带防爆/防护外壳的CAN总线隔离安全栅制造技术

一种由带防爆／防护外壳的ＣＡＮ总线隔离安全栅，其特征在于具有二个进线装置的小型金属防爆盒内腔由二只螺钉将塑保护盒和塑底板包裹的电气组件固定于防爆盒上，电气组件由上至下，有下印板、隔离板、上印板组成，上印板上有显露于塑保护盒上方的四芯弹性端子，由总线护套电缆引出，电缆引入装置通过压紧密封进行密封。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及工业自动化
，具体说属于通往爆炸危险场所的一种本质安全型的安全栅。
技术介绍
目前现场一次设备例如变送器或阀门定位器、热电阻、热电偶、接近开关、电磁阀等均必须由二根导线连接到几十甚至几百米远的机房，因此传统型隔离安全栅由于安装于机房的安全场所，一般只有IP20级别外壳防护能力的塑料壳体，不能直接安装于工业现场，极不方便。
技术实现思路
本技术的目的是将现场一次设备通过远程输入输出模块用一根现场总线电缆直接连接到机房内的车间级控制系统中的爆炸危险场所，比传统方法简洁，且可直接安装与户外，节省电缆和工程费用，并有极高的性能价格比的一种带防爆/防护外壳的CAN总线隔离安全栅。为完成上述的目的所采取的的技术方案具有二个进线装置的小型金属防爆盒，内腔由二只螺钉将塑保护盒和塑底板包裹的电气组件固定于防爆盒上，电气组件由上至下，有下印板，隔离板，上印板，在上印板上有显露于塑保护盒上方的四芯弹性端子，由总线护套电缆引出；下印板左侧，有未被塑保护盒包裹的本安输入端——插头，由护套电缆引入。电缆由密封圈，垫圈，压紧螺母组成的引入装置进行压紧密封，防爆盖和防爆盒采用螺纹隔爆结构，用O型圈进行密封。上述的上印板由U1的24V+端和PGND端，经极性保护二极管D1引入24V直流电源，由端子U1的CAN+和CAN-端与系统总线相连；端子U1上的供电和通讯二组引入线分别经过过障保护模块U3和U4连接到内部电路；上印板上的隔离直流电源G1提供三组隔离直流电源，通过U2插座送向下印板；上述的下印板由模拟量输入Ai型CAN总线隔离栅和开关量输入CAN总线隔离栅组成，其中模拟量输入Ai型CAN总线隔离栅从插针U2-1获得PVCC3/GND3这组配电电源。通过G4框限流电路再通过齐纳限能模块U14连接到本安端U13-7/U13-6引向现场变送器Tr，产生4-20mA电流信号由电阻R1采样，经齐纳限能模块U15送至A/D/转换芯片U9的信号输入端AIN1+和AIN1-；开关量输入型CAN总线隔离栅通过插针U2-2，从上印板上获取PVCC2/GND2和PVCC3/GND3二组直流电源；本安型干接点K1，K2的开关信号，经本安端U21，通过齐纳限能模块G17、G18，将开关电流引入到采样电阻R5，R6上，形成信号SIG1和SIG2，送向四运放比较电路U19，和各自参比信号V1和V2进行比较，U19的比较结果送向U10，CPU的四个数据输入口P12-P15。本技术通过远程输入输出模块用一根现场总线电缆直接连接到机房内的车间级控制系统中，显然，它比传统方法简洁，节省电缆和工程费用。基于CAN技术的DeviceNet现场总线是具有极高性能价格比的，应用最为广泛的现场总线之一。DeviceNet符合En50325标准“用作控制器设备接口的基于ISO11898(CAN)的工业通信子系统”，欧洲标准化委员会CENELEC于2000年3月批准成为欧洲标准，标准中的所有欧洲国家均指令性采用.国际电工委员会IEC17B分会于2000年6月批准了“用于低压开关设备和控制设备的控制器一设备接口(CDLS)”的IEC 62026标准。然而目前在石油，化工，煤气天然气，轻工制药等行业的具有爆炸危险场所应用DeviceNet设备网IO节点尚因防爆安全技术问题没有得到一体化的有效解决而受到限制。附图说明图1为本技术结构剖面图；图2为本技术左视结构剖面图；图3CAN总线隔离栅上印板电原理图；图4CAN总线Ai隔离栅下印板电原理图；图5CAN总线Di隔离栅下印板电原理图；具体实施方式加强型压铸铝合金防爆外壳达到IP65的防护能力，在紧凑小巧的同时，起到防爆防水作用；塑料保护盒及隔离板措施可确保本安电路与外壳，以及非本安电路之间有足够高的隔离耐压要求，保证防爆、防护、抗干扰性能，根据图1和图2所示，具有二个进线装置的小型金属防爆盒5，内腔由二只螺钉10将塑保护盒7和塑底板9包裹的电气组件固定于防爆盒5上，电气组件由上至下，有下印板4，隔离板8，上印板3，在上印板3上有显露于塑保护盒7上方的四芯弹性端子2，由总线护套电缆1引出；下印板4左侧，有未被塑保护盒7包裹的本安输入端一插头11，由护套电缆1引入电缆1由密封圈13，垫圈14，压紧螺母15组成的引入装置进行压紧密封，防爆盖6和防爆盒5采用螺纹隔爆结构，用0型圈12进行密封。