專利名稱：一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及控制領域，尤其涉及一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡。
背景技術：
通常，分布式控制系統(tǒng)包括控制柜和繼電器柜，其開關量輸出結(jié)構(gòu)為位于控制柜 中的DO (數(shù)字輸出)卡或DIO (數(shù)字輸入輸出)卡輸出24V開關信號，通過預制電纜送到繼 電器柜中的繼電器排進行信號放大，然后去驅(qū)動現(xiàn)場設備。現(xiàn)有的方式具有如下不足(1)機柜多，占地面積大。根據(jù)工程統(tǒng)計，通常300mw的分布式控制系統(tǒng)除了控制器所在的機柜之外，需要 專用的繼電器機柜是6、7個，600mw的系統(tǒng)所需專用的繼電器機柜是十幾個。以國華陳家港2X660MW工程DCS系統(tǒng)的鍋爐電子設備間為例，#1機爐側(cè)電子間 需要25面主機柜，7面擴展柜，6面繼電器柜。#2機爐側(cè)電子間需要20面主機柜，5面擴展 柜，5面繼電器柜。(2)預制電纜長，接頭多，可靠性較低。(3)測點分布不均勻，繼電器柜電纜密集。(4)配線多，成本高，電裝工作量大。每一個DO卡或者DIO卡都要對應一根預置電纜，通常來說有幾塊DIO或者DO卡 就會有幾條預置電纜，一個60MW系統(tǒng)大概需要將近兩百根電纜。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡，能夠減 少分布式控制系統(tǒng)的占地面積，機柜數(shù)量，降低成本，簡化電裝工作量，提高可靠性和抗干 擾能力。為了解決上述問題，本發(fā)明提供了一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡，包 括繼電器，包括控制端和輸出回路；繼電器底座，安裝有多個所述繼電器，與上位機相連；繼電器控制模塊，安裝在所述繼電器底座上，通過所述繼電器底座接收所述上位 機產(chǎn)生的控制指令，用于根據(jù)所述控制指令，通過所述繼電器底座給相應的繼電器的控制 端供電或不供電；所述控制指令用于指示吸合或斷開所述繼電器底座上安裝的繼電器。進一步地，所述繼電器底座具體包括拔碼開關，用于設置本繼電器底座的標識；DB25端子，用于連接所述控制器；接線端子，用于分別提供各繼電器的輸出回路的連接端。進一步地，所述繼電器控制模塊具體包括
繼電器底座接口，與所述繼電器底座相連；通訊電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連；若干路驅(qū)動電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連，通過該繼電 器底座與該繼電器底座上安裝的繼電器的控制端一一對應連接；處理器，用于通過所述通訊電路接收所述控制指令，根據(jù)該控制指令輸出一組開 關量序列，各開關量和驅(qū)動電路一一對應，輸出給對應的一路驅(qū)動電路；所述開關量的狀態(tài) 包括表示給所連接的繼電器控制端供電的第一狀態(tài)，和不給所連接的繼電器控制端供電的 第二狀態(tài)；各路所述驅(qū)動電路當收到第一狀態(tài)的開關量時，輸出電信號給所連接的繼電器的 控制端，當收到第二狀態(tài)的開關量時，不輸出電信號給所連接的繼電器的控制端。進一步地，所述控制指令為一數(shù)值序列，各位分別固定對應于繼電器底座上的一 個繼電器，該對應關系由控制器和所述處理器預先約定；各位的數(shù)值均有兩種可選值，第一 數(shù)值代表吸合繼電器，第二數(shù)值代表斷開繼電器。進一步地，所述處理器根據(jù)控制指令相應輸出所述開關量序列具體是指所述處理器根據(jù)控制指令中各位與繼電器的對應關系，以及各驅(qū)動電路和繼電器 控制端的連接關系，確定控制指令中各位所對應的驅(qū)動電路；按照各位的數(shù)值輸出開關量 給該位對應的驅(qū)動電路，當數(shù)值為第一數(shù)值時輸出第一狀態(tài)的開關量，當數(shù)值為第二數(shù)值 時輸出第二狀態(tài)的開關量。