微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊的製作方法
2023-05-30 02:00:16
專利名稱：微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用來保護DCS測量系統中各種卡件不因交流或直流過壓 過流而損壞的保護設備，尤其涉及一種微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓 保護模塊。
背景技術：
隨著科技水平的飛速發展，工業測量自動控制水平得到了很大的提高。 其中最具代表性的DCS (集散控制系統)是當前自動控制系統的最高水平。 但從實際運作來看，DCS不具備自我保護的功能， 一旦發生意外，將會給企 業帶來不同程度的損失。
在微控系統中的模件(即卡件)是將一次測量設備的模擬信號轉變成數 字信號，並傳輸到微機，以供分析和處理的關鍵設備。它體積雖小但結構復 雜，屬昂貴的高科技產品。在DCS系統中卡件處於前沿位置，且自身沒有自 保功能。根據模件損壞情況的統計分析可看出，導致模件損壞的原因主要有 三個 一是過壓；二是過流；三是交流電壓串入。在測量系統中卡件所接收 的4-20mA模擬信號都是來自使用220V或380V的交流電器設備。而交流用電 設備在工作過程中漏電現象時有發生，從而極易導致交流電壓由4-20mA信號 線路進入卡件，使卡件被強電壓燒壞，卡件遭到損壞將直接影響到企業的正 常店行。
在電廠實際工作中，發現在運用DCS控制系統時，DCS所用的卡件，在 電壓、電流稍高的情況下，卡件耐壓耐流有限很容易被燒壞和擊穿，損壞後 會影響整個卡件各路的工作狀態(卡件最低為15路)，它直接影響發電機和 鍋爐的正常運行。以一個5萬機組的小型電廠為例， 一個價值4000元的卡件 損壞而導致停機停產的話，企業一天的損失就要數以10萬計，或者更多。因 此對DCS系統使用的卡件按通道分路進行必要的保護，確保DCS系統連續、 穩定、高效的運行，對企業正常的運行和發展，避免不必要的損失起著至關 重要的作用
發明內容
本發明的目的是提供一種對DCS系統使用的卡件進行必要保護的微機集
散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊。
為實現上述目的，本發明採用的技術方案為
一種微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，包括 一次測量設 備連接端和被保護設備卡件連接端，其特徵是 一次測量設備連接端的測量 信號工作迴路與熔絲管F1連接；測量信號迴路中，交流電壓正半周經二極體
DK D3，交流電壓負半周經二極體D2、 D4構成全波整流電路，被整流後的直 流電壓經取樣二極體W1取樣後，送入三極體VT控制極；三極體VT的集電極 分別與所述的二極體D1、 D2連接，三極體VT的發射極分別與所述的二極體 D3、 D4連接。
根據所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，其特徵是
所述的三極體VT的控制極與發射極之間連接有高頻濾波電容器Cl。
根據所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，其特徵是
所述的測量信號工作迴路中並聯連接有保護二極體D5。
根據所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，其特徵是 所述的測量信號工作迴路中連接有限流保護電阻。
本發明微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊(DCS—I/0)在充
分考慮到卡件的各種工作環境、工作目的及系統作用的情況下，專門用來保
護DCS測量系統中各種卡件不受交流或直流過壓過流而損壞的保護設備。該 保護模塊適用於24VDC正負邏輯電路各通道。不需要另加電源，按正負極， 直接串入24VDC迴路中即可。本發明從根本上解決了 DCS系統卡件的先天不 足，本發明可安全有效地對各種通道提供保護。
圖1為本發明與一次測量設備和被保護設備卡件連接示意圖。 圖2為本發明的電路原理圖。
具體實施例方式
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一歩說明
本發明微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊與一次測量設備 和被保護設備卡件連接方法如圖1所示，微機集散控制系統輸入/輸出過流過 壓保護模塊(DCS-10)連接方法，可按圖1的1端、2端"+ ，-"極串聯接入到被保護信號電壓24V工作迴路中即可，接法見圖1。 本發明的電路原理圖如圖2所示，包括 一次測量設備連接端和被保護
設備卡件連接端， 一次測量設備連接端的測量信號工作迴路與熔絲管Fl連 接；測量信號迴路中，交流電壓正半周經二極體D1、 D3，交流電壓負半周經 二極體D2、 D4構成全波整流電路，被整流後的直流電壓經取樣二極體W1取 樣後，送入三極體VT控制極；三極體VT的集電極分別與所述的二極體D1、 D2連接，三極體VT的發射極分別與所述的二極體D3、 M連接。
所述的三極體VT的控制極與發射極之間連接有高頻濾波電容器Cl。 所述的測量信號工作迴路中並聯連接有保護二極體D5。 所述的測量信號工作迴路中連接有限流保護電阻R1、 R2，限流保護電阻 Rl、 R2兩隻並聯連接。
本發明的工作原理如下
一、 測量信號4一20mA工作迴路經熔絲管Fl進入過壓過流保護模塊，然 後再進入被保護設備。當DC24V工作迴路正常時，該保護模塊處於守備狀態。 信號迴路出現過壓時，不論是交流電壓還是直流電壓，該保護模塊檢測是非 工作電壓時，瞬間迅速進入保護狀態。進入保護狀態後，測量設備信號工作 迴路被保護模塊短路切斷，在切斷的瞬間工作迴路上的A點和B點的電壓不 高於被保護設備正常工作電壓。
