一種現場總線控制系統的現場總線控制箱的製作方法

2023-05-16 20:37:06

專利名稱：一種現場總線控制系統的現場總線控制箱的製作方法
技術領域：
本實用新型屬於控制系統技術領域，具體涉及一種連接主控和遠程現場智能設備的基於Profibus總線的FCS現場總線控制箱。
背景技術：
現場總線是連接智能現場設備和自動化系統的全數字、雙向、多站的通信系統。主要解決工業現場的智能化儀器儀表、控制器、執行機構等現場設備間的數字通信以及這些現場控制設備和高級控制系統之間的信息傳遞問題。進入新世紀以來，隨著信息技術和網絡技術的快速發展，人們對現場與控制系統之間的信號傳輸提出了更高的要求。現場總線技術的出現恰恰迎合了人們的這種需求。原來以4_20mA標準為基礎的傳輸體系只能夠傳輸一個信號，或測量值或控制值，除此而沒有其他信息。但這個信號的質量如何，例如是否因短路或短路而使信號表現為最大值或最小值，或是由於在信號傳輸過程中被幹擾而於是機制產生了較大的偏差等，這些信息均無法體現。雖然4-20mA的標準比O-IOmA的標準在短路或短路檢測方面有了很大的改進，但其能力認識有限的。另外，對於現場除測量和控制值以外的信息傳輸，如現場設備本身的診斷信息、被控對象的參數和運行張太信息等，4-20mA標準是完全無能為力的。隨著信息技術和網絡技術的快速發展，各種數位化、智能化的設備應運而生，數位化的時代到來。而現場總線技術就是一種以一對雙絞線為傳輸介質，以傳輸數位訊號為目的的技術。它解決了上述人們的需求。現場總線系統的接線十分簡單，由於一對雙絞線或一條電纜上通常可掛接多個設備，因而電纜、端子、槽盒、橋架的用量大大減少，連線設計與接頭校對的工作量也大大減少。當需要增加現場控制設備時，無需增設新的電纜，可就近連接在原有的電纜上，既節省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。現場總線具有以下優點現場總線使自控設備與系統步入了信息網絡的行列，為其應用開拓了更為廣闊的領域；一對雙絞線上可掛接多個控制設備，便於節省安裝費用；節省維護開銷；提高了系統的可靠性；為使用者提供了更為靈活的系統集成主動權。但是，工業現場的環境惡劣的特性，現場設備空間跨度比較大，設備高低不一，設備密集鬆散程度不一。PR0FIBUS,是一種國際化、開放式、不依賴於設備生產商的現場總線標準。PR0FIBUS傳送速度可在9. 6kbaud 12Mbaud範圍內選擇且當總線系統啟動時，所有連接到總線上的裝置應該被設成相同的速度。廣泛適用於製造業自動化、流程工業自動化和樓宇、交通電力等其他領域自動化。PR0FIBUS是一種用於工廠自動化車間級監控和現場設備層數據通信與控制的現場總線技術。可實現現場設備層到車間級監控的分散式數字控制和現場通信網絡，從而為實現工廠綜合自動化和現場設備智能化提供了可行的解決方案。在現場總線項目和工程的實施中，系統中設備所處位置不同，環境各異，原本對於模擬信號的幹擾源仍然存在，這就給總線信號帶來了一定的影響。現場總線是以一對雙絞線為傳輸介質傳輸多個信號的，一旦雙絞線傳輸的信號受到幹擾將對系統造成的影響更大，這種情況下，屏蔽幹擾隔離幹擾就更成為了迫切的需求；合理的設計，良好的方案就是本實用新型的特點。
實用新型內容為了克服現有技術存在的上述問題，本實用新型提供了可靠的可以充分體現現場總線技術各項優點的FCS現場總線控制箱。本實用新型採用以下技術方案一種現場總線控制系統的現場總線控制箱，包括光纖接線盒A、光纖收發器B、總線終端C、總線耦合器D、第一至第三控制空氣開關1-3、電源處理裝置F、電源分配裝置G ；其特徵在於所述光纖接線盒A通過尾纖連接所述光纖收發器B ;所述光纖收發器B通過PROFIBUS-DP信號電纜I分別連接所述總線耦合器D、總線終端C ;所述總線耦合器D和總線終端C通過PROFIBUS-DP信號電纜I對外連接現場DP總線設備，通過PR0FIBUS-PA信號線纜J對外連接現場PA總線設備；所述第一和第二控制空氣開關1、2的輸入端外接雙路AC220V電源，輸出端連接所述電源處理裝置F ;所述電源處理裝置F輸出端通過第三控制空氣開關3連接電源分配裝置G。所述控制空氣開關I和2，電源處理裝置F，控制空氣開關3可總稱為供電部分(或強電部分)；其他部分則可總稱為信號部分(或弱電部分)。