進一步地，所述繼電器控制模塊還包括一驅(qū)動保護電路，用于避免繼電器電感線圈反向電動勢對所述驅(qū)動電路的沖擊。進一步地，所述繼電器控制模塊還包括一抗干擾電路，用于增強所述通訊電路對電磁干擾的抗干擾性能。進一步地，所述繼電器控制模塊還包括一掉電不丟失存儲器，用于分別保存所述處理器輸出的開關量序列；當所述處理 器根據(jù)所述控制指令重新輸出開關量序列時，所述存儲器更新所保存的開關量序列；所述繼電器控制模塊掉電后重新啟動時，所述處理器按照所述存儲器中保存的開 關量進行輸出。進一步地，所述存儲器還用于保存默認輸出的開關量；所述處理器當與所述控制器通訊超時達到超時閾值時，按照所述存儲器中保存的 默認輸出的開關量進行輸出。本發(fā)明的技術方案具備以下優(yōu)點(1)減少電子間面積。以600麗機組為例，原設計每臺單元機組機柜數(shù)量總計約 60-70面，其中純繼電器柜約15面，如果按照新設計，可以節(jié)約機柜10面左右，就可以減少 電子間占地約20平米，降低了建設成本。(2)提高系統(tǒng)可靠性。原設計DO卡在控制柜，繼電器一般在繼電器柜，之間由柜間 預制電纜連接，該預制電纜短則3、5米，長則20余米，采用新方案，就可以取消該電纜，大大 提高了系統(tǒng)可靠性。(3)簡化配線，降低成本，提高生產(chǎn)率。(4)配置簡單。電路精心優(yōu)化設計，與普通DIO或者DO卡配置相同，且該卡本身的信號對其它卡件無影響，可作普通DO卡一樣使用。
圖1為實施例一的分布式控制系統(tǒng)的示意框圖；圖2為實施例一中繼電器控制器的示意框圖。
具體實施例方式下面將結(jié)合附圖及實施例對本發(fā)明的技術方案進行更詳細的說明。實施例一，一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡，如圖1所示，包括繼電器，包括控制端和輸出回路；輸出回路通常包括動觸點、常開觸點和常閉觸 點；當控制端得電，繼電器就吸合，動觸點與常開觸點連接；當控制端斷電，繼電器就斷開， 動觸點與常閉觸點連接；通過對控制端供電/不供電，來實現(xiàn)輸出回路對外接電路的“開 關”作用；繼電器底座，安裝有多個所述繼電器，與上位機相連；繼電器控制模塊，安裝在所述繼電器底座上，通過所述繼電器底座接收上位機產(chǎn) 生的控制指令，用于根據(jù)所述控制指令，給相應的繼電器的控制端供電(吸合繼電器)或不 供電(斷開繼電器)；所述控制指令用于指示吸合或斷開所述繼電器底座上安裝的繼電器。采用本實施例的數(shù)字輸出模塊組建分布式控制系統(tǒng)后，由于將繼電器和繼電器控 制模塊(相當于原先的DO卡)通過繼電器底座，組成若干個新型DO卡(包括繼電器底座、 繼電器和繼電器控制模塊)，減少了原先繼電器和DO卡之間的電纜，因此可降低成本，簡化 布線；并且這樣的方案布置更加緊湊，可以縮減電子間面積。本實施例中，所述繼電器底座具體可以包括撥碼開關，用于設置本繼電器底座的標識；所述標識可以但不限于為總線上該繼 電器底座的地址信息；該標識供上位機識別不同的數(shù)字輸出模塊。DB25端子，用于連接所述上位機；接線端子，用于分別提供各繼電器的輸出回路的連接端，供外接電路(比如接觸 器)連接。本實施例中，所述繼電器的類型包括直流繼電器和/或交流繼電器；所述繼電器 底座根據(jù)所安裝的繼電器類型，分為三類直流繼電器底座；直流繼電器底座；交直流繼電器底座。本實施例中，所述繼電器底座上安裝16個繼電器；實際應用時，安裝的繼電器個 數(shù)可以根據(jù)需要調(diào)整，安裝的繼電器中所包含的交、直流繼電器的數(shù)量可以根據(jù)需要確定。本實施例中，所述繼電器控制模塊根據(jù)不同繼電器底座的類型，包括以下三類
具有16路直流繼電器連接能力的繼電器控制模塊；具有16路交流繼電器連接能力的繼電器控制模塊；具有4路直流繼電器、12路交流繼電器連接能力的繼電器控制模塊；這三類在組建分布式控制系統(tǒng)時可以相互組合。
