一种架空乘人装置的分布式控制系统的制作方法

本发明涉及电子技术领域，尤其涉及一种架空乘人装置的分布式控制系统。

背景技术：

现有的架空乘人装置需要对沿途的电路装置进行或者信号采集时，需要每个控制装置从总部终端接两根线进行控制或者信号采集，如果需要对n个控制端进行控制或者信号采集，则需要布线2n条，或者更多，从而造成了布线麻烦，需要大量的线路，并且后期线路检修麻烦，出现故障时，检修人员比较麻烦。

目前市面上没有适合用于架空乘人装置电控系统的分布式控制系统，因此需要设计一种方便快捷的分布式控制系统，更好的节省导线，方便维修人员的后期维修。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种架空乘人装置的分布式控制系统，解决背景技术中提到的技术问题。

一种架空乘人装置的分布式控制系统，包括显示模块、操作台模块、本安电源、开关电源、plc控制模块和若干个远程控制板电路，所述显示模块和操作台模块均与plc控制模块连接，所述本安电源和开关电源均通过导线与若干个远程控制板电路连接供电，若干个远程控制板电路间隔设置在架空乘人装置的线路上，plc控制模块和若干个远程控制板电路通过485总线串联连接，若干个远程控制板电路用于架空乘人装置的远距离通信和控制，对架空乘人装置的设备故障进行精确定位。

进一步地，远程控制板电路包括数据控制处理单元、信号输入输出隔离单元、rs485总线收发单元、供电稳压单元、电源接口单元、站号设置与显示单元和输入输出接口单元，所述输入输出接口单元经信号输入输出隔离单元与数据控制处理单元连接，输入输出接口单元用于出控制信号控制外部设备或者输入模拟信号传给数据控制处理单元，信号输入输出隔离单元用于隔离保护数据控制处理单元，所述rs485总线收发单元与数据控制处理单元连接，rs485总线收发单元用于接收相邻两个远程控制板电路传入的信号，并对信号传给数据控制处理单元，数据控制处理单元对数据处理后发出控制指令或者将数据往前或者往后传，所述电源接口单元输入端分别与本安电源和开关电源连接，所述电源接口单元经供电稳压单元数据控制处理单元连接供电，所述站号设置与显示单元与数据控制处理单元连接，站号设置与显示单元用于设置远程控制板电路所述的具体站好并将站号显示。

进一步地，所述站号设置与显示单元包括4位拨码开关s1、译码芯片、led数码管、限流电阻r5-r11和显示控制开关s4，拨动开关s1用于选择站号，led数码管用于显示站号。

进一步地，所述信号输入输出隔离单元包括信号输入隔离电路和信号输出隔离电路，所述信号输入隔离电路和信号输出隔离电路均与数据控制处理单元连接。

进一步地，所述信号输入隔离电路包括输入电路和输入信号隔离电路，输入电路包括npn信号输入电路和pnp信号输入电路，当外部传感器接npn信号输入电路时，设置p1端为信号输入，设置的d9发光二极管点亮，信号经过设置的r30限流电阻，再经过设置的光耦隔离器传送给设置的p1.0端口进行处理，当外部传感器接pnp信号输入电路时，当设置的端子2有信号输入，设置的三极管q1导通，设置的d9发光二极管点亮，信号经过设置的r30限流电阻，再经过光耦隔离器传送给设置的p1.0端口进行处理。

进一步地，所述plc控制模块使用西门子smart200plc模块，内置有rs485通信模块，rs485通信模块与远程控制板电路的rs485总线收发单元连接通信。

进一步地，所述npn信号输入电路包括四路数字信号输入接口，输入有效电平为直流电压8-12v，所述pnp信号输入电路包括四路数字信号输入接口，输入有效电平为直流电压0-3v。

进一步地，所述输入输出接口单元包括三路无缘开关输出接口和一路模拟信号输入接口，模拟信号输入接口与信号输入输出隔离单元与数据控制处理单元连接，数据控制处理单元经信号输入输出隔离单元与三路无缘开关输出接口连接。