供電部分(或強電部分)與信號部分(或弱電部分)模塊化設計，專設鋁製金屬板隔離裝置，將供電部分可能引起的信號幹擾降到最低。結構化安裝，供電部分(或強電部分)單獨安裝於與信號部分(或弱電部分)之夕卜。櫃內設三塊安裝板，分別為左側板，底板，右側板；供電部分(或強電部分)安裝於機櫃的左側板，信號部分(或弱電部分)中的光纖接線盒安裝於右側板，其他部分安裝於底板。本申請所陳述FCS現場控制箱基於PR0FIBUS現場總線技術，所用核心產品支持PR0FIBUS現場總線技術，適於應用在過程控制和自動控制混合的複雜場合，比如製造業、流程工業、交通、樓宇、電力等方面的自動化系統中。本實用新型通過模塊化設計和結構化安裝，有效的降低了環境幹擾，保證了通訊質量，在使用和安裝過程中，可以方便的施工接線，降低了勞動難度。

圖I為本實用新型的現場總線控制箱的系統結構圖；圖2為本實用新型的現場總線控制箱的元件布置圖；圖3為本實用新型的現場總線控制箱的遠端原則示意圖。
具體實施方式
下面結合說明書附圖對本實用新型的技術方案作進一步詳細說明。本實用新型現場總線控制系統的現場總線控制箱，包括光纖接線盒A、光纖收發器B、總線終端C、總線耦合器D、第一至第三控制空氣開關1-3、電源處理裝置F、電源分配裝置G、接地裝置H、PROFIBUS-DP信號電纜I、PR0FIBUS-PA信號線纜J、備用調試插座K ；[0023]所述光纖接線盒A、光纖收發器B為光信號到電信號的轉換部分，接收遠程主控信號，和遠程主控通訊；所述光纖收發器B內部和所述總線耦合器D連接，或者直接連接現場的總線設備，最終返回本控制箱，進一步連接所述總線終端C。所述光纖接線盒A外接主控光纖。所述光纖收發器B為多模光纖收發器，接收多模光纖傳輸的信號，傳輸距離可達2Km 5Km。在一般工廠企業，2Km 5Km可以滿足需求，這樣本實用新型所述FCS現場總線控制箱即可在全廠範圍內使用，可以與設置在廠區內任意區域的主控設備完成通訊。詳見附圖I。總線終端C是現場總線信號網絡的最後部分，可以是連接到兩數據線的簡 單電阻，用以吸收網絡信號傳輸過程中的剩餘能量。所述總線終端C採用單獨供電方式，而不採用集成在總線某一設備上的集成終端電阻，保證總線系統不會因某一總線設備的損壞而丟失信號總線電阻，造成總線系統失去總線電壓。所述總線耦合器D為開放式結構，可以接收不同廠家設備信號；將PA總線信號轉換為DP總線信號，是現場設備(壓力溫度流量等)連接總線的網關。所述總線耦合器D選用德國倍福的透明傳輸一拖二結構的總線耦合器，型號為KT-MB-GTB-2PS。總線耦合器PA端可以連接PA分線盒,也可直接連接PA總線設備。所述控制空氣開關I和2，為整個機櫃提供雙路AC220V供電。外接雙路電源進線，對內連接所述電源處理裝置F。所述電源處理裝置F輸出DC24V電源，分別連接至光纖收發器B、總線終端C、所述總線耦合器D的電源端。所述電源處理裝置F為系統提供單路高質量DC24V供電。本電源處理裝置，設雙路電源整流裝置，輸入AC 220V,輸出DC 24V，之後不同整流電源提供的雙路DC 24V經過快速恢復二極體處理，輸出單路DC 24V，提高電源的可靠性。所述控制空氣開關3為系統單路高質量DC 24V供電提供保護和檢修方便。所述控制空氣開關I和2，電源處理裝置F，控制空氣開關3可總稱為供電部分(或強電部分);其他部分則可總稱為信號部分(或弱電部分)。供電部分(或強電部分)與信號部分(或弱電部分)模塊化設計，專設鋁製金屬板隔離裝置，將供電部分可能引起的信號幹擾降到最低。所述電源分配裝置G負責將DC24V供給所述光纖收發器B、所述總線終端C、所述總線耦合器D。結構化安裝，供電部分(或強電部分)單獨安裝於與信號部分(或弱電部分)之外。總線控制箱內設三塊安裝板，分別為在控制箱左側安裝左側板，在控制箱底部安裝的底板，和在控制箱右側安裝的右側板；供電部分(或強電部分)安裝於控制箱的左側板，信號部分(或弱電部分)中的所述光纖接線盒A安裝於右側板，其他部分安裝於底板。詳見附圖2。所述總線控制箱還包括接地裝置H，與電源進線接地端子連接。所述接地裝置H為物理機械裝置，與電源進接地端子同時存在，視工程實際情況可以短接兩接地點，可以方便充分接地，減少環境幹擾信號。所述DP信號電纜I對內連接所述總線終端C、所述總線耦合器D，對外連接現場DP設備。機櫃內所述DP信號電纜布線時採用遠端原則。所述櫃內遠端原則是指為保證一段DP線的長度不少於Im或2m，在布置時要在櫃內適當繞行的做法。詳見附圖3。[0035]所述PA信號線纜J對內源自所述總線耦合器D，對外連接現場PA設備。所述總線控制箱還包括備用調試插座K，其輸入端與第二控制空氣開關2的輸出端相連。所述備用調試插座K為調試以及其他需要臨時小功率電源提供方便。 本實用新型所述FCS現場總線控制箱本體採用冷軋鋼板為材，表面採用納米粉沫噴塗，防護等級可達IP67，實現防塵、防鼠、防水等功能。