本技术电气方案是将各类IO节点的CAN总线隔离栅共用电路安排在上印板上，其原理图如图3所示，其电气特征在于通过端子U1(结构图1中的四芯弹性端子2)的(+24V)和(PGND)端经极性保护二极管D1引入24V直流电源；由端子U1的(CAN+)和(CAN-)端和总线的通讯线相连；端子U1上的供电和通讯二组引入线分别经过故障保护模块U3和U4连接到内部电路；引入的24V直流电源经多分路隔离直流电源G1提供三组相互隔离的直流电源，分别为(VCC1/GND1)、(PVCC2/GND2)、(PVCC3/GND3)。它们通过U2插座连接至下印板；来自下印板的CAN总线数据链路层通讯信号由插座U2-C01，U2-C02送至光耦U7和U8的输入端CO1和CO2；通过CAN总线物理链路层芯片U6和故障保护模块U4连接到通讯总线。CAN总线模拟量输入Ai隔离栅下印板电气原理图示于图4。其电气特征在于通过插针U2-1从上印板中获得(PVCC2/GND2)，通过虚线框2的电路，获得稳定基准电压输出，送至A/D转换芯片U9的参比基准输入端，(REF IN+)和(REF IN-)；从U2-1上获得的(PVCC3/GND3)这组配电电源，通过G4框限流电路，再通过齐纳限能模块U14连接至本安端(U13-7/U13-6)。结构图1中的插头11，引向现场变送器Tr，变送器产生的4-20mA信号电流由电阻R1采样。经齐纳限能模块U15送至G3框内A/D转换芯片U9的信号输入端，(AIN1+)和(AIN1-)。G3框是带A/D转换的CAN总线节点的主电路，它由U9，U10，U11，U12芯片和一些外围的晶振、电容、电阻等组成，U10、U12分别是CPU和EEPR0M电路，U11采用CAN总线数据链路层芯片SJA1000T，由该片的TX0，RX0和GND2通过插针U2-1，引向上印板的光耦U7，U8的CO1和CO2脚。信号通过CAN总线物理链路层芯片U6(82C250)和故障保护模块U4挂上总线的(CAN+)和(CAN-)端。CAN总线开关量输入Di型隔离栅下印板电气原理图示于图5，电气特征在于插针U2-2从上印板中获取PVCC2/GND2和PVCC3/GND3二组直流电源再通过U5和U20三端集成稳压元件获得稳定的二组工作电源VCC2/GND2和VCC3/GND3，分别作G5/G6，G7框的工作电源；由本安型接近开关或干接点K1、K2的开关信号通过本安端U21连接至G17、G18限能模块，形成采样电阻R5、R6上的信号SIG1和SIG2，送向四运放比较电路U19，和各自参比电压V1，V2进行比较，比较结果送向U10、CPU的四个数据输入口，P12-P15，通过软件检出这四个信号的高低和相位，可以判别外接开关K1和K2状态，通过CAN总线数据链路层芯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具防护外壳组成的带防爆／防护外壳的ＣＡＮ总线隔离安全栅，其特征在于具有二个进线装置的小型金属防爆盒（５），内腔由二只螺钉（１０）将塑保护盒（７）和塑底板（９）包裹的电气组件固定于防爆盒（５）上，电气组件由上至下，有下印板（４），隔离板（８），上印板（３），在上印板（３）上有显露于塑保护盒（７）上方的四芯弹性端子（２），由总线护套电缆（１）引出；下印板（４）左侧，有未被塑保护盒（７）包裹的本安输入端一插头（１１），由护套电缆（１）引入电缆（１）由密封圈（１３），垫圈（１４），压紧螺母（１５）组成的引入装置进行压紧密封，防爆盖（６）和防爆盒（５）采用螺纹隔爆结构，用０型圈（１２）进行密封。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：沈锦仁，沈正，沈磊，
申请(专利权)人：沈锦仁，沈正，沈磊，
类型：实用新型
国别省市：31[中国|上海]