專利名稱：基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于操作箱技術領域，尤其是一種基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采
集功能的操作箱。
背景技術：
在傳統(tǒng)的控制領域中，操作箱一般安裝轉換開關、啟動、停止按鈕、指示燈等。 一般 現(xiàn)場輸入/輸出點通過操作箱端子轉接到輸入/輸出控制站，如膠帶機的速度、跑偏、事故、 位置等信號數(shù)量多、線路長，經常在傳輸過程中受到干擾或誤動作。工業(yè)自動化控制發(fā)展到 今天，傳統(tǒng)的控制結構已經非常成熟。但是，隨著國際工業(yè)自動化水平日新月異的發(fā)展，傳 統(tǒng)控制結構的弊端也一步步的展現(xiàn)出來。實踐表明，現(xiàn)有的控制結構在生產安全可靠性、組 織結構合理性、一次性投資、安裝及日常維護都存在很多不足之處。在礦山、燒結、球團項目 中，現(xiàn)場有許多數(shù)字模擬信號需要采集進入PLC進行控制管理。以一臺膠帶機為例，就有 跑偏開關、事故開關、速度開關及防滑堵漏開關等數(shù)字D/I點進入PLC，傳統(tǒng)控制模式是將 這些數(shù)字D/I點通過現(xiàn)場的膠帶機操作箱轉接進入到控制室的PLC柜，當然這里還包括操 作箱上的轉換開關，啟停按鈕等信號反饋到配電屏的信號，這樣的思路就是現(xiàn)場至操作箱 存在控制電纜，每臺操作箱至PLC柜有控制電纜，操作箱至配電屏也有控制電纜。在模件柜 (PLC)至現(xiàn)場操作箱及現(xiàn)場設備之間存在大量電纜，這給投資方在資金投入、施工維護方面 都增加了很多費用。 現(xiàn)場總線技術(Fieldbus)是80年代末、90年代初國際上發(fā)展形成的，用于過程自 動化、制造自動化等領域的現(xiàn)場智能設備互連通訊網絡。它作為工廠數(shù)字通信網絡的基礎， 溝通了生產過程現(xiàn)場及控制設備之間及其與更高控制管理層次之間的聯(lián)系。它不僅是一個 基層網絡，而且還是一種開放式、新型全分布控制系統(tǒng)。這項以智能傳感、控制、計算機、數(shù) 字通訊等技術為主要內容的綜合技術?，F(xiàn)場總線設備的工作環(huán)境處于過程設備的底層，作 為工廠設備級基礎通訊網絡，要求具有協(xié)議簡單、容錯能力強、安全性好、成本低的特點具 有一定的時間確定性和較高的實時性要求，還具有網絡負載穩(wěn)定，多數(shù)為短幀傳送、信息交 換頻繁等特點。由于上述特點，現(xiàn)場總線系統(tǒng)從網絡結構到通訊技術，都具有不同上層高速 數(shù)據(jù)通信網的特色。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操 作箱。 本發(fā)明的目的是通過下述技術方案來實現(xiàn)的。 本發(fā)明的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，包括低壓配電 屏，操作箱，其特征在于所述的低壓配電屏通過通訊電纜連接一個PLC控制柜，所述的操作 箱為設置在生產線不同部位的兩個或兩個以上的操作箱，各個操作箱之間通過操作箱現(xiàn)場 總線相連接，在這些操作箱中分別設置現(xiàn)場總線模塊，這些現(xiàn)場總線模塊通過現(xiàn)場總線與這些操作箱中的各個低壓輸入/輸出點端子相連接以組成智能操作箱，這些操作箱中的低
壓輸入/輸出點端子通過信號線與生產線中的各種設備狀態(tài)信號檢測儀表及相關的執(zhí)行 機構相連接，這些現(xiàn)場總線模塊通過操作箱現(xiàn)場總線組成網絡結構，在所述的PLC控制柜
中設有總線通訊模塊，一個操作箱中現(xiàn)場總線模塊通過一個通訊電纜與此總線通訊模塊相 連接。 所述的現(xiàn)場總線模塊包含數(shù)字量輸入接口、數(shù)字量輸出接口、數(shù)字量輸入/輸出 接口 、模擬量輸入接口 、模擬量輸出接口 。
所述的信號線為通訊光纖。 所述的現(xiàn)場總線模塊為TURCK現(xiàn)場總線模塊、PHCENIX現(xiàn)場總線模塊或SIEMENS現(xiàn) 場總線模塊。 所述的設備狀態(tài)信號檢測儀表為智能型網絡儀表。 所述的現(xiàn)場總線為PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、DeviceNet現(xiàn)場總線、Modbus現(xiàn)場總 線、Modbus/TCP現(xiàn)場總線、INTERBUS現(xiàn)場總線或CAN0pen現(xiàn)場總線。 所述的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線分為2_4個網絡段，每個網絡段連2_32個節(jié)點，兩 個網絡段之間用中繼器連接，串接2-4個中繼器， 一個PLC控制柜即一個主站連接8-126個 網絡節(jié)點，每個PROFIBUS-DP網絡連接2-126個操作箱。
