用于DCS机柜的接线转换装置及DCS机柜的制作方法

用于dcs机柜的接线转换装置及dcs机柜
技术领域
1.本实用新型涉及工业过程控制的技术领域，更具体地，涉及一种用于dcs机柜的接线转换装置及dcs机柜。


背景技术：

2.在现代工厂中，已经较为广泛地引入了分散控制系统(dcs,distributed control system)。dcs系统是利用计算机技术对生产过程进行集中监测、操作、管理和分散控制的一种技术。在dcs系统中，现场变送器经由传感器获得生产过程中的各种工艺参数(如温度、压力、流量、液位等物理量)，将其转换为标准模拟量电信号并发送给dcs机柜中的模拟量输入模块。模拟量输入模块将模拟量电信号转换为数字量电信号，以进行进一步分析并对生产过程进行控制。
3.通常，按照供电方式的不同，可以将现场变送器划分为不同的类型，例如两线制变送器、三线制变送器和四线制变送器。在机柜生产阶段，需要将模拟量输入模块上的相关端子(以针脚形式)连接到端子排上。在现场调试阶段，再将现场变送器的对应端子连接到端子排上，从而实现现场变送器与模拟量输入模块之间的连接。图1(a)-(c)分别示出了现有技术中不同类型的现场变送器与dcs机柜中模拟量输入模块上的一个模拟量输入通道的接线方式。
4.图1(a)示出了两线制变送器与模拟量输入通道的一种接线方式。如示出的，两线制变送器的信号和电源各通过一根线缆传输。模拟量输入通道10的供电端子(l+mu端子)和正极信号输入端子(i+端子)分别连接到现场变送器11的受电端子(l+mu端子)和正极信号输出端子(i+端子)。模拟量输入通道10的l+mu端子为现场变送器10提供24v电源，i+端子用于接收来自现场变送器11的信号。图1(b)示出了四线制变送器与模拟量输入通道的一种接线方式。如示出的，四线制变送器的电源和信号各通过两根线缆传输。模拟量输入通道10的l+mu端子、i+端子和负极信号输入端子(i-端子)分别连接到现场变送器11的l+mu端子、i+端子和负极信号输出端子(i-端子)。dcs机柜中的dc 24v电源模块12的接地端子(m端子)连接到现场变送器11的接地端子(m端子)。模拟量输入通道10的l+mu端子和电源模块12的m端子为现场变送器11提供24v电源，模拟量输入通道10的i+端子和i-端子用于接收来自现场变送器11的信号。图1(c)示出四线制变送器与模拟量输入通道的另一种接线方式。如示出的，四线制变送器11的电源由现场设备提供，信号通过两根线缆传输。模拟量输入通道10的i+端子和i-端子分别连接到现场变送器11的i+端子和i-端子，用于接收来自现场变送器11的信号。现场变送器11的l+mu端子和m端子连接到现场设备。


技术实现要素：

5.在现有技术中，通常在dcs机柜的设计阶段便需要确定连接到各模拟量输入模块的每个模拟量输入通道的变送器的供电方式，随后才能进行相应的dcs机柜内部的接线设计，即模拟量输入通道的针脚与端子排之间的接线，这个过程较为繁琐、费时。而且，一旦已
经完成机柜生产，如果现场实际使用的变送器的供电方式与设计的不一致，则一方面需要工程师根据实际变送器的供电方式来修改dcs机柜的内部接线设计文档，另一方面需要接线工人修改机柜内部针脚与端子排之间的接线。接线修改需要机柜断电才可以实施，在改线后还需要进行相应测试，这不仅增加了很多额外的工作量，而且对工程进度也造成很大的影响。
6.鉴于上述技术问题，本实用新型的第一实施例提出了用于dcs机柜的接线转换装置，dcs机柜包括dcs设备，接线转换装置包括：第一组接线端子，该第一组接线端子中的各接线端子分别被配置为对应地连接到dcs设备的不同接线端子；第二组接线端子，该第二组接线端子中的至少一部分接线端子分别被配置为对应地连接到现场变送器的不同接线端子；以及切换模块，其连接在第一组接线端子与第二组接线端子之间，并且被配置为能够在多个接线模式之间进行切换，其中，在不同的接线模式下，第一组接线端子以不同的接线方式与第二组接线端子连接。
7.在该实施例中，接线转换装置可以兼容各种接线方式。通过接线转换装置可以调整不同类型的现场变送器与dcs设备之间的接线方式。在dcs机柜设计阶段，可以按照同一种接线方式将dcs设备连接到接线转换装置，无需先确定每个变送器的供电方式便可直接进行接线设计。在现场调试阶段，如果现场实际使用的变送器的供电方式发生变化，也无需机柜断电以修改机柜内部接线，仅通过接线转换装置便可切换到与现场变送器的实际供电方式相对应的接线方式，整个过程简单易操作，大幅节约了修改接线需花费的时间和精力。
