第二供电电路，每一个所述传感器的输出端均通过所述模拟量接口电路连接所述第二控制器，所述模拟量接口电路能够将输入的模拟量信号转换为数字信号输出，所述第二控制器连接所述第二CAN通讯电路，所述第二CAN通讯电路连接所述CAN总线；其中，所述传感器包括输出电压采集电路和输出电流采集电路，该输出电压采集电路和输出电流采集电路能够分别采集所述受控工业整流电源的输出电压信号和输出电流信号。

作为本实用新型的优选实施方式：所述分布式模拟量采集板的传感器还包括进水水温传感器、出水水温传感器、进水水压传感器、出水水压传感器、水流量传感器、桥臂电流采集电路中的一者或多者，所述进水水温传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的进水水温，所述出水水温传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水出水管的出水水温，所述进水水压传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的进水水压，所述出水水压传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水出水管的出水水压，所述水流量传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的水流量，所述桥臂电流采集电路能够采集所述受控工业整流电源的整流桥的桥臂电流信号。

作为本实用新型的优选实施方式：所述感知层还包括分布式开关量采集板；所述分布式开关量采集板设有开关量接口电路、第三控制器、第三CAN通讯电路和用于为所述分布式开关量采集板供电的第三供电电路，所述开关量接口电路的输出端连接所述第三控制器，所述开关量接口电路能够将其接入的每一个开关量信号输出给所述第三控制器，所述第三控制器连接所述第三CAN通讯电路，所述第三CAN通讯电路连接所述CAN总线；其中，所述开关量接口电路所接入的开关量信号包括所述受控工业整流电源的变压器超温故障状态信号、母排超温故障状态信号、熔断器熔断状态信号、水压过低故障状态信号、水温过高故障状态信号、进线高压开关分合状态信号、风机启停状态信号和MOS管超温故障状态信号中的一者或多者。

作为本实用新型的优选实施方式：所述感知层还包括分布式开关量输出板；所述分布式开关量输出板设有第四CAN通讯电路、第四控制器、继电器电路和用于为所述分布式开关量输出板供电的第四供电电路，所述第四控制器连接所述第四CAN通讯电路，所述第四CAN通讯电路连接所述CAN总线，所述继电器电路设有若干个继电器，所述第四控制器连接每一个所述继电器的控制端，所述第四控制器能够通过所述第四CAN通讯电路接收开关量控制信号，且所述第四控制器能够按照接收到的开关量控制信号分别控制每一个所述继电器的开合闸。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

第一，本实用新型为工业整流电源实现了数字控制系统的物联网接入，为工业整流电源的远程信息共享以及远程控制提供了硬件基础。

第二，本实用新型的工业整流电源数字控制系统设有分布式模拟量采集板和分布式开关量采集板，能够对工业整流电源的开关量运行数据和模拟量运行数据进行较为全面的采集，使得工业整流电源的远程信息共享更为全面。

附图说明

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细说明：

图1为本实用新型的工业整流电源数字控制系统的电路原理框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步说明：

实施例一

如图1所示，本实用新型公开的是一种基于物联网的工业整流电源数字控制系统，由感知层、控制层、网络层和应用层组成；

所述感知层能够采集受控工业整流电源的运行数据；

所述控制层包括控制板，所述控制板设有第一控制器、第一CAN通讯电路、PWM触发电路和用于为所述控制板供电的第一供电电路，所述第一控制器连接所述第一CAN通讯电路，所述第一CAN通讯电路通过CAN总线连接所述感知层，所述第一控制器的输出端连接所述PWM触发电路的控制端，所述PWM触发电路的PWM信号输出端连接所述受控工业整流电源的整流桥控制端；从而，第一控制器能够通过所述第一CAN通讯电路接收所述感知层采集到的运行数据，进行PID控制计算后产生控制信号，控制PWM触发电路输出相应的PWM信号，以驱动受控工业整流电源的整流桥按相应的方式工作，其中，现有技术中存在多种工业整流电源的PID控制算法，在此不再赘述。

所述网络层包括协议转换通讯板和物联网云网关，所述协议转换通讯板能够实现基于CAN通讯协议的通讯数据与基于modbus tcp协议的通讯数据之间的转换，所述协议转换通讯板的CAN通讯端连接所述CAN总线，所述协议转换通讯板的TCP通讯端连接所述物联网云网关；

所述应用层包括若干台终端设备；每一台所述终端设备和所述物联网云网关之间均能通过接入同一个云服务器实现通讯。

从而，一方面，所述感知层采集的运行数据以及所述第一控制器对受控工业整流电源的控制参数能够通过所述网络层上传到所述云服务器，使得所述终端设备能够从所述云服务器下载相关的数据，令使用者能够通过终端设备方便的查看受控工业整流电源的运行信息，以实现对受控工业整流电源的运行数据和控制参数的远程信息共享；另一方面，所述终端设备也能够向所述云服务器上传控制指令，使得该控制指令通过所述网络层发送给所述第一控制器，令使用者能够方便的通过终端设备修改受控工业整流电源的控制参数，以实现对受控工业整流电源的远程控制；因此，本实用新型为工业整流电源实现了数字控制系统的物联网接入，为工业整流电源的远程信息共享以及远程控制提供了硬件基础，能够增强受控工业整流电源人机交互的实时性与方便性，有利于设备的远程维护和性能升级，减少设备维护成本。

实施例二

在上述实施例一的基础上，本实施例二还采用了以下优选的结构：

所述的控制板还设有Modbus通讯电路和网口通讯电路，所述Modbus通讯电路和网口通讯电路分别与所述第一控制器连接。从而，除了第一CAN通讯电路，第一控制器还可以通过Modbus通讯电路或网口通讯电路与外部设备进行通讯，以便于使用者用所述外部设备对所述第一控制器的控制参数进行修改。

