石英玻璃水系统用监控系统的制作方法

1.本公开一般涉及石英玻璃生产系统，具体涉及石英玻璃水系统用监控系统。


背景技术：

2.石英玻璃的生产水平代表着一个国家的制造业水平，而水系统作为石英生产线中的重要组成部分，其自动化管理水平直接影响着石英玻璃生产线的安全高效生产。
3.水系统中包含大量的泵和阀门，目前工厂的控制仍处于人工操作水平，存在着浪费了大量的人力物力，故障率高，控制不及时等问题。水系统全天处于工作状态，需要现场人员全天值班，恶劣的工作环境对于现场人员身体是一大考验。
4.现有技术中，需要全天监控水系统的工作状态，同时水系统的工作状态需要与石英玻璃生产线的工作状态进行相互配合，现场人员需要了解整个生产线的情况，要求极高。


技术实现要素：

5.鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种自动化程度高、故障率低，可及时控制的石英玻璃水系统用监控系统。
6.第一方面本申请提供一种石英玻璃水系统用监控系统，所述水系统设有若干泵和阀门，所述泵和阀门按位置区域分成若干组泵阀组件；所述监控系统包括若干控制板、对应每个所述泵和所述阀门设置的继电器；每个所述控制板用于控制一组泵阀组件的继电器；每个所述控制板设有显示屏和按键输入模块；相邻的控制板之间通过中继器通讯；
7.所述控制板通过rs485电路与网关通讯；所述网关通过rj45接口将所述控制板的信号发送至安装有组态王软件的工业控制计算机；所述工业控制计算机将所有控制板的信号存储至服务器。
8.根据本申请实施例提供的技术方案，所述网关为modbus网关，用于将modbus网络转换成modbus tcp网络；所述modbus网络段采用屏蔽双绞线进行通讯；所述modbus tcp网络段采用网线进行通讯。
9.根据本申请实施例提供的技术方案，所述modbus网络采用菊花链总线结构；所述modbus tcp网络采用交换以太网结构。
10.根据本申请实施例提供的技术方案，所述modbus网络和modbus tcp网络均设有冗余线路。
11.根据本申请实施例提供的技术方案，所述modbus网络连接有终端电阻。
12.根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制板与所述rs485电路之间设有光电隔离电路。
13.根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制板为单片机控制板或plc控制板。
14.根据本申请实施例提供的技术方案，所述rs485电路单点接地。
15.根据本申请实施例提供的技术方案，所述控制板的底部设有散热座，所述散热座的底面均匀伸出有散热翅片；所述散热座的侧边铰接有透明的保护罩，用于盖住并保护所
述控制板；
16.所述散热座的底部均匀设有至少3个由相邻的散热翅片连接形成的积水槽；
17.所述保护罩顶部罩体设有贯通保护罩内外的波浪型风道；所述波浪型风道的低端连通有排水通道；所述排水通道通向所述保护罩的侧壁外部；
18.所述排水通道通过引流管连通至所述积水槽内。
19.本申请通过将水系统内的所有泵和阀门按位置区域分成若干组泵阀组件；所述监控系统包括若干控制板、对应每个所述泵和所述阀门设置的继电器；每个所述控制板用于控制一组泵阀组件的继电器；相邻的控制板之间通过中继器通讯；所有控制板通过网关将数据信号上传至工业控制计算机，实现了阀门和泵的开关数据的统一管理，阀门和泵的数量可以随着现场的需求进行不限数量的扩展。通过中继器对控制板之间进行连接，扩展了现场通信的距离。每个所述控制板设有显示屏和按键输入模块，可以实现现场控制泵和阀门，满足现场需求。
20.根据本申请实施例提供的技术方案，通过在水系统现场的网络(即控制板所在的网络)设置为modbus网络，并且modbus网络采用屏蔽双绞线进行通讯，能够抵消现场的机电设备和电磁的严重干扰，尤其是共模干扰；网关将modbus网络转换成modbus tcp网络后，采用5类以上的网线通讯，接口采用rj45接口，可以保证远程的通讯质量。