本发明采用了上述技术方案，本发明具有以下技术效果：

本发明通过对设备故障进行精确定位，并实时显示到操作台的显示屏上，为设备管理，快捷维修，维护提供了数字化，信息化奠定基础；同时安装调试方便，节约铺设电缆等，通过对rs485信号进行增强处理，分布式控制系统的最远控制距离可以达到1600米，可以大大的节省了导线，节省成本，同时方便后期的维修。

附图说明

图1为本发明系统原理框图。

图2为本发明远程控制板电路框图。

图3为本发明数据控制处理单元原理图。

图4为本发明rs485总线收发单元原理图。

图5为本发明供电稳压单元原理图。

图6为本发明站号设置与显示单元原理图。

图7为本发明npn信号输入电路原理图。

图8为本发明pnp信号输入电路原理图。

图9为本发明光耦隔离电路原理图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，举出优选实施例，对本发明进一步详细说明。然而，需要说明的是，说明书中列出的许多细节仅仅是为了使读者对本发明的一个或多个方面有一个透彻的理解，即便没有这些特定的细节也可以实现本发明的这些方面。

一种架空乘人装置的分布式控制系统，如图1所示，包括显示模块、操作台模块、本安电源、开关电源、plc控制模块和若干个远程控制板电路，所述显示模块和操作台模块均与plc控制模块连接，所述本安电源和开关电源均通过导线与若干个远程控制板电路连接供电，若干个远程控制板电路间隔设置在架空乘人装置的线路上，plc控制模块和若干个远程控制板电路通过485总线串联连接，若干个远程控制板电路用于架空乘人装置的远距离通信和控制，对架空乘人装置的设备故障进行精确定位。plc控制模块设置为西门子smart200plc(带rs485通信模块)防爆控制柜，还包括防爆接线箱等。

如图2所示，远程控制板电路包括数据控制处理单元、信号输入输出隔离单元、rs485总线收发单元、供电稳压单元、电源接口单元、站号设置与显示单元和输入输出接口单元，所述输入输出接口单元经信号输入输出隔离单元与数据控制处理单元连接，输入输出接口单元用于出控制信号控制外部设备或者输入模拟信号传给数据控制处理单元，信号输入输出隔离单元用于隔离保护数据控制处理单元，所述rs485总线收发单元与数据控制处理单元连接，rs485总线收发单元用于接收相邻两个远程控制板电路传入的信号，并对信号传给数据控制处理单元，数据控制处理单元对数据处理后发出控制指令或者将数据往前或者往后传，所述电源接口单元输入端分别与本安电源和开关电源连接，所述电源接口单元经供电稳压单元数据控制处理单元连接供电，所述站号设置与显示单元与数据控制处理单元连接，站号设置与显示单元用于设置远程控制板电路所述的具体站好并将站号显示。

该远程控制板电路采用中央处理单元，站号设置管理，电源供电稳压电路，rs485工业总线控制单元，内置4路数字量输入(高/低电平输入有效可选)，3路无缘输出开关，1路模拟量输入。应用于架空乘人装置的远距离通信和控制。输入端可接入npn或pnp型接近传感器(检测铁，有色金属类的接近传感器，磁性接近传感器，超声波探测传感器，红外线探测传感器，以及电气开关等，由于型号繁多，这里不一一列举具体型号)；输出端可接各类有缘负载，额定电流1a；模拟量输入端可接0---10v/dc传感器。

