一种皮带输送机保护终端系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型属于工业控制领域，特别涉及一种皮带输送机保护终端系统。包括连接保护传感器的信号输入端子，信号输入端子的输出端连接保护终端单元的输入端；保护终端单元的输出端通过通信输出方式和/或模拟量输出方式分别与控制器单元、控制器及采集卡单元的输入端相连；所述控制器单元的另一输入端与计算机的输出端双向连接。以MODBUS通信协议的RS?485接口的通信输出规则将各种保护信号传输至控制器单元中，此通信方式传输信号仅需要一个通信接口即可完成保护信号的传输，而且效率高，抗干扰能力强；采用模拟量信号4?20mA的通信输出规则将各种保护信号传输到控制器及采集卡单元中，此通信方式传输信号也只需要通道的四分之一，大大的降低了工业投资成本。
【专利说明】
一种皮带输送机保护终端系统
技术领域
[0001] 本实用新型属于工业控制领域，特别涉及一种皮带输送机保护终端系统。
【背景技术】
[0002] 在工业生产中，皮带输送机是工业生产中主要的运输设备，皮带输送机运行状况 直接影响着工业日常生产。在皮带输送机使用时会安装各种对皮带输送机保护的传感器， 如拉绳开关、跑偏传感器、撕裂传感器、堆煤传感器等，这些传感器信号的输出一般是无源 触点的形式，即开关量输出。
[0003] 传统的皮带输送机保护装置直接将保护传感器的输出信号接入到工业生产集中 控制系统的支持RS-485的MODBUS协议的PLC或DCS等控制器中，不仅会占用大量的开关量输 入通道，而且大大地增加了投资的成本。 【实用新型内容】
[0004] 本实用新型为了克服上述现有技术的不足，提供了一种皮带输送机保护终端系 统，本实用新型占用极少数量的开关量输入通道，大大的降低了工业投资成本。
[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用了以下技术措施：
[0006] -种皮带输送机保护终端系统，包括连接保护传感器的信号输入端子，所述信号 输入端子的输出端连接保护终端单元的输入端；
[0007] 所述保护终端单元的输出端通过通信输出方式和/或模拟量输出方式分别与控制 器单元、控制器及采集卡单元的输入端相连；
[0008] 所述控制器单元的另一输入端与计算机的输出端双向连接。
[0009] 本实用新型还可以通过以下技术措施进一步实现。
[0010]优选的，所述通信输出方式为采用MODBUS通信协议的RS-485接口的通信输出规 则。
[0011]优选的，所述模拟量输出方式为采用模拟量信号4-20mA的通信输出规则。
[0012]优选的，每一路所述模拟量信号4-20mA的通信输出均采用8421码方式组合。
[0013] 优选的，所述保护终端单元包括接口电路，所述接口电路中设置有用于对来自信 号输入端子的输入信号进行衰减的电阻与电容相配合的电路;所述接口电路的输出端分别 连接控制器单元、控制器及采集卡单元的输入端。
[0014] 进一步的，所述RS-485接口的波特率设置为9600bps，通信参数为RTU模式。
[0015]进一步的，所述信号输入端子的输入接口的电压设置为220V的交流电压。
[0016] 进一步的，所述保护传感器的输出端通过电缆与信号输入端子的输入端相连。
[0017] 本实用新型的有益效果在于：
[0018] 1)、本实用新型通过将保护传感器的各种保护信号通过接口电路处理后进入保护 终端系统，在保护终端单元内部对各种保护信号进行处理，同时保护信号通过通信输出方 式和/或模拟量输出方式进行输出，以MODBUS通信协议的RS-485接口的通信输出规则将各 种保护信号传输至控制器单元中，此通信方式传输信号仅需要一个通信接口即可完成保护 信号的传输，而且效率高，抗干扰能力强;采用模拟量信号4-20mA的通信输出规则将各种保 护信号传输到控制器及采集卡单元中，此通信方式传输信号也只需要通道的四分之一，大 大的降低了工业投资成本。
[0019] 2)、所述保护传感器的输出端通过电缆与信号输入端子的输入端相连，所述信号 输入端子的输入接口的电压设置为220V的交流电压，便于现场各种保护信号的采集传输。
【附图说明】
[0020] 图1为本实用新型的原理图；
[0021] 图2为本实用新型的数据与信号输入端子之间的对应关系；
[0022] 图3为本实用新型的信号输入端子与模拟量输出端子之间的对应关系；
[0023]图4为本实用新型的工作流程图。
[0024]图中的附图标记含义如下：
[0025] 10-信号输入端子 20-保护终端单元
[0026] 21-接口电路 31-控制器单元
[0027] 32-控制器及采集卡单元
【具体实施方式】
[0028] 下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行 清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的 实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下 所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0029] 如图1所示，一种皮带输送机保护终端系统，包括连接保护传感器的信号输入端子 10,所述信号输入端子10的输出端连接保护终端单元20的输入端；
[0030] 所述保护终端单元20的输出端通过MODBUS通信协议的RS-485接口的通信输出规 则与控制器单元31的输入端相连、保护终端单元20的输出端还通过模拟量信号4-20mA的通 信输出规则与控制器及采集卡单元32的输入端相连；
[0031 ]所述控制器单元31的另一输入端与计算机的输出端双向连接。
[0032]所述保护终端单元20包括接口电路21，所述接口电路21中设置有用于对来自信号 输入端子10的输入信号进行衰减的电阻与电容相配合的电路;所述接口电路21的输出端分 别连接控制器单元31、控制器及采集卡单元32的输入端。
[0033]本实用新型在使用时，可以与现有技术中的软件配合来进行使用。下面结合现有 技术中的软件对本实用新型的工作原理进行描述，但是必须指出的是:与本实用新型相配 合的软件不是本实用新型的创新部分，也不是本实用新型的组成部分。