8.在某些实施方式中，多个接线模式与现场变送器的供电方式相关联。
9.在某些实施方式中，现场变送器包括两线制变送器、三线制变送器或四线制变送器。
10.在某些实施方式中，切换模块包括一组切换开关。
11.在某些实施方式中，每个切换开关都与第一组接线端子中的一个接线端子和第二组接线端子中的一个接线端子相对应，并且被配置为根据不同的接线模式，在与其对应的两个接线端子之间形成连接或断开连接。
12.在某些实施方式中，一组切换开关为联动开关，每个切换开关都具有分别与多个接线模式一一对应的多个切换位置，在不同的接线模式下，每个切换开关被切换至对应的切换位置。
13.在某些实施方式中，dcs设备包括模拟量输入模块和电源模块，dcs设备的不同接线端子包括模拟量输入模块的供电端子、正极信号输入端子、负极信号输入端子以及电源模块的第一接地端子。
14.在某些实施方式中，多个接线模式包括第一接线模式、第二接线模式和第三接线模式，在第一接线模式下，现场变送器的不同接线端子包括受电端子和正极信号输出端子，并且，供电端子与受电端子之间、正极信号输入端子与正极信号输出端子之间分别能够形成连接；在第二接线模式下，现场变送器的不同接线端子包括受电端子、正极信号输出端子、负极信号输出端子和第二接地端子，并且，供电端子与受电端子之间、正极信号输入端子与正极信号输出端子之间、负极信号输入端子与负极信号输出端子之间、第一接地端子与第二接地端子之间分别能够形成连接；以及在第三接线模式下，现场变送器的不同接线端子包括正极信号输出端子和负极信号输出端子，并且，正极信号输入端子与正极信号输
出端子之间、负极信号输入端子与负极信号输出端子之间分别能够形成连接。
15.本实用新型的第二实施例提出了一种dcs机柜，该dcs机柜包括：dcs设备；以及至少一个根据上述实施例中任一个的接线转换装置。
16.在该实施例中，接线转换装置可以兼容各种接线方式。通过接线转换装置可以调整不同类型的现场变送器与dcs设备之间的接线方式。在dcs机柜设计阶段，可以按照同一种接线方式将dcs设备连接到接线转换装置，无需先确定每个变送器的供电方式便可直接进行接线设计。在现场调试阶段，如果现场实际使用的变送器的供电方式发生变化，也无需机柜断电以修改机柜内部接线，仅通过接线转换装置便可切换到与现场变送器的实际供电方式相对应的接线方式，整个过程简单易操作，大幅节约了修改接线需花费的时间和精力。
附图说明
17.结合附图并参考以下详细说明，本实用新型的各实施例的特征、优点及其他方面将变得更加明显，在此以示例性而非限制性的方式示出了本实用新型的若干实施例。在附图中，类似的组件和特征可以具有相同的附图标记，其中，
18.图1(a)-(c)分别示出了现有技术中不同类型的现场变送器与dcs机柜中模拟量输入模块上的一个模拟量输入通道的接线方式；
19.图2示出了根据本实用新型的一个实施例的接线转换装置的原理示意图；
20.图3示出了根据本实用新型的一个实施例的接线转换装置的电路结构示意图；
21.图4示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第一接线模式下的接线示意图；
22.图5示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第二接线模式下的接线示意图；以及
23.图6示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第三接线模式下的接线示意图。
24.附图标记
25.10模拟量输入通道
26.11现场变送器
27.12电源模块
28.20接线转换装置
29.201第一组接线端子
30.202切换模块
31.203第二组接线端子
32.2011-2014接线端子(第一组接线端子)
33.2021-2024切换开关
34.2031-2034接线端子(第二组接线端子)
具体实施方式
35.下面详细讨论实施例的实施和使用。然而，应当理解，所讨论的具体实施例仅仅示范性地说明实施和使用本实用新型的特定方式，而非限制本实用新型的范围。在描述时各个部件的结构位置例如上、下、顶部、底部等方向的表述不是绝对的，而是相对的。当各个部件如图中所示布置时，这些方向表述是恰当的，但图中各个部件的位置改变时，这些方向表
述也相应改变。
36.本文所使用的术语“包括”、“包含”及类似术语是开放性的术语，即“包括/包含但不限于”，表示还可以包括其他内容。术语“基于”是“至少部分地基于”。术语“一个实施例”表示“至少一个实施例”；术语“另一实施例”表示“至少一个另外的实施例”等等。
