一种船用小型化分布式采集控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种船用小型化分布式采集控制装置，通过采用自带运算处理器的自采集自运算输入输出模块，提高了控制系统的集成度；通过将控制回路分散在各个模块内，单个模块故障不影响其他模块的正常运行，提高了控制系统的冗余度；采用多种信息传输方式，保证了数据传输的可靠性；本发明专利技术布置在现场，实现了就地采集与自动控制，有效减少了电缆长度；本发明专利技术具备通道级故障诊断及自检能力，方便定位故障原因和检修；采用自然对流散热，降低了空气噪声。声。声。

【技术实现步骤摘要】
一种船用小型化分布式采集控制装置


[0001]本专利技术属于自动控制
，具体涉及一种船用小型化分布式采集控制装置。

技术介绍

[0002]船舶中常用的热工过程控制往往集中在控制柜内，由现场数据采集装置先采集，再将信号传输至集中控制柜内进行运算，集中控制柜接口较多，且电缆长度较长，不便于后续设备维修及电缆通道设计。而常用的就地控制装置往往采用控制模块加输入输出模块的组成方式，当控制模块故障时，则整个设备故障，给系统运行带来一定风险。另外，船舶上的设备较多采用强制风冷方式，空气噪声控制难度较大。

技术实现思路

[0003]本专利技术要解决的技术问题是：提供一种船用小型化分布式采集控制装置，用于提高控制系统的集成度和冗余度。
[0004]本专利技术为解决上述技术问题所采取的技术方案为：一种船用小型化分布式采集控制装置，包括外形尺寸大小一致的电源模块、以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块和底板；电源模块的能量输入端连接交流电源，电源模块的能量输出端分别连接以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块的能量输入端；以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块通过支持热插拔的接口可拆卸式固定安装在底板上；自采集自运算输入输出模块通过以太网连接太网通讯模块，通过支持热插拔的接口挂接在总线上；以太网通讯模块通过以太网连接远程控制平台；总线通讯模块通过总线连接远程控制平台；自采集自运算输入输出模块包括控制模块，控制模块的通道数至少为16路。
[0005]按上述方案，控制模块采用32bit处理器，具有运算速度为0.8μs/指令，包括4路开关量输入通道、4路开关量输出通道、4路模拟量输入通道、4路模拟量输出通道。
[0006]按上述方案，以太网通讯模块包括至少10个以太网端口；至少6个以太网端口用于连接自采集自运算输入输出模块以采集数据信号，至少4个以太网端口为以太网外部通讯接口，用于将数据通过Modbus TCP协议向外传输，支持环网协议，自愈时间小于50ms。
[0007]按上述方案，总线通讯模块采用CAN通讯模块，通过底板上的两条差分信号总线采集自采集自运算输入输出模块的数据信号；CAN通讯模块具备至少4路外部通讯接口，用于将数据通过CAN 2.0协议向外传输。
[0008]按上述方案，电源模块采用AC220V电源输入，通过底板向各个模块提供DC24V
±
5％电源，最大输出电流5A；电源模块包括主电源模块和备用电源模块；主电源模块和备用电源模块分别同时承担50％负载，若其中一路电源故障，负载自动切换转移至另外一路电源，切换时保证各模块正常运行。
[0009]按上述方案，自采集自运算输入输出模块的面板上设有故障报警指示灯，用于在出现故障时提醒工作人员维修检查；故障报警指示灯包括1个运行指示灯、1个故障指示灯、
1个通信指示灯、与通道数量相同数量的双色通道指示灯；运行指示灯的绿色常亮状态用于指示装置的整机运行正常；通道指示灯的绿色常亮状态用于指示通道正常；通信指示灯的绿色常亮状态用于指示通信正常；通道指示灯的红色常亮状态和故障指示灯的红色常亮状态用于指示某一通道出现故障。
[0010]按上述方案，电源模块、以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、CAN通讯模块的单个模块的外形尺寸不超过50mm
×
195mm
×
150mm。
[0011]按上述方案，电源模块、以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、CAN通讯模块的模块外壳采用铝制材料，将模块内部发热量大的元器件通过导热胶紧贴模块外壳的内侧面，并在模块外壳的外表面设有散热栅用于增加散热面积。
[0012]本专利技术的有益效果为：
[0013]1.本专利技术的一种船用小型化分布式采集控制装置，通过采用自带运算处理器的自采集自运算输入输出模块，无需额外的控制模块，提高了控制系统的集成度；通过将控制回路分散在各个模块内，独立运行互不干扰，单个模块故障不影响其他模块的正常运行，提高了控制系统的冗余度；采用以太网及CAN总线两种信息传输方式，保证了数据传输的可靠性；