所述的網絡結構為鏈式、星形、環(huán)式或樹形網絡布局。 本發(fā)明的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱在傳統(tǒng)操作箱 中裝入現(xiàn)場總線模塊，現(xiàn)場采集的輸入/輸出點進入總線模塊，通過一根通訊電纜連接到 PLC控制站，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的自動控制。 本發(fā)明的操作箱優(yōu)點是1)節(jié)省安裝費用?，F(xiàn)場總線系統(tǒng)的接線十分簡單，由于 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(xiàn)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(jié)省了投資，也減少了設計、安裝的工作量。據(jù)有關典 型試驗工程的測算資料，可節(jié)約安裝費用60%以上。2)節(jié)省維護費用。由于現(xiàn)場控制設備 具有自診斷與簡單故障處理的能力，并通過數(shù)字通訊將相關的診斷維護信息送往控制室， 用戶可以查詢所有設備的運行，診斷維護信息，以便早期分析故障原因并快速排除?？s短了 維護停工時間，同時由于系統(tǒng)結構簡化，連線簡單而減少了維護工作量。3)用戶具有高度的 系統(tǒng)集成主動權。用戶可以自由選擇不同廠商所提供的設備來集成系統(tǒng)。避免因選擇了某 一品牌的產品被"框死"了設備的選擇范圍，不會為系統(tǒng)集成中不兼容的協(xié)議、接口而一籌 莫展，使系統(tǒng)集成過程中的主動權完全掌握在用戶手中。


圖1為本發(fā)明的操作箱電路結構示意圖。
具體實施例方式
下面結合

本發(fā)明的具體實施方式
。 如圖l所示，本發(fā)明的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，包 括低壓配電屏1，操作箱5，其特征在于所述的低壓配電屏1通過通訊電纜2連接一個PLC
4控制柜3，所述的操作箱5為設置在生產線不同部位的兩個或兩個以上的操作箱，各個操作 箱之間通過操作箱現(xiàn)場總線8相連接，在這些操作箱5中分別設置現(xiàn)場總線模塊，這些現(xiàn)場 總線模塊通過現(xiàn)場總線與這些操作箱中的各個低壓輸入/輸出點端子相連接以組成智能 操作箱，這些操作箱中的低壓輸入/輸出點端子通過信號線6與生產線中的各種設備狀態(tài) 信號檢測儀表及相關的執(zhí)行機構7相連接，這些現(xiàn)場總線模塊通過操作箱現(xiàn)場總線8組成 網絡結構，在所述的PLC控制柜3中設有總線通訊模塊， 一個操作箱中現(xiàn)場總線模塊通過一 個通訊電纜4與此總線通訊模塊相連接。 可以在所述的生產線中設置智能低壓開關柜，這些智能低壓開關柜與生產線中的 各種設備狀態(tài)信號檢測儀表及相關的執(zhí)行機構相連接。 所述的現(xiàn)場總線模塊包含數(shù)字量輸入接口、數(shù)字量輸出接口、數(shù)字量輸入/輸出 接口 、模擬量輸入接口 、模擬量輸出接口 。 所述的信號線6為通訊光纖。這些通訊光纖與設在所述的智能低壓開關柜中設置 光纖信號收發(fā)器相連接。 所述的現(xiàn)場總線模塊為TURCK現(xiàn)場總線模塊、PHCENIX現(xiàn)場總線模塊或SIEMENS現(xiàn) 場總線模塊。 所述的設備狀態(tài)信號檢測儀表為智能型網絡儀表。 所述的現(xiàn)場總線為PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、DeviceNet現(xiàn)場總線、Modbus現(xiàn)場總 線、Modbus/TCP現(xiàn)場總線、INTERBUS現(xiàn)場總線或CAN0pen現(xiàn)場總線。 所述的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線分為2_4個網絡段，每個網絡段連2_32個節(jié)點，兩 個網絡段之間用中繼器連接，串接2-4個中繼器， 一個PLC控制柜即一個主站連接8-126個 網絡節(jié)點，每個PROFIBUS-DP網絡連接2-126個操作箱。
