專利名稱：一種大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，特別涉及一種網(wǎng)絡(luò)化的大功率高頻開關(guān)電源智能化監(jiān)控系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
電力可持續(xù)發(fā)展已成為實現(xiàn)社會經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展的基礎(chǔ)，電力節(jié)能在我國建設(shè)節(jié)約型社會的進程中將占有越來越重要的地位。在電解、電鍍、金屬著色、電泳等電化學行業(yè)中，需要多種大功率和超大功率的直流或脈沖電源，在該領(lǐng)域中采用電力電子技術(shù)的電源設(shè)備和裝置得到了廣泛的應(yīng)用，其各項性能直接關(guān)系到所生產(chǎn)產(chǎn)品的質(zhì)量、成本及生產(chǎn)效率，是保證生產(chǎn)過程的重要環(huán)節(jié)。傳統(tǒng)的電化學電源主要采用工頻變壓器等電器元件以及晶閘管或二極管構(gòu)成的整流橋組成，雖然技術(shù)成熟、性能穩(wěn)定可靠，但是有許多不足之處。耗能能耗高、效率、體積大、笨重、控制精度低、工藝過程缺乏科學合理的控制手段，造成大量的電能損耗。針對傳統(tǒng)電源的缺點，近年來國內(nèi)外相繼研制出用于低壓領(lǐng)域的高效高頻 開關(guān)電源。開關(guān)電源是利用現(xiàn)代電力電子技術(shù)，控制半導(dǎo)體開關(guān)器件開通和關(guān)斷的時間比率，維持輸出電壓電流穩(wěn)定的一種電源。與傳統(tǒng)工頻整流電源相比，新型開關(guān)電源具有高效節(jié)能，重量輕，體積小，動態(tài)性能好，適應(yīng)性更強，有利于實現(xiàn)工藝過程自動化和智能化控制等顯著優(yōu)點。隨著工業(yè)計算機以及網(wǎng)絡(luò)水平的不斷進步，利用計算機及網(wǎng)絡(luò)技術(shù)實現(xiàn)對電力系統(tǒng)統(tǒng)一集中管理，實現(xiàn)對全網(wǎng)范圍內(nèi)設(shè)備的協(xié)調(diào)控制，對進一步降低電網(wǎng)損耗、保障供配電系統(tǒng)的安全可靠運行具有很重要的意義。目前，在美國等發(fā)達國家，相關(guān)智能化監(jiān)控系統(tǒng)已在變電站及大型企業(yè)廣泛應(yīng)用，我國也先后引進了這類裝置，主要用于實現(xiàn)對生產(chǎn)過程的實時監(jiān)控、方便管理、提高生產(chǎn)安全性及生產(chǎn)效率。過去，生產(chǎn)車間使用的整流電源大都是通過遠動終端(RTU)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的集中采集、處理、傳輸并接收上級調(diào)度控制中心下發(fā)的遙調(diào)、遙控命令，這種方式均為集中組屏，通過控制電纜將現(xiàn)場遙測、遙信、遙調(diào)及遙控信號全部引至主控樓的遠動機房或控制機房內(nèi)的遙信端子柜和變送器柜上，站內(nèi)監(jiān)視和控制通過常規(guī)儀表盤、控制盤等設(shè)備來完成，上級調(diào)度對廠站的遙調(diào)、遙控命令通過點對點遠動通信方式直接發(fā)給RTU，RTU經(jīng)過校核、處理再下發(fā)給現(xiàn)場執(zhí)行機構(gòu)以達到遠方控制要求，集中式RTU有如下缺點并聯(lián)總線的長度有限，不可能分散到距離較遠的現(xiàn)場使用，此外，系統(tǒng)的擴充規(guī)模也要受到一定的限制，只能應(yīng)用于小規(guī)模的系統(tǒng)；個別I/O模板故障不會影響系統(tǒng)工作，但總線接口一出問題，故障很難隔離，可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓；由于不能分散到距離較遠的現(xiàn)場使用，因此，只能靠長距離的信號電纜與現(xiàn)場電力設(shè)備的TA/TV、位置/信號觸點和跳合閘回路等相連，影響系統(tǒng)安全性。圖I為傳統(tǒng)集中式RTU系統(tǒng)，RTU結(jié)構(gòu)龐大，需要有大量輸入輸出接口完成數(shù)據(jù)采集控制；采集控制過于集中，個別I/o模板故障不會影響系統(tǒng)工作，但總線接口一出問題，故障很難隔離，可能導(dǎo)致系統(tǒng)癱瘓，可靠性差；此外需要大量信號電纜不便于施工。發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是，針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，保證系統(tǒng)安全可靠，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，實現(xiàn)“實用化、簡易化、智能化”的目標。