一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，包括操作控制臺(tái)、電氣控制箱和被控制設(shè)備；所述電氣控制箱通過以太網(wǎng)與操作控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)通信連接，所述操作控制臺(tái)向電氣控制箱提供控制用電和設(shè)備用電；所述電氣控制箱向被控制設(shè)備供電，并與被控制設(shè)備通信連接。本發(fā)明1)通信端口通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)線進(jìn)行連接，使線路連接更簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸更快速、穩(wěn)定、可靠；2)當(dāng)現(xiàn)有的設(shè)備需要升級(jí)擴(kuò)展時(shí)，只需擴(kuò)展電氣控制箱，并通過IP地址對(duì)每一個(gè)控制箱進(jìn)行識(shí)別；3)控制臺(tái)可以通過電壓采集指令獲取設(shè)備供電電壓，以此來檢測(cè)控制箱內(nèi)部的繼電器是否正常工作。
【專利說明】一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電氣控制領(lǐng)域，具體涉及一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，尤其是網(wǎng)絡(luò)通信、控制技術(shù)日新月異的提高，以信息化為核心的技術(shù)變革推動(dòng)著電氣控制技術(shù)的發(fā)展。傳統(tǒng)的以平臺(tái)為中心的供配電控制模式已無法適應(yīng)日益復(fù)雜的工業(yè)環(huán)境，供配電與控制一體化、網(wǎng)絡(luò)化是未來電氣控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢(shì)。
[0003]某電氣控制系統(tǒng)中控制臺(tái)與設(shè)備I?設(shè)備4之間的供電、轉(zhuǎn)電、斷電通過配電器I?配電器4來實(shí)現(xiàn)，控制臺(tái)對(duì)配電器I?配電器4的控制通過專用的控制信號(hào)線路來實(shí)現(xiàn)；控制臺(tái)與各設(shè)備之間的數(shù)據(jù)傳輸通過專用的RS422網(wǎng)絡(luò)來實(shí)現(xiàn)。設(shè)備與設(shè)備之間通過多條電纜進(jìn)行連接，整個(gè)系統(tǒng)占用空間較大，系統(tǒng)組裝時(shí)較為麻煩。此外，當(dāng)電氣控制系統(tǒng)中的設(shè)備需要擴(kuò)展時(shí)，還需要對(duì)控制臺(tái)硬件系統(tǒng)進(jìn)行改造，升級(jí)成本較高。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，該具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱與控制臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過網(wǎng)線進(jìn)行連接，與設(shè)備之間通過RS422線路進(jìn)行連接，控制箱一方面接收控制臺(tái)計(jì)算機(jī)指令實(shí)現(xiàn)對(duì)設(shè)備的供電、轉(zhuǎn)電、斷電和電壓檢測(cè)，另一方面能夠?qū)⒖刂婆_(tái)計(jì)算機(jī)上的數(shù)據(jù)準(zhǔn)確無誤的傳輸?shù)皆O(shè)備上，解決了整個(gè)系統(tǒng)占用空間較大，系統(tǒng)組裝時(shí)較為麻煩和升級(jí)成本較高的問題。
[0005]本發(fā)明通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)。
[0006]本發(fā)明提供的一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，包括操作控制臺(tái)、電氣控制箱和被控制設(shè)備；所述電氣控制箱通過以太網(wǎng)與操作控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)通信連接，所述操作控制臺(tái)向電氣控制箱提供控制用電和設(shè)備用電；所述電氣控制箱向被控制設(shè)備供電，并與被控制設(shè)備通信連接。
[0007]所述電氣控制箱包括MCU主控電路、DC/DC模塊A、DC/DC模塊B、繼電器組A、繼電器組B、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、RS422電平轉(zhuǎn)換電路；所述MCU主控電路中通過以太網(wǎng)接口電路與以太網(wǎng)連接，所述MCU主控電路通過RS422電平轉(zhuǎn)換電路的通信接口與被控制設(shè)備連接；所述DC/DC模塊A的輸入端與操作控制臺(tái)的控制用電輸出端連接，輸出端分別與MCU主控電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端與MCU主控電路連接，信號(hào)輸出端分別與繼電器組A和繼電器組B的信號(hào)輸入端連接；所述繼電器組A通過DC/DC模塊B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接，所述繼電器組B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接；所述繼電器組A和繼電器組B的輸出端與被控制設(shè)備對(duì)應(yīng)的電源端連接。
[0008]所述MCU主控電路中的微控制器為STM32F107VC芯片。
[0009]所述繼電器組A和繼電器組B的輸出傳輸線上還設(shè)置有線性隔離電路，所述線性隔離電路經(jīng)信號(hào)處理電路與MCU主控電路連接。
[0010]所述繼電器組A和繼電器組B中的繼電器為固態(tài)繼電器。