如图3所示，数据控制处理单元使用型号为stc125410ad的处理器，stc125410ad是由宏晶科技生产的单时钟/机器周期的兼容8051内核的单片机，是高速，低功耗的新一代单片机，全新的流水线和精简指令集。选用这款单片机作为远程控制板逻辑，数据，控制单元，是合适的；txd/p3.0，rxd/p3.1，作为数据收发端口使用，p3.2，p3.3，p3.4，p3.5作为通信波特率设置和功能设置端口，p2.0，p2.1，p2.2，p2.3作为远程控制板的站点设置端口，p2.4作为数据收发指示端口，p2.5作为联网指示灯，rst作为复位端口，p1.0，p1.1，p1.2，p1.3作为输入信号检测端口，p1.4，p1.5，p1.6作为输出控制端口，p1.7作为模拟量输入信号端口。d1为数据收发指示灯，维护人员可观察d1闪烁的规律，基本判断出数据的收发是否正常，便于快速分析出故障是出在远程控制板还是电气线路；d2为联网指示灯，维护人员可观察d2闪烁规律，当联网正常时，d2会以一定的频率闪烁，且有规律；s3为复位按钮，当按下开关时，系统立即进入初始状态，重新开始工作；s2是1个4路拨码开关，为波特率和功能选择开关，通过拨码可选择波特率和功能。

如图4所示，rs485总线收发单元使用rs485工业总线数据收发单元rs485工业总线可靠，成熟，是本安信号，无论应用井下设备还是井上设备，都是非常安全的；rs485工业总线数据收发单元采用半双工通信方式，采用maximun公司max485芯片，r45，r46是上，下拉电阻，能一定程度的防止误接收，r21，r22为限流电阻，当总线发生故障时，起到保护max485通信芯片的作用；r20为总线终端匹配电阻，联网的最后1块远程控制板，把s5拨到接通的位置。

如图5所示，供电稳压单元为电稳压电路单元，供电稳压电路单元由前级电源输入指示灯d4，后级稳压输出指示灯d5，稳压模块lm317t，基准和偏置电阻r23，r24，前级滤波电容c10，c11，后级滤波电容c12，c13，馈电保护d3组成；前级输入电压为24v/dc，经过稳压滤波输出为5v/dc。

如图6所示，站号设置与显示单元由4位拨码开关s1，mc14495译码芯片，led七段数码管，限流电阻r5--r11，显示控制开关s4组成。拨动开关s1，可以选择站号，选择范围“0---f”，monkeybus---v1.0远程控制板的站号“0”为保留站，正常情况下使用的站号为“1---f”，站号“0”不使用。

如图7-8所示，信号输入及隔离电路为满足架空乘人装置电控系统的开关量传感器及现场接线接入方便灵活，输入电路分成npn信号输入电路和pnp信号输入电路；见下面的图示，可接入npn或pnp型接近传感器(检测铁，有色金属类的接近传感器，磁性接近传感器，超声波探测传感器，红外线探测传感器，以及电气开关等，由于型号繁多，这里不一一列举具体型号)；输入信号经过光耦隔离，可起到隔离干扰及保障后续电路单元工作安全性，可靠性；当传感器为npn接法时，有p1端信号输入，d9发光二极管点亮，信号经过r30限流电阻，再经过光耦隔离传送给p1.0端口进行处理；当传感器为pnp接法时，当接线端子2有信号输入，三极管q1导通，d9发光二极管点亮，信号经过r30限流电阻，再经过光耦隔离传送给p1.0端口进行处理。

如图9所示，信号输出及隔离单元由发光二极管d6，限流电阻r27，光耦u3组成；当p1.4有信号输出时，d6发光，输出信号再经过r27到光耦u3，光耦内部的三极管导通后控制外部电器的接通。

分布式控制系统的有效控制距离：通过对rs485信号进行增强处理，分布式控制系统的最远控制距离可以达到1600米。西门子smart200与远程控制板构成分布式控制系统，最多可接15块远程控制板，对应15个站点；沿线输入点扩展60点，输出点扩展45点，模拟量输入扩展15组；有效控制距离1600m。

该系统对设备故障进行精确定位，并实时显示到操作台的显示屏上，为设备管理，快捷维修，维护提供了数字化，信息化奠定基础；同时安装调试方便，节约铺设电缆等。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。