37.下面根据若干个实施例来说明本实用新型。需要说明的是，本实用新型所提出的改进可以在任何分散控制系统(dcs)的机柜中实施，例如用于电厂的分散控制系统的机柜。在本实用新型中，dcs设备是指dcs机柜所包括的任何设备，包括但不限于i/o模块、电源模块等等。
38.图2示出了根据本实用新型的一个实施例的接线转换装置的原理示意图。如图2中示出的，接线转换装置20包括第一组接线端子201、第二组接线端子203以及连接在第一组接线端子201与第二组接线端子203之间的切换模块202。第一组接线端子201中的各接线端子分别对应地连接到dcs设备的不同接线端子。dcs机柜包括该dcs设备。第二组接线端子203中的至少一部分接线端子分别用于对应地连接到现场变送器的不同接线端子。切换模块202能够在多个接线模式之间进行切换。在不同的接线模式下，第一组接线端子201以不同的接线方式与第二组接线端子202连接。例如，在一种接线模式下，第一组接线端子201中的一部分接线端子分别与第二组接线端子202中的一部分接线端子一一对应地连接，而第一组接线端子201中的剩余接线端子与第二组接线端子201中的剩余接线端子彼此不连接。又例如，在另一种接线模式下，第一组接线端子201中的所有接线端子分别与第二组接线端子202中的所有接线端子一一对应地连接。由于第一组接线端子201的各接线端子分别对应地连接到dcs设备的不同接线端子，且第二组接线端子203的至少一部分接线端子分别对应地连接到现场变送器的不同接线端子，因此，在不同的接线模式下，dcs设备与现场变送器之间也具有不同的接线方式。多个接线模式可以与现场变送器的供电方式相关联。现场变送器可以包括两线制变送器、三线制变送器或四线制变送器。
39.在上述实施例中，接线转换装置可以兼容各种接线方式。通过接线转换装置可以调整不同类型的现场变送器与dcs设备之间的接线方式。在dcs机柜设计阶段，可以按照同一种接线方式将dcs设备连接到接线转换装置，无需先确定每个变送器的供电方式便可直接进行接线设计。在现场调试阶段，如果现场实际使用的变送器的供电方式发生变化，也无需机柜断电以修改机柜内部接线，仅通过接线转换装置便可切换到与现场变送器的实际供电方式相对应的接线方式，整个过程简单易操作，大幅节约了修改接线需花费的时间和精力。
40.下面同时参考图3-图6来说明根据本实用新型的一个具体实施例。图3示出了根据本实用新型的一个实施例的接线转换装置的电路结构示意图。图4示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第一接线模式下的接线示意图。图5示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第二接线模式下的接线示意图。图6示出了根据图3的实施例的接线转换装置在第三接线模式下的接线示意图。
41.如图3中示出的，在本实施例中，第一组接线端子201包括四个接线端子2011-2014，第二组接线端子203包括四个接线端子2031-2034。切换模块202包括一组联动的切换开关2021-2024。可以采用任意一种机械结构来实现切换开关2021-2024的联动。例如，将切换开关2021-2024共同连接到一个连杆，并在连杆一端安装手柄或旋钮，通过摇动手柄或旋
转旋钮使开关联动来切换不同的接线模式。在另一些实施例中，也可以不采用联动开关，而是采用独立地控制切换开关2021-2024中每个切换开关的方式来切换不同的接线模式。
42.继续参考图3，每个切换开关都与第一组接线端子中的一个接线端子和第二组接线端子中的一个接线端子相对应，每个切换开关根据不同的接线模式，在与其对应的两个接线端子之间形成连接或断开连接。具体地，在本实施例中，切换开关2021对应于接线端子2011和2031，切换开关2022对应于接线端子2012和2032，切换开关2023对应于接线端子2013和2033，并且切换开关2024对应于接线端子2014和2034。在本实施例中，接线转换装置20具有三种接线模式。相应地，每个切换开关都具有分别与三个接线模式一一对应的三个切换位置。在不同的接线模式下，每个切换开关被切换至对应的切换位置。
