01-外壳;802-电路板导轨槽;803-接线板。
【具体实施方式】
[0036]为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0037]相反，本发明涵盖任何由权利要求定义的在本发明的精髓和范围上做的替代、修改、等效方法以及方案。进一步，为了使公众对本发明有更好的了解，在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。
[0038]如图1所示，其为本发明实施例一种具备高清视频传输通道的水下通用PLC装置的系统原理框图，其包括:主控模块1，用于PLC的整体检测和控制；电源管理模块5，给整个系统提供所需的电源;信号采集模块2，主要由高精度模数转换电路、数模转换电路和数字量检测口组成，与主控模块1连接，用于水下信号数据的采集及检测；功率平衡模块3，用于检测整个系统的用电功率情况，防止功率过大损坏电源并且提供必要的输出功率;功率模块4，与主控模块1连接，用于完成外接电磁阀的开启、关闭，电机的控制和故障检测等;通信模块6，设置有高清视频传输通道，与主控模块1连接;整流模块7，用于完成交流电向直流电的转换;主控模块通过CAN(控制器局域网络)总线的方式与信号采集模块2、功率模块4和通信模块6连接来完成信号的传输，通信模块6也可以使用以太网实现与主控模块1之间的通信。电源管理模块5可将300V高压转换成主控模块1、信号采集模块2、功率模块4所需的24V电源，以及通信模块6所需的5V电源。主控模块、电源管理模块、信号采集模块、功率平衡模块、功率模块、通信模块、整流模块以及主控模块设置成同一机械安装尺寸的电路模块。
[0039]在具体应用实施例中，电源管理模块5采用效率高达89%的开关电源，将300V高压转换为24V正常系统工作电压，并且采取了隔离处理，能够起到浪涌隔离保护的作用，大大增强了系统的工作稳定性，在电源管理模块5中将信号电和功率电分开，能防止在使用大功率设备时，尤其是设备刚开启瞬间所带来的巨大电流对系统正常运行的影响。
[0040]如图2所示，其为本发明实施例一种具备高清视频传输通道的水下通用PLC装置的主控模块电路结构图，主控模块1包括第一主MCU (微程序控制器)101，第一主Μ⑶101连接有第一系统自检MCU102、黑匣子103和外部时钟104，还连接有隔离的CAN通信总线接口、隔离的RS232/485串口以及隔离的网络通信接口LAN，第一系统自检MCU102连接隔离的CAN总线接口。第一系统自检MCU102连接隔离的CAN通信总线。主控模块采用第一主Μ⑶和第一系统自检MCU同时工作的方式来进行系统的正常工作，黑匣子将存储整个系统在每个时间点的系统工作数据，工作结束后可以通过后处理软件解析黑匣子内存储的数据，根据时间点、数据内容等还原系统在水下工作的流程，并且能够将检测量的数据通过动态曲线的方式呈现出来，提供给用户直观的系统实际工作流程，以便系统工作问题的发现和解决，第一系统自检MCU单元分为两种工作方式:离线模式下系统检测方式以及在线模式下系统检测方式，实现了自己检查系统相关功能是否正常的功能，外部时钟单元将使用外部时钟芯片的方式，向系统提供一个稳定的时钟信息，以太网LAN通信用于主控模块1和通信模块6间通信，RS232/485串口通信用于水下大部分传感器与主控模块1间的数据通信，CAN总线用于水下系统各模块间的大数据的实时通信。
[0041]如图3所示，其为本发明实施例一种具备高清视频传输通道的水下通用PLC装置的信号采集模块电路结构示意图，包含第二主MCU201，第二主MCU201连接有第二系统自检Μ⑶202、传感器电源控制电路203和高精度ADC204，第二主MCU201还连接隔离的CAN总线接口、DAC和D-1N接口，第二系统自检MCU202连接隔离的CAN总线接口。信号采集模块2提供了12bit和24bit的模数转换电路，可根据需采样的传感器精度要求来选取是使用12bitADC采样电路还是24b i t ADC采样电路。其中，12b i t ADC采样电路有10路，24b i t ADC差分采样电路有2路，如果是24bitADC电压采样电路则有4路。10路12bitADC采样电路中，5路用于采集电压?