實際應用時不限于以上三類，可以根據(jù)交、直流繼電器的數(shù)量調(diào)整繼電器控制模 塊。本實施例中，所述繼電器控制模塊如圖2所示，具體可以包括繼電器底座接口，與所述繼電器底座相連；通訊電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連；若干路驅(qū)動電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連，通過該繼電 器底座與該繼電器底座上安裝的繼電器的控制端一一對應連接；處理器，可以但不限于為MCU(微控制單元)，用于通過所述通訊電路接收所述控 制指令，根據(jù)該控制指令輸出一組開關量序列，各開關量和驅(qū)動電路一一對應，輸出給對應 的一路驅(qū)動電路；所述開關量的狀態(tài)包括表示給所連接的繼電器控制端供電的第一狀態(tài)， 和不給所連接的繼電器控制端供電的第二狀態(tài)；本實施例中使用ARM MCU作為處理器；各路所述驅(qū)動電路當收到第一狀態(tài)的開關量時，輸出電信號給所連接的繼電器控 制端，當收到第二狀態(tài)的開關量時，不輸出電信號給所連接的繼電器控制端；本實施例中驅(qū) 動電路可以但不限于為16路，繼電器底座上安裝的繼電器最多為16個，可以少于16個。本實施例中，所述控制指令為一數(shù)值序列，比如當一個繼電器底座上安裝16個繼 電器時，所述控制指令為16位的數(shù)值序列，各位分別固定對應于該繼電器底座上的一個繼 電器(即對應于一路驅(qū)動電路)，該對應關系由上位機和所述處理器預先約定；各位的數(shù)值 均有兩種可選值，第一數(shù)值(比如但不限于“1”)代表吸合繼電器，第二數(shù)值(比如但不限 于“0”)代表斷開繼電器。所述處理器根據(jù)控制指令相應輸出所述開關量序列具體是指所述處理器根據(jù)控制指令中各位與繼電器的對應關系，以及各驅(qū)動電路和繼電器 控制端的連接關系，確定控制指令中各位所對應的驅(qū)動電路；按照各位的數(shù)值輸出開關量 給該位對應的驅(qū)動電路，當數(shù)值為第一數(shù)值時輸出第一狀態(tài)的開關量，當數(shù)值為第二數(shù)值 時輸出第二狀態(tài)的開關量。本實施例中，所述驅(qū)動電路輸出的電信號為24V士5%的直流電壓。本實施例中，所述繼電器控制模塊還可以包括一驅(qū)動保護電路，用于避免繼電器 電感線圈反向電動勢對驅(qū)動電路的沖擊。本實施例中，所述繼電器控制模塊還可以包括一抗干擾電路，用于增強了所述通 訊電路對電磁干擾的抗干擾性能；使所述繼電器控制模塊的抗干擾性有較大的提高。所述驅(qū)動保護電路/抗干擾電路可以但不限于采用已有電路實現(xiàn)。本實施例中，所述繼電器控制模塊還可以包括一掉電不丟失存儲器，用于分別保 存所述處理器輸出的開關量序列；當所述處理器根據(jù)所述控制指令重新輸出開關量序列 時，所述存儲器更新所保存的開關量序列。所述繼電器控制模塊掉電后重新啟動時，所述處理器按照所述存儲器中保存的開 關量序列進行輸出。這樣一來，可以不用每次重啟后都要與所述控制器進行交互，節(jié)省了時間和通訊 成本。本實施例中，所述存儲器還用于保存默認輸出的開關量序列；所述處理器當與所 述控制器通訊超時達到超時閾值時，按照所述存儲器中保存的默認輸出的開關量序列進行輸出。 當然，本發(fā)明還可有其他多種實施例，在不背離本發(fā)明精神及其實質(zhì)的情況下，熟 悉本領域的技術人員當可根據(jù)本發(fā)明作出各種相應的改變和變形，但這些相應的改變和變 形都應屬于本發(fā)明的權利要求的保護范圍。
權利要求
1.一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡，其特征在于，包括 繼電器，包括控制端和輸出回路；繼電器底座，安裝有多個所述繼電器，與上位機相連；繼電器控制模塊，安裝在所述繼電器底座上，通過所述繼電器底座接收所述上位機產(chǎn) 生的控制指令，用于根據(jù)所述控制指令，通過所述繼電器底座給相應的繼電器的控制端供 電或不供電；所述控制指令用于指示吸合或斷開所述繼電器底座上安裝的繼電器。
2.如權利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器底座具體包括 撥碼開關，用于設置本繼電器底座的標識；DB25端子，用于連接所述控制器； 接線端子，用于分別提供各繼電器的輸出回路的連接端。