43.如图3中示出的，在本实施例中，当切换开关2021处于第一切换位置和第二切换位置时，接线端子2011与2031之间经由线缆形成连接，当其处于第三切换位置时，接线端子2011与2031之间未连接线缆，因此断开连接。当切换开关2022处于任一个切换位置时，接线端子2012与2032之间均经由线缆形成连接。当切换开关2023处于第一切换位置时，接线端子2013与2033之间未连接线缆，因此断开连接，当其处于第二切换位置和第三切换位置时，接线端子2013与2033之间经由线缆形成连接。当切换开关2024处于第一切换位置和第三切换位置时，接线端子2014与2034之间未连接线缆，因此断开连接，当其处于第二切换位置时，接线端子2014与2034之间经由线缆形成连接。在本实施例中，在每个切换位置处分别设置开关触点，将开关触点通过线缆连接到接线端子2031-2034中对应的接线端子或不与对应的接线端子连接。
44.在另一些实施例中，也可以根据需要为接线转换装置20设置其它数量的接线模式，并且在每个接线模式下，可以具有与本实施例不同的接线设计。例如，可以设置四个接线模式，将其中一个接线模式用于所有切换开关的复位，在该接线模式下，两组接线端子2011-2014和2031-2034之间无接线端子形成连接。
45.图4-图6分别示出了接线转换装置20在不同接线模式下与模拟量输入模块的一个模拟量输入通道以及现场变送器的接线方式。在本实施例中，接线端子2011-2014分别对应地连接到模拟量输入通道的供电端子、正极信号输入端子、负极信号输入端子以及电源模块的第一接地端子，接线端子2031-2034中的至少一部分分别对应地连接到现场变送器的接线端子。在dcs机柜的设计和生产阶段，可以使统一切换开关2021-2024处于任一个接线模式。例如，切换开关2021-2024均处于其第一切换位置，即第一接线模式。这样，现场变送器的接线可以采用模块化设计，无需先确定每个变送器的供电方式便可直接进行接线设计，大幅减少了设计的工作量，节约了人力和时间成本。
46.在本实施例中，当现场实际使用的变送器为两线制变送器时，采用第一接线模式。参考图4，接线转换装置的接线端子2031和2032分别连接到现场变送器的受电端子和正极信号输出端子。将切换开关2021-2024联动地切换至第一切换位置。在该第一接线模式下，模拟量输入通道的供电端子与现场变送器的受电端子之间形成连接，以为现场变送器提供电源。同时，模拟量输入通道的正极信号输入端子与现场变送器的正极信号输出端子之间形成连接，以从现场变送器接收信号。
47.当现场实际使用的变送器为四线制变送器且该变送器需要由dcs机柜供电时，采用第二接线模式。参考图5，接线转换装置的接线端子2031-2034分别连接到现场变送器的
受电端子、正极信号输出端子、负极信号输出端子和第二接地端子。将切换开关2021-2024联动地切换至第二切换位置。在该第二接线模式下，模拟量输入通道的供电端子与现场变送器的受电端子之间形成连接，电源设备的第一接地端子与现场变送器的第二接地端子之间形成连接，以为现场变送器提供电源。同时，模拟量输入通道的正极信号输入端子与现场变送器的正极信号输出端子之间形成连接，模拟量输入通道的负极信号输入端子与现场变送器的负极信号输出端子之间形成连接，以从现场变送器接收信号。
48.当现场实际使用的变送器为四线制变送器且该变送器由现场设备供电时，采用第三接线模式。参考图6，接线转换装置的接线端子2031-2034分别连接到现场变送器的正极信号输出端子和负极信号输出端子。将切换开关2021-2024联动地切换至第三切换位置。在该第三接线模式下，模拟量输入通道的正极信号输入端子与现场变送器的正极信号输出端子之间形成连接，模拟量输入通道的负极信号输入端子与现场变送器的负极信号输出端子之间形成连接，以从现场变送器接收信号。
49.因此，在现场调试阶段，通过接线转换装置便可切换到与现场变送器的实际供电方式相对应的接线方式，而无需机柜断电以修改机柜内部接线，整个过程简单易操作，大幅节约了修改接线需花费的时间和精力。
50.在本实用新型的另一个实施例中，一种dcs机柜包括：dcs设备；以及至少一个根据上述实施例中任一个的接线转换装置。本领域技术人员应当理解，一个dcs机柜可以包括若干个模拟量输入模块，而一个模拟量输入模块上具有若干个模拟量输入通道，每个模拟量输入通道都用于与一个现场变送器相连接。因此，一个dcs机柜可以包括多个接线转换装置，用于多个模拟量输入通道与对应的现场变送器的接线模式切换。根据实际需要，每个接线转换装置可具有不同数量和形式的接线模式。
51.虽然已经参考若干具体实施例描述了本实用新型的实施例，但是应当理解，本实用新型的实施例并不限于所实用新型的具体实施例。本实用新型的实施例旨在涵盖在所附权利要求的精神和范围内所包括的各种修改和等同布置。权利要求的范围符合最宽泛的解释，从而包含所有这样的修改及等同结构和功能。