DCS控制系统电源及DCS控制系统的制作方法

本发明涉及电源的技术领域，特别是涉及一种dcs控制系统电源及dcs控制系统。

背景技术：

分布式控制系统(distributedcontrolsystem，dcs)又称为集散控制系统，是相对于集中式控制系统而言的一种新型计算机控制系统，它是在集中式控制系统的基础上发展、演变而来的。dcs是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通讯网络为纽带的多级计算机系统，综合了计算机、通讯、显示和控制等4c技术，其基本思想是分散控制、集中操作、分级管理、配置灵活以及组态方便。

dcs控制系统的网络架构从上至下由管理网(mnet)、系统网(snet)、控制网(cnet)三层构成。管理网为可选网络层，用于和厂级生产管理系统如mes(manufacturingexecutionsystem，制造执行系统)、第三方管理软件等进行通讯，并可通过internet实现安全的信息发布，实现数据的高级管理和共享。系统网连接所有工程师站、操作员站、数据服务器等操作节点，在操作节点间传输历史数据、报警信息和操作记录等。对于挂在系统网上的各应用站点可以通过各操作域的数据服务器访问实时和历史信息并下发操作指令。控制网连接工程师站、操作员站、数据服务器等操作节点和控制站，在操作节点和控制站间传输实时数据和各种操作指令，以确保现场级通讯的实时、稳定、快速。

dcs控制器是dcs控制系统的核心模块，是集控制模块、通讯模块为一体的主控模块。dcs控制器主要负责采集io模块的上报数据，根据组态的控制功能完成对现场设备的控制，同时负责提供数据到上位机操作员站并显示。io模块负责采集现场模拟信号和数字信号，通过rs-485通讯上传至dcs控制器；dcs控制器接收控制信号后，下传至io模块进行控制。

dcs控制系统电源由系统电源、现场电源和查询电源三部分组成。系统电源、现场电源和查询电源分别采用两路ac/dc开关电源模块冗余配置，开关电源输出直接与24vdc冗余电源分配模块连接，实现电源冗余配置。dcs控制器供电电源与io模块供电电源采用系统电源，集中给dcs控制器和io模块供电。然而，dcs控制器电源冗余均采用与io模块供电电源一条线路配置。若io模块出现损坏，有拉垮dcs控制器电源的危险，同时造成整套dcs控制系统死机。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种dcs控制系统电源及dcs控制系统，采用冗余电源方式输出四路供电电源，从而保证了电源的可靠性、稳定性。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种dcs控制系统电源，包括：第一输入电流模块，用于将第一输入电流转换为四路第一子电流；第二输入电流模块，用于将第二输入电流转换为四路第二子电流；与所述第一子电流一一对应的第一开关电源，分别与对应的第一子电流相连，并输出第一控制器电源、第一系统电源、第一现场电源和第一查询电源；与所述第二子电流一一对应的第二开关电源，分别与对应的第二子电流相连，并输出第二控制器电源、第二系统电源、第二现场电源和第二查询电源；控制器电源冗余分配模块，分别与所述第一控制器电源和所述第二控制器电源相连，并输出控制器电源；系统电源冗余分配模块，分别与所述第一系统电源和所述第二系统电源相连，并输出系统电源；现场电源冗余分配模块，分别与所述第一现场电源和所述第二现场电源相连，并输出现场电源；查询电源冗余分配模块，分别与所述第一查询电源和所述第二查询电源相连，并输出查询电源。

于本发明一实施例中，所述第一输入电流模块包括第一输入电流和第一电源滤波器；所述第一电源滤波器用于对所述第一输入电流进行滤波，并将滤波后的电流转换为四路第一子电流；所述第二输入电流模块包括第二输入电流和第二电源滤波器；所述第二电源滤波器用于对所述第二输入电流进行滤波，并将滤波后的电流转换为四路第二子电流。

于本发明一实施例中，还包括第一空气开关和第二空气开关，输入端分别与所述第一输入电流和所述第二输入电流相连，输出端分别与所述第一电源滤波器和所述第二电源滤波器相连。

于本发明一实施例中，还包括与所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源分别相连的过压保护器。

于本发明一实施例中，还包括与所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源分别相连的过热保护器。

于本发明一实施例中，所述第一输入电流和所述第二输入电流均为交流电；所述第一开关电源和所述第二开关电源均采用ac/dc开关电源。

于本发明一实施例中，所述控制器电源用于为dcs控制器供电；所述系统电源用于为i/o模块总线通讯供电；所述现场电源用于为i/o模块模拟量采集电路供电；所述查询电源用于为数字量输入模块供电。

于本发明一实施例中，所述控制器电源冗余分配模块、所述系统电源冗余分配模块、所述现场电源冗余分配模块和所述查询电源冗余分配模块均包含偶数路输出，每两路进行冗余设置。