3.如權利要求1或2所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器控制模塊具體包括 繼電器底座接口，與所述繼電器底座相連；通訊電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連；若干路驅(qū)動電路，通過所述繼電器底座接口與所述繼電器底座相連，通過該繼電器底 座與該繼電器底座上安裝的繼電器的控制端一一對應連接；處理器，用于通過所述通訊電路接收所述控制指令，根據(jù)該控制指令輸出一組開關量 序列，各開關量和驅(qū)動電路一一對應，輸出給對應的一路驅(qū)動電路；所述開關量的狀態(tài)包括 表示給所連接的繼電器控制端供電的第一狀態(tài)，和不給所連接的繼電器控制端供電的第二 狀態(tài)；各路所述驅(qū)動電路當收到第一狀態(tài)的開關量時，輸出電信號給所連接的繼電器的控制 端，當收到第二狀態(tài)的開關量時，不輸出電信號給所連接的繼電器的控制端。
4.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于所述控制指令為一數(shù)值序列，各位分別固定對應于繼電器底座上的一個繼電器，該對 應關系由控制器和所述處理器預先約定；各位的數(shù)值均有兩種可選值，第一數(shù)值代表吸合 繼電器，第二數(shù)值代表斷開繼電器。
5.如權利要求4所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器根據(jù)控制指令相應輸出所述開 關量序列具體是指所述處理器根據(jù)控制指令中各位與繼電器的對應關系，以及各驅(qū)動電路和繼電器控制 端的連接關系，確定控制指令中各位所對應的驅(qū)動電路；按照各位的數(shù)值輸出開關量給該 位對應的驅(qū)動電路，當數(shù)值為第一數(shù)值時輸出第一狀態(tài)的開關量，當數(shù)值為第二數(shù)值時輸 出第二狀態(tài)的開關量。
6.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器控制模塊還包括一驅(qū)動保護電路，用于避免繼電器電感線圈反向電動勢對所述驅(qū)動電路的沖擊。
7.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器控制模塊還包括 一抗干擾電路，用于增強所述通訊電路對電磁干擾的抗干擾性能。
8.如權利要求3所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述繼電器控制模塊還包括一掉電不丟失存儲器，用于分別保存所述處理器輸出的開關量序列；當所述處理器根 據(jù)所述控制指令重新輸出開關量序列時，所述存儲器更新所保存的開關量序列；所述繼電器控制模塊掉電后重新啟動時，所述處理器按照所述存儲器中保存的開關量進行輸出。
9.如權利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于 所述存儲器還用于保存默認輸出的開關量；所述處理器當與所述控制器通訊超時達到超時閾值時，按照所述存儲器中保存的默認 輸出的開關量進行輸出。
全文摘要
一種分布式控制系統(tǒng)中的數(shù)字輸出板卡，包括繼電器，包括控制端和輸出回路；繼電器底座，安裝有多個所述繼電器，與上位機相連；繼電器控制模塊，安裝在所述繼電器底座上，通過所述繼電器底座接收所述上位機產(chǎn)生的控制指令，用于根據(jù)所述控制指令，通過所述繼電器底座給相應的繼電器的控制端供電或不供電；所述控制指令用于指示吸合或斷開所述繼電器底座上安裝的繼電器。本發(fā)明能夠減少分布式控制系統(tǒng)的占地面積，機柜數(shù)量，降低成本，簡化電裝工作量，提高可靠性和抗干擾能力。
文檔編號G05B19/418GK102117060SQ200910243189
公開日2011年7月6日 申請日期2009年12月31日 優(yōu)先權日2009年12月31日
發(fā)明者丁娟, 夏明 , 孫廣東, 張立然, 朱蓮, 梁金寶, 田雨聰, 趙長軍, 馬英, 麻貴峰 申請人:北京國電智深控制技術有限公司