由於信號迴路被該保護模塊短路，瞬間內熔絲管F1被熔斷，使被保護設 備迅速與非工作有害電壓脫離開，因此，測量設備得到有效的安全保護。
二、 工作原理
當有交流電壓侵襲測量信號迴路時，交流電壓正半周經二極體D1、 D3， 負半周經二極體D2、 D4，構成全波整流，被整流後的直流電壓在經取樣二極 管Wl取樣認可後，送入三極體VT控制極(該取樣直流電壓為Wl反向擊穿電 壓，可根據實際需要在30-40V之間任選)。三極體VT得到觸發後迅速導通， 因三極體VT的導通使直流電壓迴路被三極體VT短路。因此，測量信號電壓 工作迴路中熔絲管F1瞬間被熔斷，使非工作有害電壓與被保護設備迅速脫離 開。
當信號電壓DC24V工作迴路，受到外部脈衝電壓衝擊時，脈衝電壓高於l 伏時，被保護二極體D5直接短路吸收，保護二極體D5同時起到對交流電壓半波短路吸收的作用。因此，在保護過程中保護二極體D5起到重要作用，Rl、 R2為限流保護電阻，功率1/8W， 1000歐姆，2隻並聯。
Cl為高頻濾波電容器，高頻濾波電容器C1為防止脈衝信號電壓進入三極 管VT控制極，產生誤動作而設的濾波電容器。
三、 使用元件的選擇
二極體D1—D5， 1N4007. 1A. 1KV。
穩壓管Wl. 2CW119. 30—36V;
或2DW13D. 36—40V。
三極體BU406H. BU408. 400V. 7A. 60W;
或2SC4797. 900V8A. 50W。
電容器C1 0.047微法.250V。
保險絲Fl0. 1A-0. 25A速熔型。
四、 使用說明
DCS-10保護模塊投入使用方法可按1端2端"+，-"極串聯接入到被保 護信號電壓24V工作迴路中即可，接法見圖l。
當儀表失去4-20MA信號時，應首先檢查熔絲管Fl是否被熔斷，當出現 熔絲管F1被熔斷時，這說明已由非工作電壓進入信號電壓DC24V迴路。
這時應查明原因在更換同型號規格的熔絲管，即0. 1A-0.25A, 5X20mm速 熔熔絲管，對溫度信號輸入保護(模件通道保護)本電路去除保護二極體D5 和限流保護電阻Rl、 R2，把限流保護電阻Rl、 R2兩端端直接連接為溫度輸 入保護，適應熱電阻信號、熱偶信號。
本模塊使用溫度+60度至-40度。
五、 DCS-IO保護模塊使用範圍；
1、 微機.模件(卡件)
4一20mA模擬信號.輸入輸出(單位為通道)。
2、 24V.DC開關量.輸入.輸出.(單位為通道)。 24VDC變送器(1151型)(單位為臺)。
24V. DC壓力變送器(單位為臺)。
3、 各種使用0—20mA信號的二次儀表(單位為塊)。
4、 各種電動執行器-O-lOmA.輸入.輸出.信號。 0-20mA.輸入.輸出.信號。 4-20mA.輸入.輸出.信號。 六、註明
DCS-10保護模塊電路中使用的Fl (即保險管)為速溶型熔絲管，如更換此 管時應嚴格按要求更換，不得任意改型或加大保險絲容量，否則將燒壞模塊和 被保護設備。
DCS-IO保護模塊所用的熔絲管規格如下
電流0. 1A-0. 25A速熔型熔絲管。使用熔絲管最大電流不能超過0. 25A， 規格5X20腿。
上面所述的實施例僅是對本發明的優選實施方式進行描述，並非對本發 明的構思和保護範圍進行限定，在不脫離本發明設計構思的前提下，本領域 中普通工程技術人員對本發明的技術方案作出的各種變型和改進，均應落入 本發明的保護範圍。
權利要求
1、一種微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，包括一次測量設備連接端和被保護設備卡件連接端，其特徵是一次測量設備連接端的測量信號工作迴路與熔絲管F1連接；測量信號迴路中，交流電壓正半周經二極體D1、D3，交流電壓負半周經二極體D2、D4構成全波整流電路，被整流後的直流電壓經取樣二極體W1取樣後，送入三極體VT控制極；三極體VT的集電極分別與所述的二極體D1、D2連接，三極體VT的發射極分別與所述的二極體D3、D4連接。
2、 根據權利要求1所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模 塊，其特徵是所述的三極體VT的控制極與發射極之間連接有高頻濾波電容 器C1。
3、 根據權利要求1所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模 塊，其特徵是所述的測量信號工作迴路中並聯連接有保護二極體D5。
4、 根據權利要求1所述的微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，其特徵是所述的測量信號工作迴路中連接有限流保護電阻。
全文摘要
一種微機集散控制系統輸入/輸出過流過壓保護模塊，包括一次測量設備連接端和被保護設備卡件連接端，測量信號工作迴路與熔絲管F1連接；測量信號迴路中，交流電壓正半周經二極體D1、D3，交流電壓負半周經二極體D2、D4構成全波整流電路，被整流後的直流電壓經取樣二極體W1取樣後，送入三極體VT控制極；三極體VT的集電極分別與所述的二極體D1、D2連接，三極體VT的發射極分別與所述的二極體D3、D4連接。本發明專門用來保護DCS測量系統中各種卡件不受交流或直流過壓過流而損壞的保護設備。該保護模塊適用於24VDC正負邏輯電路各通道。不需要另加電源，按正負極，直接串入24VDC迴路中即可。本發明可安全有效地對各種通道提供保護。
文檔編號H02H3/08GK101673928SQ200910018500
公開日2010年3月17日 申請日期2009年9月30日 優先權日2009年9月30日
發明者孔祥召 申請人:滕州億達華聞煤電化有限公司