21.根据本申请实施例提供的技术方案，rs485电路采用单点接地，不仅可以抵消共模干扰，还可避免现场的高压电对通讯线路和电路的影响。
22.根据本申请实施例提供的技术方案，modbus网络采用菊花链总线结构，保证了modbus设备(控制板)只有相邻设备连接，没有分支，确保了通信信号的稳定传输，modbus网络连接中断电阻，提高带负载的能力。
23.根据本申请实施例提供的技术方案，本申请中modbus网络设计冗余结构，即设有主rs485电路和备rs485电路，相应地，网关也设有主rj45接口和备rj45接口；当主rs485电路有故障时，自动切换到被rs485电路，当主rj45接口有故障时，自动切换到备rj45接口；保证出现故障时，通信能够正常进行，提高了系统可靠性。
24.根据本申请实施例提供的技术方案，控制板电路和rs485电路通过光电隔离电路隔离开，避免了控制板电路对rs485电路的干扰，同时可以防止控制板电路故障时，损坏rs485电路。
25.根据本申请实施例提供的技术方案，通过给控制板设计散热座和透明的保护罩，且在保护罩的顶部设计波浪型的通风通道，在通风风道的低端设计连通到透明保护罩侧壁的排水通道，排水通道还设计有连通到积水槽内的引流管，使得本申请的透明罩既可以连通内外空气，给控制板提供散热通道，同时，由于在低端设计排水通道，还可以起到防尘防水的作用，由于排水通道通过引流管连通到积水槽，使得还可以通过落入到积水槽内的水份进一步提高散热座的散热效果。
附图说明
26.通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
27.图1为本申请中监控系统的原理框图；
28.图2为本申请中单组泵阀组件的控制原理框图；
29.图3为本申请中监控系统的网络拓扑结构图；
30.图4为本申请中单片机控制板与rs485电路的原理框图；
31.图5为光电隔离电路的电路图；
32.图6为本申请中保护罩和散热座的结构示意图；
33.图7为图6中的a
‑
a面剖视图。
34.图中：1、泵；2、阀；3、控制板；4、继电器；5、显示屏；6、按键输入模块；7、中继器；8、rs485电路；9、网关；10、工业控制计算机；11、服务器；12、光电隔离电路。
具体实施方式
35.下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
36.需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
37.请参考图1至图2所示，为本申请实施例中一种石英玻璃水系统用监控系统的原理框图，所述水系统设有若干泵1和阀门2，所述泵1和阀门2按位置区域分成若干组泵阀组件；所述监控系统包括若干控制板3、对应每个所述泵1和所述阀门2设置的继电器4；每个所述控制板3用于控制一组泵阀组件的继电器4；每个所述控制板3设有显示屏5和按键输入模块6；相邻的控制板3之间通过中继器7通讯；
38.所述控制板通过rs485电路8与网关9通讯；所述网关通过rj45接口将所述控制板3的信号发送至安装有组态王软件的工业控制计算机10；所述工业控制计算机10将所有控制板3的信号存储至服务器11的数据库内，控制板的信号包括被其控制的泵和阀门的开关信号。
39.在石英玻璃生产的水系统中，泵和阀门分布在生产现场的各个位置，比较分散，本实施例中，根据地理位置就近的原则，将相邻的一批泵和/或阀门分成一组泵阀组件，也就是说泵阀组件中可以是纯粹的多个泵，也可以是纯粹地多个阀门，也可以是多个泵和阀门。
40.所有控制板通过网关将数据信号上传至工业控制计算机，实现了阀门和泵的开关数据的统一管理，阀门和泵的数量可以随着现场的需求进行不限数量的扩展。通过中继器对控制板之间进行连接，扩展了现场通信的距离。每个所述控制板设有显示屏和按键输入模块，可以实现现场控制泵和阀门，满足现场需求。
