一種核電儀控機櫃狀態監測裝置的製作方法
2023-06-05 05:48:51
本實用新型涉及核控制技術領域，尤其涉及一種核電儀控機櫃狀態監測裝置。
背景技術：
在核電儀控系統中，監測機櫃狀態主要採用的方法：利用機櫃內現有的板卡和網絡進行機櫃狀態採集、輸出和上報。例如使用櫃內的RTD板卡採集機櫃的溫度，使用櫃內的DI板卡採集櫃門開關、風扇電源等開關量信號，處理結果通過通信發送給主控制器板卡，主控制器板卡進行處理之後控制DO板卡驅動櫃門燈報警，並將採集、處理結果上報至網關/伺服器站。
利用機櫃內現有的板卡和網絡進行監測的方法具有以下問題：
1)監測不含智能板卡的機櫃比如電源機櫃，則需要將櫃內傳感器接口引出到含有板卡的機櫃進行數據採集、輸出和通信，會增加櫃間走線。
2)機櫃內的正常工作系統和監測系統採用同一套系統，如果正常工作系統出現問題了，監測系統很可能也無法正常工作，起不到監測作用。
技術實現要素：
為了解決上述問題。本實用新型提供了一種核電儀控機櫃狀態監測裝置。
為了實現上述目的，本實用新型提供的技術方案包括：
一種核電儀控機櫃狀態監測裝置，包括單片機和分別與單片機相連的熱電阻採集通道、數字量採集通道、脈衝量採集通道、通信模塊、電源模塊，
所述熱電阻採集通道包括一路RTD通道，用於採集機櫃內溫度；
所述數字量採集通道用於採集機櫃的開關量信號，包括八路DI通道；
所述脈衝量採集通道採集脈衝信號，用於監測冗餘控制器板卡的運行狀態，包括兩路PI通道；
所述通信模塊用於狀態監測裝置與外界進行通信，包括兩路RS485通道；
所述電源模塊包括兩路24V電源輸入通道。
進一步，所述八路DI通道採集的開關量信號包括櫃門開關、風扇開關、機箱電源開關信號。
進一步，所述數字量採集通道包括多個預留通道，用於增加監測點。
進一步，還包括數字量輸出通道，所述數字量輸出通道用於報警輸出，包括三路DO通道，一路DO輸出通道用於驅動機櫃櫃門報警燈和兩路DO輸出觸點信號通道用於執行報警動作。
進一步，所述電源模塊入口端設置防護濾波電路。
本裝置的主要優點為：
1)減少櫃間接線，易於工程應用；
2)有單獨的供電電源和通信鏈路，作為第三方監測裝置有良好的獨立性；
3)可對工作參數進行配置，功能更加豐富，使用更加靈活；
4)體積較少，為機櫃節省空間，且安裝方式靈活，既支持35mm DIN導軌固定，也支持螺釘固定。
附圖說明
圖1為本實用新型結構示意圖；
圖2為本實用新型在被監測系統中的應用示意圖。
具體實施方式
以下將結合附圖及實施例來詳細說明本實用新型的實施方式，藉此對本實用新型如何應用技術手段來解決技術問題，並達成技術效果的實現過程能充分理解並據以實施。需要說明的是，這些具體的說明只是讓本領域普通技術人員更加容易、清晰理解本實用新型，而非對本實用新型的限定性解釋；並且只要不構成衝突，本實用新型中的各個實施例以及各實施例中的各個特徵可以相互結合，所形成的技術方案均在本實用新型的保護範圍之內。
下面通過附圖和具體實施例，對本實用新型的技術方案進行詳細描述：
如圖1，核電儀控機櫃狀態監測裝置(簡稱CMU)，以16位單片機為核心和分別與單片機相連的熱電阻採集通道、數字量採集通道、脈衝量採集通道、數字量輸出通道、RS485通信模塊、電源模塊。通道、通信模塊、單片機互相之間隔離。