[0034]通信输出方式的设计：设置所述RS-485接口的波特率为9600bps，通信参数为RTU 模式;皮带输送机保护终端系统分站地址默认为1，即为01H;让计算机读取皮带输送机保护 终端系统的数据格式。
[0035] 当主机命令为:MMH 03H OOH OlH OOH OlH CLH CHH
[0036] 皮带输送机保护终端系统响应:MMH 03H 02H YYH YYH CLH CHH
[0037] 其中，MMH~皮带输送机保护终端系统的分站地址，默认01H;
[0038] CLH~MODBUS通信协议CRC校验低8位；
[0039] CHH~MODBUS通信协议CRC校验高8位；
[0040] YYH~皮带输送机保护终端系统的响应数据。
[0041] 如图2所示，皮带输送机保护终端系统的信号输入端子10与YYH对应关系中，N表示 信号输入端子10的公共端，皮带输送机保护终端系统至少采集16个开关量输入信号，第一 个开关量输入信号对应Dl端子，它的信号状态由数据YYH的位0表示，即当Dl端子采集到皮 带运输机保护信号时，YYH位0的状态变为1，当Dl端子没有采集到皮带运输机保护信号时， YYH位0的状态变为0;同理，其他端子原理一致。
[0042] D5和D11分别采集到皮带输送机保护终端系统的动作信号，其YYH对应位0和位2的 状态变1，二进制的数据转换成十六进制为04H 10H，即保护终端单元20开启编码模式，当控 制器单元31接收到保护终端单元20的响应数据后再将其进行十六进制转换成二进制即解 码模式。
[0043]模拟量输出方式的设计:所述模拟量输出方式为采用模拟量信号4-20mA的通信输 出规则，为了能表示出离散量输入信号状态及其组合信号状态，设计四路模拟量4-20mA信 号输出，每一路模拟量4_20mA信号输出均米用8421码方式组合，表征出四路离散量输入信 号的状态以及组合信号状态，表1为四种离散量输入信号8421组合，表2为四种离散量输入 信号4-20mA真值表。
[0044]表 1
[0049]如图3所示，皮带输送机保护终端系统每一组离散量输入信号分别为An、Bn、Cn、 Dn，其中11 = 1、2、3、4，其分别对应厶01)02)03)04组模拟量输出，离散量输入信号共有16 种状态组合，每一种状态组合遵循8421码规则，输出电流0-15mA，为了符合国标4-20mA信 号，设置起始输出电流为4mA，因此每一组离散量输入信号对应的模拟量为4-19mA，不同的 输出电流代表着不同的输入信号及输入信号的组合，四种离散量输入信号组成一组，共四 组16点离散量输入，在4-20mA信号输出模拟量时，组与组之间相互独立。因此采用模拟量信 号4-20mA的通信输出规则将各种保护信号传输到控制器及采集卡单元中，此通信方式传输 信号也只需要通道的四分之一，大大的降低了工业投资成本。
[0050 ]如图4所示，首先初始化MODBUS通信参数及模拟量输出量，若皮带输送机保护终端 系统对应的信号输入端子10有外部信号，即高电平时，保护信号通过接口电路21处理后进 入内部电路，同时软件中对应的位存储区置位1，如果外部信号变为低电平时，对应的位存 储区置位〇,即位存储区的状态跟随外部信号的状态，即位存储区的状态代表外部信号的状 态，保护终端单元20根据MODBUS通信规则对位存储区的数据进行运算和处理，等待与控制 器单元31连接的计算机请求命令，皮带输送机保护终端系统根据请求命令返回相应的响应 数据；同时，根据4-20mA的通信输出规则，计算出4组需要输出的数字量，通过D/A转换成响 应的4-20mA输出。
【主权项】
1. 一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:包括连接保护传感器的信号输入端子 (10)，所述信号输入端子(10)的输出端连接保护终端单元(20)的输入端； 所述保护终端单元(20)的输出端通过通信输出方式和/或模拟量输出方式分别与控制 器单元(31)、控制器及采集卡单元(32)的输入端相连； 所述控制器单元(31)的另一输入端与计算机的输出端双向连接。2. 如权利要求1所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述通信输出方式 为采用MODBUS通信协议的RS-485接口的通信输出规则。3. 如权利要求1所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述模拟量输出方 式为采用模拟量信号4-20mA的通信输出规则。4. 如权利要求3所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:每一路所述模拟量 信号4-20mA的通信输出均采用8421码方式组合。5. 如权利要求1所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述保护终端单元 (20)包括接口电路(21 )，所述接口电路(21)中设置有用于对来自信号输入端子(10)的输入 信号进行衰减的电阻与电容相配合的电路;所述接口电路(21)的输出端分别连接控制器单 元(31)、控制器及采集卡单元(32)的输入端。6. 如权利要求2所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述RS-485接口的 波特率设置为9600bps，通信参数为RTU模式。7. 如权利要求1或4所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述信号输入 端子(1 〇)的输入接口的电压设置为220V的交流电压。8. 如权利要求1所述的一种皮带输送机保护终端系统，其特征在于:所述保护传感器的 输出端通过电缆与信号输入端子(10)的输入端相连。
【文档编号】G05B19/418GK205540234SQ201620268349
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2016年3月31日
【发明人】吕文豹, 刘海增, 刘令云, 蔡川川, 张骎, 余长军, 周伟, 朱宏政
【申请人】安徽理工大学