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案是一種大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠程服務(wù)器、遠程主機、顯示器、打印機、主站工控機、PLC、高頻開關(guān)電源模塊、以太網(wǎng)線、PR0FIBUS總線、兩套RS485總線，其特征在于，遠程服務(wù)器、遠程主機、第一個顯示器、第一個打印機與以太網(wǎng)線雙向連接，主站工控機通過交換機與以太網(wǎng)線雙向連接，主站工控機與第二個打印機、第二個顯示器連接，主站工控機、PLC與PR0FIBUS總線雙向連接，PLC通過通訊卡分別與兩套RS485總線雙向連接，若干個高頻開關(guān)電源模塊分別與兩套RS485總線雙向連接。還包括觸摸屏，觸摸屏與PLC連接。 本實用新型有效地保證了系統(tǒng)的安全可靠，實現(xiàn)了數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，實現(xiàn)了 “實用化、簡易化、智能化”的目標。

圖I為傳統(tǒng)RTU集中組屏方式；圖2為單臺高頻開關(guān)電源電路拓撲結(jié)構(gòu)圖；圖3為本實用新型一實施例結(jié)構(gòu)示意圖；其中I :以太網(wǎng)絡(luò)；2 PR0FIBUS 網(wǎng)絡(luò)；3 :雙 RS485 網(wǎng)絡(luò)。
具體實施方式
如圖3所示，本實施例大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，包括高頻開關(guān)電源模塊、主站工控機、遠程服務(wù)器、遠程主機、供遠程監(jiān)視的顯示器、打印機、PLC、以太網(wǎng)線、PR0FIBUS總線、RS485主網(wǎng)與副網(wǎng)，顯示器、打印機等設(shè)備與以太網(wǎng)線雙向連接，主站工控機通過交換機與以太網(wǎng)線雙向連接，主站工控機與打印機及顯示器等設(shè)備連接，主站工控機、PLC與PR0FIBUS總線雙向連接，PLC通過通訊卡分別與兩套RS485總線雙向連接，觸摸屏與PLC連接，通過高頻開關(guān)電源模塊中的控制芯片TMS320F2812分別與RS485主副網(wǎng)雙向連接。本實施例所采用的交換機型型號為華為S5700，主站工控機型號為研華IPC-610，PLC型號為西門子S7-200，通訊卡型號為西門子CP561，觸摸屏型號為北京迪文H600。如圖2所示，本實施例中高頻開關(guān)電源模塊包括依次連接的三相電源、三相PWM整流器、DC/DC逆變器、變壓器、濾波電路、兩塊控制芯片，三相電源與第一塊控制芯片連接，第一塊控制芯片通過驅(qū)動單元與三相PWM整流器連接，第二塊控制芯片通過驅(qū)動單元與DC/DC逆變器連接，兩塊控制芯片均接入兩套RS485總線；三相PWM整流器和DC/DC逆變器之間并接有一個電容；所述三相PWM整流器包括三個并聯(lián)的橋臂，每個橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)器件，所述DC/DC逆變器包括兩個并聯(lián)的橋臂，每個橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)器件，所述濾波電路包括兩個由電阻和電容串聯(lián)組成的支路、兩個二極管支路，其中一個電阻電容串聯(lián)支路與一個二極管支路并聯(lián)，濾波電路呈對稱結(jié)構(gòu)。高頻開關(guān)電源網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)硬件分為三層傳輸網(wǎng)絡(luò)底層采用RS485網(wǎng)絡(luò)主要進行現(xiàn)場的檢測與控制，通過底層下位機控制板的RS485端口與通訊卡進行連接，然后與中層的近端PLC處理器的連接與通訊，為了保證系統(tǒng)的安全可靠性，底層控制板與通訊卡之間采用雙RS485網(wǎng)絡(luò)進行系統(tǒng)控制，實現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸；中層采用PR0FIBUS網(wǎng)絡(luò)通過主站工控機實現(xiàn)現(xiàn)場各電源控制柜的集中控制與管理，每個控制柜內(nèi)部的控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)采用SIEMENS S7-200系列PLC，各PLC之間通過PR0FIBUS網(wǎng)絡(luò)與各從站模塊連接，并最終與主站工控機構(gòu)成PR0FIBUS主從網(wǎng)絡(luò)，主站工控機采用研華工業(yè)級計算機IPC-610L，抗沖擊，振蕩，并且能在高溫下穩(wěn)定工作，每個控制柜的控制范圍包括2臺25KA/6. 5V的高頻開關(guān)電源模塊，通過主站工控機可以實現(xiàn)各從站處理器的集中控制與 管理，實現(xiàn)各電源模塊的參數(shù)整定與數(shù)據(jù)檢測，各從站PLC還提供了若干個檢測信號的輸入/輸出控制信號接入點，可以將50KA/6. 