[0014]2.本专利技术布置在现场，直接对被控对象进行数据采集与自动控制，由以太网统一将监控信号传输至上位机，实现了就地采集与自动控制，有效减少了电缆长度；
[0015]3.本专利技术具备通道级故障诊断及自检能力，故障报警指示灯通过改变颜色可提醒工作人员，并将故障定位至某一模块某一通道故障，方便定位故障原因和检修。
[0016]4.本专利技术选用低功耗元器件，通过合理的导热设计，采用自然对流散热，取消了风扇的使用，降低了空气噪声，适应于空气噪声要求极高的使用环境。
[0017]5.本专利技术设备采用模块化、集成化设计，在同等体积下具备更多采集通道；各模块大小一致，简化了设备内部组成，减小了整机体积，更加适应船上的安装空间需求；支持热插拔，出现故障时可在未断电情况下快速更换故障模块，维修性、拓展性高；可按实际需求进行灵活配置，满足大部分工业现场控制的空间条件，广泛应用于船舶热工过程的数据采集与控制。
附图说明
[0018]图1是本专利技术实施例的主视图。
[0019]图2是本专利技术实施例的左视图。
[0020]图3是本专利技术实施例的功能框图。
[0021]图4是本专利技术实施例的散热原理图。
[0022]图5是本专利技术实施例的给水控制通道连接示意图。
[0023]图中：1.电源模块；2.以太网通讯模块；3.自采集自运算输入输出模块；4.CAN通讯模块；5.底板；6.指示灯；7.散热栅；8.航插。
具体实施方式
[0024]下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。
[0025]参见图1和图2，本专利技术的实施例包括机架、1个电源模块1、1个以太网通讯模块2、6
个自采集自运算输入输出模块3、1个CAN通讯模块4、底板5、指示灯6、散热栅7、航插8等部分。供电、通信原理示意图如图3所示。
[0026]本专利技术直接布置在现场，实现对控制对象的就地数据采集与自动控制，减少了电缆长度。
[0027]本专利技术采用模块化、集成化设计，各模块尺寸大小一致，单个模块的尺寸不超过50mm
×
195mm
×
150mm，均安装在底板上，并通过3个M4螺丝进行固定，各模块之间相互紧贴，空间利用率极高，模块支持热插拔同时拆卸简单，维修性大大提升；模块类型和数量可配，体积较小，适应于舱室现场小空间布置。
[0028]电源模块1采用两路AC220V电源输入，通过底板5向各个模块供DC24V
±
5％电，最大输出电流5A。两路电源模块1包括一路用于冗余热备的电源，两路电源各同时承担50％负载，若其中一路电源故障，将负载自动切换转移至另外一路电源，切换时保证各模块正常运行。
[0029]以太网通讯模块2与CAN通讯模块4同时采集各个自采集自运算本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种船用小型化分布式采集控制装置，其特征在于：包括外形尺寸大小一致的电源模块、以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块和底板；电源模块的能量输入端连接交流电源，电源模块的能量输出端分别连接以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块的能量输入端；以太网通讯模块、自采集自运算输入输出模块、总线通讯模块通过支持热插拔的接口可拆卸式固定安装在底板上；自采集自运算输入输出模块通过以太网连接太网通讯模块，通过支持热插拔的接口挂接在总线上；以太网通讯模块通过以太网连接远程控制平台；总线通讯模块通过总线连接远程控制平台；自采集自运算输入输出模块包括控制模块，控制模块的通道数至少为16路。2.根据权利要求1所述的一种船用小型化分布式采集控制装置，其特征在于：控制模块采用32bit处理器，具有运算速度为0.8μs/指令，包括4路开关量输入通道、4路开关量输出通道、4路模拟量输入通道、4路模拟量输出通道。3.根据权利要求1所述的一种船用小型化分布式采集控制装置，其特征在于：以太网通讯模块包括至少10个以太网端口；至少6个以太网端口用于连接自采集自运算输入输出模块以采集数据信号，至少4个以太网端口为以太网外部通讯接口，用于将数据通过Modbus TCP协议向外传输，支持环网协议，自愈时间小于50ms。4.根据权利要求1所述的一种船用小型化分布式采集控制装置，其特征在于：总线通讯模块采用CAN通讯模块，通过底板上的两条差分信号总线采集自采集自运算输入输出模块的数据信号；CAN通讯模块具备至少4路外部通讯接口，用于将数据通过CAN 2.0协议向外传输。...

【专利技术属性】
技术研发人员：闫其珂，张永生，方伟明，
申请(专利权)人：中国舰船研究设计中心，
类型：发明
国别省市：