于本发明一实施例中，所述控制器电源冗余分配模块中，在输出的每路控制器电源上均设置有保险丝。

同时，本发明提供一种dcs控制系统，包括上述的dcs控制系统电源。

如上所述，本发明的dcs控制系统电源及dcs控制系统，具有以下有益效果：

(1)采用冗余电源方式输出四路供电电源；

(2)当某一路电源出现问题时，不会影响其他电源的工作，保证了电源的可靠性、稳定性；

(3)电源采用过流、过压、过热保护等输出，有效抑制了当io模块电源短路而将整个自供电系统拉垮、失电的情况。

附图说明

图1显示为本发明的dcs控制系统电源于一实施例中的结构示意图；

图2显示为本发明的dcs控制系统于一实施例中的结构示意图。

元件标号说明

1第一输入电流模块

11第一输入电流

12第一电源滤波器

13第一空气开关

2第二输入电流模块

21第二输入电流

22第二电源滤波器

23第二空气开关

3第一开关电源

4第二开关电源

5控制器电源冗余分配模块

6系统电源冗余分配模块

7现场电源冗余分配模块

8查询电源冗余分配模块

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

本发明的dcs控制系统电源及dcs控制系统将系统输入电流转换为四路，从而输出四路独立的供电电源，分别为dcs控制器、i/o模块总线通讯、i/o模块模拟量采集电路和数字量输入模块供电，即使某一路电源发生故障，其他路电源仍能正常工作，从而保证了电源的可靠性、稳定性。

如图1所示，于一实施例中，本发明的dcs控制系统电源包括：

第一输入电流模块1，用于将第一输入电流11转换为四路第一子电流。于本发明一实施例中，所述第一输入电流模块1包括相连的第一输入电流11和第一电源滤波器12。所述第一电源滤波器12用于对所述第一输入电流11进行滤波，滤除大小和频率都变化的谐波以及对变化的无功进行补偿，防止设备本身的电磁干扰进入电源线，同时防止电源线上的干扰进入设备，并将滤波后的电流转换为四路第一子电流。优选地，所述四路第一子电流大小相等。

于本发明一实施例中，所述第一输入电流11采用交流电，如220v交流电，且均包含有火线(livewire，l)、地线(earth，e)和零线(naughtwire，n)。

于本发明一实施例中，所述第一电源滤波器12采用emi电源滤波器。其中，emi滤波器通常由串联电抗器和并联电容器组成的低通滤波电路，其作用是允许设备正常工作时的频率信号进入设备，而对高频的干扰信号有较大的阻碍作用。也就是说，通过emi电源滤波器让低频的有用信号顺利通过，而对高频干扰有抑制作用。

第二输入电流模块2，用于将第二输入电流21转换为四路第二子电流。于本发明一实施例中，所述第二输入电流模块2包括相连的第二输入电流21和第二电源滤波器22。所述第二电源滤波器22用于对所述第二输入电流21进行滤波，并将滤波后的电流转换为四路第二子电流。优选地，所述四路第二子电流大小相等。

于本发明一实施例中，所述第一输入电流21和所述第一输入电流11的结构相同；所述第二电源滤波器22与所述第一电源滤波器12的结构相同，故在此不再赘述。

与所述第一子电流一一对应的第一开关电源3，分别与对应的第一子电流相连，并输出第一控制器电源、第一系统电源、第一现场电源和第一查询电源。具体地，四个第一开关电源3的输入端分别与四路第一子交流电相连，输出端分别输出第一控制器电源、第一系统电源、第一现场电源和第一查询电源。优选地，所述第一控制器电源、所述第一系统电源、所述第一现场电源和所述第一查询电源大小相等。

于本发明一实施例中，所述第一开关电源3采用ac/dc开关电源，从而将所述第一输入电流模块1提供的交流电转换为直流电，以供后续设备使用。

与所述第二子电流一一对应的第二开关电源4，分别与对应的第二子电流相连，并输出第二控制器电源、第二系统电源、第二现场电源和第二查询电源。具体地，四个第二开关电源4的输入端分别与四路第二子交流电相连，输出端分别输出第二控制器电源、第二系统电源、第二现场电源和第二查询电源。优选地，所述第二控制器电源、所述第二系统电源、所述第二现场电源和所述第二查询电源大小相等。

于本发明一实施例中，所述第二开关电源4采用ac/dc开关电源，从而将所述第二输入电流模块2提供的交流电转换为直流电，以供后续设备使用。优选地，所述第一控制器电源、所述第一系统电源、所述第一现场电源和所述第一查询电源为24v直流电源。