5V的電源設(shè)備的詳細檢測信號上傳到工控機，同時，還可以將控制信號下載到現(xiàn)場控制器中；上層采用工業(yè)以太網(wǎng)來實現(xiàn)系統(tǒng)的遠程檢測與控制，主站工控機的數(shù)據(jù)通過以太網(wǎng)上傳到交換機，然后通過交換機上傳到頂層的遠程服務(wù)器、遠程主機及顯示器等，遠程服務(wù)器主要來實現(xiàn)系統(tǒng)數(shù)據(jù)的備份，遠程主機主要用來實現(xiàn)控制系統(tǒng)的遠程監(jiān)控與集中管理，顯示器用來實現(xiàn)系統(tǒng)現(xiàn)場數(shù)據(jù)的遠程動態(tài)顯示。在每個控制柜內(nèi)部，采用西門子可編程控制器(PLC)進行集中控制，并且配合RS485網(wǎng)絡(luò)通訊卡，構(gòu)成整流電源設(shè)備雙RS485網(wǎng)絡(luò)、雙機熱備份控制系統(tǒng)，通過網(wǎng)絡(luò)控制，系統(tǒng)操作用戶就可以方便、快捷的進行連續(xù)調(diào)節(jié)整流設(shè)備的輸出電流、輸出電壓，操作顯示觸摸屏配置觸摸屏，提高現(xiàn)場操作的舒適性，界面操作包括全部日常操作功能，這些功能能夠用于控制整流電源的輸出，并實時顯示整流電源的狀態(tài)及運行參數(shù)，包括輸入電流、輸入電壓、直流輸出電流、直流輸出電壓、各種故障報警顯示、冷卻水溫度和進出水口的壓力等，整個控制部分全部采用全中文界面，便于現(xiàn)場的操作，此外，界面還可以顯示除了整流器本身的數(shù)據(jù)外的生箔機運行參數(shù)?？刂葡到y(tǒng)有完善的保護措施，確保整個電源設(shè)備安全可靠地運行，保護措施包括過流、過壓、缺相、誤差、變壓器超溫、冷卻水超溫、冷卻水欠壓、母排超溫、漏水保護等等，并配合有聲光報警。
權(quán)利要求1.ー種大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠程服務(wù)器、遠程主機、顯示器、打印機、主站エ控機、PLC、高頻開關(guān)電源模塊、以太網(wǎng)線、PROFIBUS總線、兩套RS485總線，其特征在于，遠程服務(wù)器、遠程主機、第一個顯示器、第一個打印機與以太網(wǎng)線雙向連接，主站エ控機通過交換機與以太網(wǎng)線雙向連接，主站エ控機與第二個打印機、第二個顯示器連接，主站エ控機、PLC與PROFIBUS總線雙向連接，PLC通過通訊卡分別與兩套RS485總線雙向連接，若干個高頻開關(guān)電源模塊分別與兩套RS485總線雙向連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，還包括觸摸屏，觸摸屏與PLC連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述交換機型型號為華為S5700，主站エ控機型號為研華IPC-610，PLC型號為西門子S7-200，通訊卡型號為西門子CP561。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述觸摸屏型號為北京迪文H600。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，其特征在于，所述高頻開關(guān)電源模塊包括依次連接的三相電源、三相PWM整流器、DC/DC逆變器、變壓器、濾波電路、兩塊控制芯片，三相電源與第一塊控制芯片連接，第一塊控制芯片通過驅(qū)動單元與三相PWM整流器連接，第二塊控制芯片通過驅(qū)動單元與DC/DC逆變器連接，兩塊控制芯片均接入兩套RS485總線；三相PWM整流器和DC/DC逆變器之間并接有一個電容；所述三相PWM整流器包括三個并聯(lián)的橋臂，每個橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)器件，所述DC/DC逆變器包括兩個并聯(lián)的橋臂，每個橋臂包括兩個串聯(lián)的開關(guān)器件，所述濾波電路包括兩個由電阻和電容串聯(lián)組成的支路、兩個ニ極管支路，其中一個電阻電容串聯(lián)支路與一個ニ極管支路并聯(lián)，濾波電路呈對稱結(jié)構(gòu)。
專利摘要本實用新型公開了一種大功率高頻開關(guān)電源智能化網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控系統(tǒng)，包括遠程服務(wù)器、遠程主機、顯示器、打印機、主站工控機、PLC、高頻開關(guān)電源模塊、以太網(wǎng)線、PROFIBUS總線、RS485主網(wǎng)與副網(wǎng)，本實用新型有效地保證了系統(tǒng)的安全可靠，通過三層傳輸網(wǎng)絡(luò)實現(xiàn)數(shù)據(jù)的穩(wěn)定傳輸，對多臺大功率高頻開關(guān)整流電源統(tǒng)一集中管理，實現(xiàn)了“實用化、簡易化、智能化”的目標。
文檔編號H04L29/08GK202535403SQ201220199799
公開日2012年11月14日 申請日期2012年5月7日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月7日
發(fā)明者孫運賓, 徐欣慰, 楚烺, 羅安, 謝寧, 馬伏軍 申請人:湖南大學