權利要求1.一種現場總線控制系統的現場總線控制箱，包括光纖接線盒(A)、光纖收發器(B)、總線終端(C)、總線耦合器(D)、第一至第三控制空氣開關(1、2、3)、電源處理裝置(F)、電源分配裝置(G);其特徵在於 所述光纖接線盒(A)通過尾纖連接所述光纖收發器(B);所述光纖收發器(B)通過PROFIBUS-DP信號電纜(I)分別連接所述總線耦合器(D)、總線終端(C);所述總線耦合器(D)和總線終端(C)通過PROFIBUS-DP信號電纜(I)對外連接現場DP總線設備，通過PROFIBUS-PA信號線纜(J)對外連接現場PA總線設備； 所述第一和第二控制空氣開關(1、2)的輸入端外接雙路AC220V電源，輸出端連接所述電源處理裝置(F)； 所述電源處理裝置(F)輸出端通過第三控制空氣開關(3)連接電源分配裝置(G)。
2.根據權利要求I所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述光纖接線盒(A)外接主控光纖。·
3.根據權利要求I所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述總線控制箱還包括接地裝置(H)，與電源進線接地端子連接。
4.根據權利要求I所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述總線控制箱還包括備用調試插座(K)，其輸入端與第二控制空氣開關(2)的輸出端相連。
5.根據權利要求I所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述光纖收發器(B)為多模光纖收發器； 所述總線耦合器(D)為開放式結構，總線耦合器(D)的PA端可以連接PA分線盒，也可直接連接現場PA總線設備。
6.根據權利要求I所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述電源處理裝置(F)輸出DC24V電源，分別連接至光纖收發器(B)、總線終端(C)、所述總線耦合器(D)的電源端。
7.根據權利要求1-6任一權利要求所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述總線控制箱內設三塊安裝板，左側安裝左側板，底部安裝底板，右側安裝右側板； 將所述第一至第三控制空氣開關(1、2、3)、電源處理裝置(F)安裝於機櫃的左側板； 將光纖接線盒(A)安裝於右側板，其它部分安裝於底板。
8.根據權利要求7所述的現場總線控制系統的現場總線控制箱，其特徵在於 所述總線控制箱本體採用冷軋鋼板為材，表面採用納米粉沫噴塗，防護等級為IP67。
專利摘要一種現場總線控制系統的現場總線控制箱，包括光纖接線盒、光纖收發器、總線終端、總線耦合器、第一至第三控制空氣開關、電源處理裝置、電源分配裝置；所述光纖接線盒通過尾纖連接所述光纖收發器；所述光纖收發器通過PROFIBUS-DP信號電纜分別連接所述總線耦合器、總線終端；所述總線耦合器和總線終端通過PROFIBUS-DP信號電纜對外連接現場DP總線設備，通過PROFIBUS-PA信號線纜對外連接現場PA總線設備；所述第一和第二控制空氣開關的輸入端外接雙路AC電源，輸出端連接所述電源處理裝置；所述電源處理裝置輸出端通過第三控制空氣開關連接電源分配裝置。本實用新型採用模塊化設計，提高了信號的安全度和可信度，為遠距離提供可靠通訊提供了基礎的關鍵環節，為全廠級全數位化FCS現場總線打下了良好的基礎。
文檔編號G05B19/418GK202486591SQ20122003265
公開日2012年10月10日 申請日期2012年2月2日 優先權日2012年2月2日
發明者馮賈華, 張原 , 滕建方, 程傑, 蔣禾青 申請人:北京華電天仁電力控制技術有限公司