于本发明一实施例中，所述第一开关电源3和第二开关电源4控制器电源采用ndr系列开关电源，型号为ndr-120-24(5a)，其参数如下：输入供电电压：90～264v.a.c；输入频率：47～63hz；效率：88.5％；输出供电电压：24v.d.c；供电电流：5a；功率：120w；纹波噪声：150mvp-p。出于安全考虑，dcs控制器使用电源的总功耗不超过额定功率的70％，实际使用功耗为额定功率的50％。

控制器电源冗余分配模块5，分别与所述第一控制器电源和所述第二控制器电源相连，并输出控制器电源。于本发明一实施例中，所述第一控制器电源和所述第二控制器电源输入所述控制器电源冗余分配模块5中，所述控制器电源冗余分配模块5输出偶数路并联的直流电，每两路进行冗余设置，从而实现电源冗余。当一路控制器电源发生故障时，可启动冗余电源，并不会对其他正常工作的电源产生影响，同时也可改善电源的均流特性。

于本发明一实施例中，所述控制器电源冗余分配模块5中，在输出的每路控制器电源上均设置有保险丝。针对所述控制器冗余电源分配模块5输出的每路控制器电源，均设置一个保险丝仓；所述保险丝仓内设置有一次速熔保险丝(800ma)。优选地，对于冗余设置的控制器电源，所述保险丝与当前处于工作状态的控制器电源相连。

系统电源冗余分配模块6，分别与所述第一系统电源和所述第二系统电源相连，并输出系统电源。于本发明一实施例中，所述第一系统电源和所述第二系统电源输入所述系统器电源冗余分配模块6中，所述系统电源冗余分配模块6输出偶数路并联的直流电，每两路进行冗余设置，从而实现电源冗余。当一路系统电源发生故障时，可启动冗余电源，并不会对其他正常工作的电源产生影响，同时也可改善电源的均流特性。

现场电源冗余分配模块7，分别与所述第一现场电源和所述第二现场电源相连，并输出现场电源。于本发明一实施例中，所述第一现场电源和所述第二现场电源输入所述现场电源冗余分配模块7中，所述现场电源冗余分配模块7输出偶数路并联的直流电，每两路进行冗余设置，从而实现电源冗余。当一路控制器电源发生故障时，可启动冗余电源，并不会对其他正常工作的电源产生影响，同时也可改善电源的均流特性。

查询电源冗余分配模块8，分别与所述第一查询电源和所述第二查询电源相连，并输出查询电源。于本发明一实施例中，所述第一查询电源和所述第二查询电源输入所述查询电源冗余分配模块8中，所述查询电源冗余分配模块8输出偶数路并联的直流电，每两路进行冗余设置，从而实现电源冗余。当一路控制器电源发生故障时，可启动冗余电源，并不会对其他正常工作的电源产生影响，同时也可改善电源的均流特性。

于本发明一实施例中，所述控制器电源用于为dcs控制器供电；所述系统电源用于为i/o模块总线通讯供电；所述现场电源用于为i/o模块模拟量采集电路供电；所述查询电源用于为数字量输入模块供电。这种架构有效分配dcs控制系统的控制器自供电、io模块自供电、现场模拟设备(总线仪表)供电、现场大功率设备供电，四者独立运行，有效隔离现场复杂环境，抑制干扰源，保障dcs控制系统运行可靠性。

为了进一步保证本发明的dcs控制系统电源的稳定运行，本发明采用了过流、过压和/或过热保护的结构。

优选地，本发明的dcs控制系统电源还包括第一空气开关13和第二空气开关23，输入端分别与所述第一输入电流和所述第二输入电流相连，输出端分别与所述第一电源滤波器12和所述第二电源滤波器22相连。通过采用所述第一空气开关13和所述第二空气开关23，当过载导致的额定输出功率达105％～130％时恒流限流，负载正常后自动复原。

优选地，本发明的dcs控制系统电源还包括与所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源分别相连的过压保护器(图中未示出)。当所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源发生过压，如输出电压29v～33v时，关断电源，重启后复原。

优选地，本发明的dcs控制系统电源还包括与所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源分别相连的过热保护器(图中未示出)。当所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源过热时，进行过热关断，温度下降后自动恢复，从而有效抑制了由于io模块出现电源短路而将整个自供电系统拉垮、失电的情况。

如图2所示，于一实施例中，本发明的dcs控制系统包括上述的dcs控制系统电源，从而通过四个独立的所述控制器电源、所述系统电源、所述现场电源和所述查询电源进行独立供电，保证所述dcs控制系统的稳定运行。

综上所述，本发明的dcs控制系统电源及dcs控制系统采用冗余电源方式输出四路供电电源；当某一路电源出现问题时，不会影响其他电源的工作，保证了电源的可靠性、稳定性；电源采用过流、过压、过热保护等输出，有效抑制了当io模块电源短路而将整个自供电系统拉垮、失电的情况。所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。