实施例三

在上述实施例一或实施例二的基础上，本实施例三还采用了以下优选的结构：

所述物联网云网关通过4G网络通讯、WiFi无线通讯和有线网口通讯中的任意一种方式接入所述云服务器。

实施例四

在上述实施例一至实施例三中任意一个实施例的基础上，本实施例四还采用了以下优选的结构：

所述应用层所设置的终端设备包含手机、平板电脑、计算机中的一种或多种。

实施例五

在上述实施例一至实施例四中任意一个实施例的基础上，本实施例五还采用了以下优选的结构：

所述感知层包括分布式模拟量采集板；所述分布式模拟量采集板设有若干个传感器、模拟量接口电路、第二控制器、第二CAN通讯电路和用于为所述分布式模拟量采集板供电的第二供电电路，每一个所述传感器的输出端均通过所述模拟量接口电路连接所述第二控制器，所述模拟量接口电路能够将输入的模拟量信号转换为数字信号输出，所述第二控制器连接所述第二CAN通讯电路，所述第二CAN通讯电路连接所述CAN总线；其中，所述传感器包括输出电压采集电路和输出电流采集电路，该输出电压采集电路和输出电流采集电路能够分别采集所述受控工业整流电源的输出电压信号和输出电流信号，即：所述感知层所采集的运行数据包括所述受控工业整流电源的输出电压信号和输出电流信号。

实施例六

在上述实施例五的基础上，本实施例六还采用了以下优选的结构：

所述分布式模拟量采集板的传感器还包括进水水温传感器、出水水温传感器、进水水压传感器、出水水压传感器、水流量传感器、桥臂电流采集电路中的一者或多者，所述进水水温传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的进水水温，所述出水水温传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水出水管的出水水温，所述进水水压传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的进水水压，所述出水水压传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水出水管的出水水压，所述水流量传感器能够采集所述受控工业整流电源的冷却水进水管的水流量，所述桥臂电流采集电路能够采集所述受控工业整流电源的整流桥的桥臂电流信号；即：所述感知层所采集的运行数据还包括所述受控工业整流电源的进水水温、出水水温、进水水压、出水水压、水流量和桥臂电流信号中的一者或多者。

实施例七

在上述实施例一至实施例六中任意一个实施例的基础上，本实施例七还采用了以下优选的结构：

所述感知层还包括分布式开关量采集板；所述分布式开关量采集板设有开关量接口电路、第三控制器、第三CAN通讯电路和用于为所述分布式开关量采集板供电的第三供电电路，所述开关量接口电路的输出端连接所述第三控制器，所述开关量接口电路能够将其接入的每一个开关量信号输出给所述第三控制器，所述第三控制器连接所述第三CAN通讯电路，所述第三CAN通讯电路连接所述CAN总线；其中，所述开关量接口电路所接入的开关量信号包括所述受控工业整流电源的变压器超温故障状态信号、母排超温故障状态信号、熔断器熔断状态信号、水压过低故障状态信号、水温过高故障状态信号、进线高压开关分合状态信号、风机启停状态信号和MOS管超温故障状态信号中的一者或多者，所述变压器超温故障状态信号表示所述受控工业整流电源的变压器是否发生超温故障，所述母排超温故障状态信号表示所述受控工业整流电源的母排是否发生超温故障，所述熔断器熔断状态信号表示所述受控工业整流电源的熔断器是否处于熔断状态，所述水压过低故障状态信号表示所述受控工业整流电源是否发生冷却水进水水压过低的故障，所述水温过高故障状态信号表示所述受控工业整流电源是否发生冷却水进水水温过高的故障，所述进线高压开关分合状态信号表示所述受控工业整流电源的进线高压开关是否处于合闸状态，所述风机启停状态信号表示所述受控工业整流电源的风机是否处于启动状态，所述MOS管超温故障状态信号表示所述受控工业整流电源是否发生MOS管超温的故障，即：所述感知层所采集的运行数据还包括所述受控工业整流电源的变压器超温故障状态信号、母排超温故障状态信号、熔断器熔断状态信号、水压过低故障状态信号、水温过高故障状态信号、进线高压开关分合状态信号、风机启停状态信号和MOS管超温故障状态信号中的一者或多者。

实施例八

在上述实施例一至实施例七中任意一个实施例的基础上，本实施例八还采用了以下优选的结构：

所述感知层还包括分布式开关量输出板；所述分布式开关量输出板设有第四CAN通讯电路、第四控制器、继电器电路和用于为所述分布式开关量输出板供电的第四供电电路，所述第四控制器连接所述第四CAN通讯电路，所述第四CAN通讯电路连接所述CAN总线，所述继电器电路设有若干个继电器，所述第四控制器连接每一个所述继电器的控制端，所述第四控制器能够通过所述第四CAN通讯电路接收开关量控制信号，且所述第四控制器能够按照接收到的开关量控制信号分别控制每一个所述继电器的开合闸。从而，通过继电器电路中各个继电器的开合闸状态，本实用新型的工业整流电源数字控制系统能够向外部设备输出所述受控工业整流电源的状态，如：故障状态、进线合闸状态、进线跳闸状态、有载开关升档状态、有载开关降档状态、设备运行指示状态等。

另外，所述控制板的第一控制器、所述分布式模拟量采集板的第二控制器、所述分布式开关量采集板的第三控制器、所述分布式开关量输出板的第四控制器均优选采用STM32单片机系统。

本实用新型不局限于上述具体实施方式，根据上述内容，按照本领域的普通技术知识和惯用手段，在不脱离本实用新型上述基本技术思想前提下，本实用新型还可以做出其它多种形式的等效修改、替换或变更，均落在本实用新型的保护范围之中。