41.其中，控制板3为单片机控制板，在其他实施例中，控制板3也可以是plc控制板；其中网关为modbus网关，用于将modbus网络转换成modbus tcp网络；组态王软件是一款工业专用的组态软件，本申请通过组态王软件实时采集水系统中阀门和泵的工作状态，将数据周期性地存储到数据库中，同时，现场人员可以通过组态王软件对阀门和泵进行远程控制，实现了自动化监视和控制。
42.由于水系统现场泵和阀门分布不集中，采用单个单片机控制板，单片机控制板之间的距离较远，为了保证通信质量，相邻的单片机控制板之间采用中继器通信，以扩展通信距离。
43.在本实施例中，单片机控制板的主处理器为stc89c51，可同时接入20个甚至更错的阀门和泵，控制能力强，集成化程度高。其中单片机控制板上设有显示屏，例如配有lcd1602显示屏，用于显示当前阀门和泵的开关状态；还设有按键输入模块，该模块上设有按键开关，可以实现现场控制阀门和泵，满足现场控制需求。
44.在本实施例中，所述modbus网络段采用屏蔽双绞线进行通讯；所述modbus tcp网络段采用网线进行通讯。水系统现场存在着电机等设备，电磁干扰严重，因此线材的选择十分关键。双绞线和网线是工业现场常用的线材，但是modbus段只需要两根线，采用网线浪费了线材，这里采用屏蔽双绞线。双绞线能够抵消外部的干扰，尤其是共模干扰，同时屏蔽层的存在能够更有效的屏蔽外部干扰。modbus tcp段采用网线作为线材，采用5类以上的网线，接口为rj45，保证通信质量。
45.在本实施例中，modbus网段的通信主要包括信号线和电源线。首先布线方便，将modbus电源线与信号线放置在同一个线管内。modbus tcp段采用5类网线进行布线与现有网络通过交换机连接在一起，布线要求不能破坏现有的网络结构，与大型设备要有一定距离，避免干扰。
46.在本实施例中，modbus采用rs485接口进行通信，rs485是非平衡差分电路能够抵消共模干扰，不需要接地，但是实际现场存在着高压，rs485接口必须考虑接地问题。rs485只能单点接地，不能多点节点，在布线时要严格按照此要求，否则会造成通信的不稳定。
47.在本实施例中，modbus网络采用菊花链总线结构，避免使用星型或树形，菊花链型保证了modbus设备只与相邻设备连接，没有分支，确保了通信信号的稳定传输。水系统阀门和泵分布不集中，必须采用多个单边机控制板，单片机控制板之间距离较远，本发明采用中继器将单片机控制板进行连接，扩展通信距离。modbus tcp段采用交换以太网结构，利用交换机连接到工业以太网网络。
48.在本实施例中，如图3所示，modbus网络中为了保证通信可靠性，采用冗余结构，当主rs485有故障时，自动切换到备rs485；当主rj45有故障时，自动切换到备rj45.通过冗余结构，保证了出现故障时，通信能够正常的进行，提高了系统可靠性。modbus网络连接终端电阻，提高带负载的能力。
49.在本实施例中，如图4和图5所示，将485电路和单片机电路通过光电隔离电路隔离开，避免单片机电路对485电路对的干扰，同时可以防止单片机电路故障时，损坏485接口电路。其中光电隔离电路的电路结构如图4所示。
50.优选地，如图6和图7所示，所述控制板的底部设有散热座15，所述散热座15的底面均匀伸出有散热翅片16；所述散热座15的侧边铰接有透明的保护罩13，用于盖住并保护所述控制板3；
51.所述散热座15的底部均匀设有至少3个由相邻的散热翅片16连接形成的积水槽17；
52.所述保护罩13顶部罩体设有贯通保护罩13内外的波浪型风道14；所述波浪型风道14的低端连通有排水通道18；所述排水通道通18向所述保护罩13的侧壁外部；
53.所述排水通道18通过引流管19连通至所述积水槽17内。
54.波浪型风道14的设置，连通了保护罩13内外的空气，给控制板提供了散热的通道，同时在波浪型风道14的低端设计排水通道18，排水通道18可以将落在保护罩上的水引流到
保护罩外，进一步通过引流管19流入积水槽17内，积水槽内少量的积水可提高散热座的散热性能。
55.以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。