一種水廠數位化智能網關設備的製作方法

2023-06-21 07:18:16

本發明屬於水廠自控設備技術領域，尤其涉及一種水廠數位化智能網關設備。

背景技術：

目前，水廠自動化控制系統設備適用於供水企業遠程監測水廠的出水流量、水池水位、出廠壓力、水質以及加壓泵組、配電設備、消毒設施的運行狀態等，該設備同時可手動控制、自動控制、遠程控制加壓泵組的啟停，可對水廠內重要部位實施視頻監控，水廠自動化設備均使用plc控制系統，即plc主機通過電纜連接多種傳感器，然後輸出信號控制繼電器再通過保險開關等輸出至閥門變頻器等，進而控制設備，該方法需要專業的plc程序編程人員來編寫程序，上位機開發人員來開發組態軟體程序，需要大量的外部設備、電源模塊、網絡通信模塊、plc主機、ai/ao模塊和di/do模塊等，各個模塊之間的接線還要連接保險絲、繼電器等輔助設備，該方法會導致電器櫃內走線複雜，施工工程量很大，易出現接線失誤，且內部線纜過多，維護工作繁瑣。

目前plc控制系統並非專業為水廠設備使用設計，需要專業編程人員編程，結構複雜，使用繁瑣，運行狀態不穩定，易造成不必要的損失。

技術實現要素：

本發明之目的在於提供一種水廠數位化智能網關設備，是一種接口簡易，免除編程和運行穩定的適用於水廠儀表設備的網關設備。

為解決上述技術問題，本發明提供如下技術方案：一種水廠數位化智能網關設備，包括控制器組件、接口組件、保護組件和電源組件，所述保護組件接入相應的所述接口組件，所述接口組件與水廠儀表設備連接，所述接口組件與電源組件連接，所述電源組件與控制器組件連接，所述控制器組件包括cpu控制器、內存和flash存儲器，所述接口組件包括電源接口、網絡接口、數字量io輸入輸出接口、模擬量io輸入輸出模塊和485/232接口，所述保護組件包括內部集成繼電器、自恢復保險絲、光耦隔離器、防雷設備和浪湧保護器，所述電源組件包括電源模塊和電源隔離開關，所述電源接口、網絡接口、數字量io輸入輸出接口、模擬量io輸入輸出模塊和485/232接口都經電源隔離開關與電源模塊連接，所述cpu控制器、內存和flash存儲器都經電源隔離開關與電源模塊連接。

其中，優選地，所述水廠儀表設備依次經自恢復保險絲和光耦隔離器接入數字量io輸入接口，所述數字量io輸入接口經電源隔離開關與電源模塊連接，再與cpu控制器連接。

其中，優選地，所述自恢復保險絲為氣體放電器管tvs。

其中，優選地，所述cpu控制器經電源隔離開關與電源模塊連接，所述電源模塊與數字量io輸出接口連接，所述數字量io輸出接口經光耦隔離器和內部集成繼電器接入水廠儀表設備。

其中，優選地，所述模擬量io輸入輸出模塊包括高速adc轉換器、高速dac轉換器、磁耦隔離器和高速spi接口。

其中，優選地，所述水廠儀表設備，經防雷設備、內部集成繼電器和浪湧保護器至高速adc轉換器，並通過磁耦隔離器和高速spi接口與cpu控制器連接。

其中，優選地，所述cpu控制器與高速spi接口連接，所述高速spi接口與磁耦隔離器與高速dac轉換器連接，所述高速dac轉換器與防雷設備、內部集成繼電器和浪湧保護器連接，所述防雷設備、內部集成繼電器和浪湧保護器與水廠儀表設備連接。

與現有技術相比，本發明採用上述技術方案的有益效果是：

通過多接口並列設計和高度集成控制器，解決目前水廠儀表設備控制複雜不穩定的難題，專用接口，接線簡單方便，免除編程，操作要求低，可兼容傳統plc現有自控系統實現無縫升級，設備體積小，節省空間和布線，為水廠水務系統提供一種節約、穩定和高效的網絡控制設備。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明作進一步詳細的說明。