熱電阻採集通道用於採集機櫃內溫度，包括一路RTD通道，1路RTD通道採用PT100鉑熱電阻作為測溫元件，採集機櫃內溫度，測溫精度高。PT100模擬量信號經過ADC晶片轉換為數字量信號，數字量信號通過SPI通信發送給單片機進行處理。隔離模塊可以實現RTD通道的電源和信號與單片機系統隔離。(ADC名詞解釋：Analog-to-Digital Converter的縮寫，指模數轉換器。SPI名詞解釋：Serial Peripheral Interface的縮寫，是一種高速的，全雙工，同步的串行通信總線。)
數字量採集通道包括八路DI通道，用於採集櫃門開關、風扇開關、機箱電源開關等開關量信號，並且預留了多個預留通道方便後續增加監測點。八路DI通道與單片機及外圍電路採用光耦隔離模塊進行隔離。隔離的目的是保護單片機系統。
脈衝量採集通道採集脈衝信號，用於監測冗餘控制器板卡的運行狀態，包括兩路PI通道。兩路PI通道與單片機及外圍電路採用光耦隔離模塊進行隔離。
數字量輸出通道用於報警輸出，包括三路DO通道，三路DO通道採用繼電器與單片機及外圍電路隔離。其中1路DO輸出24V，用於驅動櫃門報警燈，2路DO輸出觸點信號，用於執行其他報警動作。
通信模塊用於CMU與外界進行通信，通信應用層協議為MODBUS，物理層接口為RS485。該部分包括兩路RS485通信，(即A路485通信和B路485通信)，每一路RS485通信設置埠防護模塊、485收發器和光耦隔離模塊。RS485通信可以分別與網關/伺服器站的主/從控制器板卡連接實現冗餘的MODBUS通信，以讀取機櫃當前運行狀態。另外，CMU支持參數配置功能。將CMU的RS485通道接口與PC機的串口連接，則可通過PC機上安裝的參數配置軟體向CMU寫入參數配置信息，主要可配置的內容包括：溫度或者櫃門開關等不同類型的報警功能使能與禁止、某種報警通過哪路數字量通道進行輸出、溫度報警的限值、RTD採集斷線上報值選擇等。(MODBUS名稱解釋：MODBUS是OSI模型第7層上的應用層報文傳輸協議，它在連接至不同類型總線或網絡的設備之間提供客戶機/伺服器通信。)
電源模塊採用了冗餘設計，包括兩路24V電源輸入通道。電源輸入埠經過了防護濾波電路，可滿足浪湧、快速脈衝群等EMC要求，使裝置可靠性更高。兩路電源輸入通道經過電源輸入埠的防護濾波電路後分成四路，其中三路通道分別連接隔離DCDC模塊，另一路為一路DO通道、2路PI通道和8路DI通道供電。經過隔離DCDC模塊後的一路5V電壓為各通道隔離後端和單片機及外圍電路提供電源，兩路3.3V電壓分別為A路和B路485通信通道提供電源。(DCDC名詞解釋：直流變直流。)
如圖2，CMU在監測系統中的應用。
Gatway：將狀態監測裝置(CMU)採集的狀態信息傳送給伺服器。
圖中的伺服器A包含了實時伺服器A和歷史伺服器A，伺服器B包含了實時伺服器B和歷史伺服器B。實時伺服器用來接收通訊站的實時信息；對狀態信息進行報警邏輯判斷，並對報警信息進行管理，例如報警確認。歷史伺服器用來對實時信息記錄保存。
OPS為操作站：接受來自伺服器A和伺服器B的信息。顯示所有的機櫃狀態信息、報警信息。
最後需要說明的是，上述說明僅是本實用新型的最佳實施例而已，並非對本實用新型做任何形式上的限制。任何熟悉本領域的技術人員，在不脫離本實用新型技術方案範圍內，都可利用上述揭示的做法和技術內容對本實用新型技術方案做出許多可能的變動和簡單的替換等，這些都屬於本實用新型技術方案保護的範圍。