目号，5路用于米集电流彳目号，每路米集电流接口可以向外提供24V电源。24bitADC米样电路主要由高精度的ADS1256(8通道24位Δ-Σ型模数转换器)完成采集，然后通过SPI协议与第二主MOT通信，采集到的AD值经过第二主MOT内编程实现的数据滤波处理，可以得到高精度、稳定平滑的数据。信号采集模块还提供了 2路隔离模拟电压信号输出，高精度DAC将数字电压信号转换为-5V--+5V模拟电压信号，然后经过隔离运放输出。信号采集模块还提供了8路数字输入量(D-1N)检测口，输入的数字信号经过光耦隔离由第二主MCU的I/O口采集。第二系统自检MCU将检测高精度ADC、DAC、D-1N是否能正常工作，若出错将通过独立的隔离CAN总线向上位机发送错误提示，方便使用者能准确找到问题所在。第二主MCU201通过CAN总线的通信方式和主控模块1进行数据通信交互。传感器电源控制电路203控制水下传感器所需工作电压的开启和关闭。
[0042]如图4所示，其为本发明实施例一种具备高清视频传输通道的水下通用PLC装置的功率平衡模块的电路结构示意图，包含第三主MCU301，第三主MCU301连接有第三系统自检MCU302、功率平衡算法303和电压电流采集电路304，第三主Μ⑶301上还连接有隔离的CAN通信总线接口、功率输入接口和功率输出接口，第三系统自检MCU302连接隔离的CAN总线接口。功率平衡模块的第三主MCU301完成功率平衡算法303的处理，根据功率平衡算法303来判断是将为电池充电还是给系统供电。电压电流采集电路304将使用电压电流互感器对电网或电路中的直流电压、直流电流进行实时测量，将其变换为标准的直流电压(Uz)输出。输入、输出回路完全隔离，输出信号与电源共地，可以直接与各型A/D转换器配接，构成电压电流采集系统。第三系统自检MCU将在系统上电的最初阶段对本模块的采集电路进行检查，如若发现问题，将通过指示面板中的指示灯进行报警，但应用于水下时，由于PLC密封原因，运行与故障指示面板均不可见，所以本发明通过CAN总线通信的方式，向水上系统发送错误警报信息，同时通过指示面板中的指示灯报警使得用户可以及时排除故障。功率平衡模块实时监测水下电池的电量，电量不足时通过水上的供电及时给电池充电，当水下系统工作的过程中突然断电，能及时给水下系统供电完成当前的工作任务，防止系统因掉电造成不必要的危害。
[0043]如图5所示，其为本发明实施例一种具备高清视频传输通道的水下通用PLC装置的电路结构示意图，其包括第四主MCU401，第四主MCU401连接有第四系统自检MCU402、8组带隔离的固态继电器403和隔离的CAN总线接口，第四系统自检MCU402连接隔离的CAN总线接口，该模块是对整个系统的数字输出(D-0)控制量的补充，以便电控设备能搭建庞大复杂系统，更好地驱动固态继电器。由于该模块电路往往较大，将D-0控制量单独拿出来形成一个模块可以将整个系统的功率地和信号地分开，从而减小大电流对整个系统其它非功率部分的影响，提高了系统工作的稳定性。
[0044]在具体应用实例中，主控模块丨、信号采集模块2、功率平衡模块3、功率模块4均设置有复位单元、指示面板、电信号监控单元和序列号发生器，复位单元将提供软件复位和硬件复位两种复位方式，当系统出故障时能够及时复位，指示面板将向用户提供系统工作状态的提示信号，电信号监控单元将检测船上提供的AC220V电信号或DC300V电信号是否异常，实时反馈系统的供电情况，当发生系统供电异常时，用户可及时采取应急操作，同时也检测供给本模块的供电电压。序列号发生器通过提取主MCU芯片内部96位ID，并将其与PC的机器码、时间信息和某个固定码结合生成一个可逆的序列号，这个序列号将是全球唯一的。在实际使用中，首先会检测序列号是否经过授权过，若没有经过授权或者授权超过使用时限，整个水下系统将不会工作。
[0045]在具体应用实施例中，通信模块6采用同轴通信模块或光纤通信模块。同轴通信模块与主控模块1使用以太网的方式进行数据的交互，通过调制解调器将网络信号转换为电信号，通过高压载波的方式将信号和高压300V—起传输，完成水上和水下的通信和电能提供。但由于同轴缆的带宽的限制，故无法传输高清视屏信号。为了解决能将水下高清视屏信号完整传输给水上夹板，可采用光纤通