圖1為本發明的智能網關設備的系統框圖。

圖2為本發明中智能網關設備的數字量輸入的系統框圖。

圖3為本發明中智能網關設備的數字量輸出的系統框圖。

圖4為本發明中智能網關設備的模擬量輸入的系統框圖。

圖5為本發明中智能網關設備的模擬量輸出的系統框圖。

具體實施方式

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。

如圖1至圖5所示，本實施例提供一種水廠數位化智能網關設備，包括控制器組件、接口組件、保護組件和電源組件，控制器組件包括cpu控制器、內存和flash存儲器，控制器組件作為水廠數位化智能網關設備的核心部件，接收水廠儀表設備信號，根據預先設計程序完成控制任務，並反饋控制結果，其採用兼容傳統plc通訊接口的新型網絡接口，兼容各種組態軟體，兼容性強，無需編寫程序即可採集傳輸傳感器數據，狀態穩定，接口組件包括電源接口、網絡接口、數字量io輸入輸出接口、模擬量io輸入輸出模塊和485/232接口，可量變接口組件用於多種、多臺儀表設備信號接收傳輸，傻瓜式操作不易出錯，節約成本，保護組件包括內部集成繼電器、自恢復保險絲、光耦隔離器、防雷設備和浪湧保護器，在於保護控制器組件不受外部電壓衝擊，增加使用壽命，避免外部因素損壞接口，將信號源傳入相應的接口，電源組件包括電源模塊和電源隔離開關，電源接口、網絡接口、數字量io輸入輸出接口、模擬量io輸入輸出模塊和485/232接口都經電源隔離開關與電源模塊連接，cpu控制器、內存和flash存儲器都經電源隔離開關與電源模塊連接，在水廠需要網絡控制的設備上加裝水廠數位化智能網關設備，水廠儀表設備信號源通過保護組件接入相應的接口組件，經過電源隔離開關將數位訊號傳入控制器組件進行分析處理同時回傳處理結果，電源組件為整個控制器提供穩定電壓，分離電壓信號與數位訊號，保證各個組件安全穩定運行。

本實施例中，水廠儀表設備依次經自恢復保險絲和光耦隔離器接入數字量io輸入接口，數字量io輸入接口經電源隔離開關與電源模塊連接，再與cpu控制器連接，水廠儀表設備的數據從水廠儀表設備接口經自恢復保險絲傳輸至光耦隔離器，光耦隔離器具有數千伏電壓的隔離保護電路效果，經過光耦隔離的數據通過數字量io輸入接口輸入值cpu控制器。

本實施例中，cpu控制器經電源隔離開關與電源模塊連接，電源模塊與數字量io輸出接口連接，數字量io輸出接口經光耦隔離器和內部集成繼電器接入水廠儀表設備，從cpu控制器輸出的數據經過數字量io輸出接口傳輸至光耦隔離器，經光耦隔離器隔離後驅動內部集成繼電器工作，內部集成繼電器輸出埠接水廠儀表設備，接口信號將傳往控制器組件，在信號傳輸至cpu控制器之前，電源組件將信號源分離電壓信號與數位訊號，保證cpu控制器的安全運行，數位訊號經過控制器組件處理完成後，形成反饋信號，再通過接口組件傳輸至水廠儀表設備，完成網絡控制工作。

本實施例中，模擬量io輸入輸出模塊包括高速adc轉換器、高速dac轉換器、磁耦隔離器和高速spi接口，水廠儀表設備，經防雷設備、內部集成繼電器和浪湧保護器至高速adc轉換器，高速adc轉換器將模擬量轉換成數字量，並通過磁耦隔離器隔離後的數據，再經高速spi接口傳輸至cpu控制器連接，另外cpu控制器與高速spi接口連接，高速spi接口與磁耦隔離器與高速dac轉換器連接，高速dac轉化器將數字量轉換成模擬量，再經防雷設備、內部集成繼電器和浪湧保護器傳輸至水廠儀表設備連接。

本實施例中，所述自恢復保險絲為氣體放電器管tvs。

本實施例在使用時：

在水廠需要網絡控制的設備上加裝水廠數位化智能網關設備，水廠儀表設備信號源通過保護組件接入相應的接口組件，經過電源隔離開關將數位訊號傳入控制器組件進行分析處理同時回傳處理結果，電源組件為整個控制器提供穩定電壓，分離電壓信號與數位訊號，保證各個組件安全穩定運行，水廠數位化智能網關設備工作時，通過讀取用戶設置閥門設備的類型和運行參數，同步運行歷史運行數據存儲，控制進程，水廠儀表設備通訊三個工作內容，並且之間相互通訊，控制進程負責採集控制設備，通訊進程複雜和上位機組態軟體通訊，歷史運行數據存儲進程負責實時數據的備份。

本實施例通過多接口並列設計和高度集成控制器，解決目前水廠儀表設備控制複雜不穩定的難題，專用接口，接線簡單方便，免除編程，操作要求低，可兼容傳統plc現有自控系統實現無縫升級，設備體積小，節省空間和布線，為水廠水務系統提供一種節約、穩定和高效的網絡控制設備。

儘管參照前述實施例對本發明進行了詳細的說明，對於本領域的技術人員來說，其依然可以對前述各實施例所記載的技術方案進行修改，或者對其中部分技術特徵進行等同替換,凡在本發明的精神和原則之內，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。