所述的網絡結構為鏈式、星形、環(huán)式或樹形網絡布局。 現(xiàn)場總線功能操作箱在傳統(tǒng)操作箱中裝入現(xiàn)場總線模塊，現(xiàn)場采集的輸入/輸出 點進入總線模塊，通過一根通訊電纜連接到PLC控制站，實現(xiàn)對現(xiàn)場設備的自動控制。
權利要求
一種基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，包括低壓配電屏、操作箱，其特征在于所述的低壓配電屏通過通訊電纜連接一個PLC控制柜，所述的操作箱為設置在生產線不同部位的兩個或兩個以上的操作箱，各個操作箱之間通過操作箱現(xiàn)場總線相連接，在這些操作箱中分別設置現(xiàn)場總線模塊，這些現(xiàn)場總線模塊通過現(xiàn)場總線與這些操作箱中的各個低壓輸入/輸出點端子相連接以組成智能操作箱，這些操作箱中的低壓輸入/輸出點端子通過信號線與生產線中的各種設備狀態(tài)信號檢測儀表、執(zhí)行機構相連接，這些現(xiàn)場總線模塊通過操作箱現(xiàn)場總線組成網絡結構，在所述的PLC控制柜中設有總線通訊模塊，一個操作箱中現(xiàn)場總線模塊通過通訊電纜與此總線通訊模塊相連接。
2. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的現(xiàn)場總線模塊包含數(shù)字量輸入接口 、數(shù)字量輸出接口 、數(shù)字量輸入/輸出 接口 、模擬量輸入接口 、模擬量輸出接口 。
3. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的信號線為通訊光纖。
4. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的現(xiàn)場總線模塊為TURCK現(xiàn)場總線模塊、PHCENIX現(xiàn)場總線模塊或SIEMENS現(xiàn) 場總線模塊。
5. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的設備狀態(tài)信號檢測儀表為智能型網絡儀表。
6. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的所述的現(xiàn)場總線為PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線、DeviceNet現(xiàn)場總線、Modbus現(xiàn) 場總線、Modbus/TCP現(xiàn)場總線、INTERBUS現(xiàn)場總線或CAN0pen現(xiàn)場總線。
7. 根據(jù)權利要求6所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的PROFIBUS-DP現(xiàn)場總線分為2-4個網絡段，每個網絡段連2_32個節(jié)點，兩 個網絡段之間用中繼器連接，串接2-4個中繼器， 一個PLC控制柜連接8-126個網絡節(jié)點， 每個PROFIBUS-DP網絡連接2-126個操作箱。
8. 根據(jù)權利要求1所述的基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，其 特征在于所述的網絡結構為鏈式、星形、環(huán)式或樹形網絡布局。
全文摘要
本發(fā)明屬于操作箱技術領域，尤其是一種基于現(xiàn)場總線技術具有輸入/輸出點采集功能的操作箱，包括低壓配電屏、操作箱，低壓配電屏通過通訊電纜連接一個PLC控制柜，在操作箱中設置現(xiàn)場總線模塊，通過現(xiàn)場總線與操作箱中的各個低壓輸入/輸出點端子相連接，低壓輸入/輸出點端子與生產線中的各種設備狀態(tài)信號檢測儀表、執(zhí)行機構相連接，現(xiàn)場總線模塊通過現(xiàn)場總線組成網絡結構，在PLC控制柜中設有總線通訊模塊與現(xiàn)場總線模塊相連接。本發(fā)明的操作箱優(yōu)點是節(jié)省安裝費用；節(jié)省維護費用；用戶具有高度的系統(tǒng)集成主動權；節(jié)省了大量控制電纜，減少了電纜的敷設量，控制系統(tǒng)更加安全可靠。
文檔編號G05B19/418GK101706658SQ200910187949
公開日2010年5月12日 申請日期2009年10月20日 優(yōu)先權日2009年10月20日
發(fā)明者劉海明, 林宇, 鄭冰 申請人:中冶北方工程技術有限公司