[0011]所述RS422電平轉(zhuǎn)換電路的通信接口有I?5個(gè)，通信接口之間電氣隔離且相互獨(dú)立。
[0012]所述以太網(wǎng)接口電路中包括以太網(wǎng)收發(fā)器和以太網(wǎng)變壓器，以太網(wǎng)收發(fā)器通過數(shù)據(jù)信號(hào)線與以太網(wǎng)變壓器連接。
[0013]所述DC/DC模塊A的輸出端與MCU主控電路的電源輸入端之間還設(shè)置有變壓裝置。
[0014]本發(fā)明的有益效果在于:1)通信端口通過標(biāo)準(zhǔn)的以太網(wǎng)線進(jìn)行連接，使線路連接更簡(jiǎn)單，數(shù)據(jù)傳輸更快速、穩(wěn)定、可靠；2)當(dāng)現(xiàn)有的設(shè)備需要升級(jí)擴(kuò)展時(shí)，只需擴(kuò)展電氣控制箱，并通過IP地址對(duì)每一個(gè)控制箱進(jìn)行識(shí)別；3)控制臺(tái)可以通過電壓采集指令獲取設(shè)備供電電壓，以此來檢測(cè)控制箱內(nèi)部的繼電器是否正常工作。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發(fā)明的工作原理圖；
[0016]圖2是圖1中電氣控制箱內(nèi)部結(jié)構(gòu)框圖。

【具體實(shí)施方式】
[0017]下面進(jìn)一步描述本發(fā)明的技術(shù)方案，但要求保護(hù)的范圍并不局限于所述。
[0018]如圖1和圖2所示的一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，包括操作控制臺(tái)、電氣控制箱和被控制設(shè)備；所述電氣控制箱通過以太網(wǎng)與操作控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)通信連接，所述操作控制臺(tái)向電氣控制箱提供控制用電和設(shè)備用電；所述電氣控制箱向被控制設(shè)備供電，并與被控制設(shè)備通信連接。
[0019]所述電氣控制箱包括MCU主控電路、DC/DC模塊A、DC/DC模塊B、繼電器組A、繼電器組B、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、RS422電平轉(zhuǎn)換電路；所述MCU主控電路中通過以太網(wǎng)接口電路與以太網(wǎng)連接，所述MCU主控電路通過RS422電平轉(zhuǎn)換電路的通信接口與被控制設(shè)備連接；所述DC/DC模塊A的輸入端與操作控制臺(tái)的控制用電輸出端連接，輸出端分別與MCU主控電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端與MCU主控電路連接，信號(hào)輸出端分別與繼電器組A和繼電器組B的信號(hào)輸入端連接；所述繼電器組A通過DC/DC模塊B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接，所述繼電器組B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接；所述繼電器組A和繼電器組B的輸出端與被控制設(shè)備對(duì)應(yīng)的電源端連接。所述的MCU主控電路主要由微控制器、基準(zhǔn)電壓、復(fù)位芯片、FLASH、晶振和指示燈組成，其中微控制器采用ST公司的帶有以太網(wǎng)模塊的STM32F107VC芯片。DC/DC模塊A輸出電壓為5V，主要為控制箱自身的模塊電路供電；設(shè)備供電路線上有電氣隔離的DC/DC模塊B，其輸出電壓為28V，主要為設(shè)備I?設(shè)備4供電。
[0020]所述繼電器組A和繼電器組B的輸出傳輸線上還設(shè)置有線性隔離電路，所述線性隔離電路經(jīng)信號(hào)處理電路與MCU主控電路連接；所述的線性隔離與信號(hào)處理電路包括分壓電路、多路選通電路、線性隔離、運(yùn)算放大以及AD轉(zhuǎn)換電路幾個(gè)部分。所述繼電器組A和繼電器組B中的繼電器為固態(tài)繼電器。兩個(gè)器組的定電壓28V，觸點(diǎn)額定載流量不小于21A，沖擊電流不小于40A。
[0021]所述的RS422電平轉(zhuǎn)換電路中，一共有4個(gè)帶電氣隔離的且相互獨(dú)立的RS422通信接口，通信波特率均為460800bps。各個(gè)通信接口之間電氣隔離且相互獨(dú)立。單個(gè)控制箱的RS422通信接口最多可擴(kuò)展到5個(gè)。
[0022]所述以太網(wǎng)接口電路中包括以太網(wǎng)收發(fā)器和以太網(wǎng)變壓器，以太網(wǎng)收發(fā)器通過4根數(shù)據(jù)信號(hào)線與以太網(wǎng)變壓器相連。以太網(wǎng)模塊符合IEEE 802.3中所有有關(guān)于雙絞線網(wǎng)絡(luò)10/100Base-T連接的規(guī)定。
[0023]所述DC/DC模塊A的輸出端與MCU主控電路的電源輸入端之間還設(shè)置有變壓裝置將DC/DC模塊A的輸出端的5V電壓轉(zhuǎn)換成3.3V，給MCU主控電路供電。
[0024]電氣控制箱與控制臺(tái)計(jì)算機(jī)之間通過以太網(wǎng)線進(jìn)行通信，并采用UDP通信協(xié)議，控制箱與設(shè)備之間通過RS422接口線進(jìn)行通信，通信協(xié)議為自定義格式。控制臺(tái)為控制箱提供控制用電和設(shè)備用電，其中控制用電為控制箱內(nèi)部自身用電，設(shè)備用電經(jīng)過電氣控制箱轉(zhuǎn)電后，為設(shè)備I?設(shè)備4供電。此外，電氣控制箱可將控制臺(tái)的設(shè)備用電轉(zhuǎn)換為兩組相互獨(dú)立的設(shè)備用電A和設(shè)備用電B，以滿足各設(shè)備供電相互獨(dú)立的需求。
[0025]本發(fā)明在實(shí)際工作過程中，當(dāng)電氣控制箱接收到控制臺(tái)計(jì)算機(jī)的加電指令時(shí)，MCU主控芯片發(fā)出指令驅(qū)動(dòng)繼電器組A和繼電器組B動(dòng)作，使相應(yīng)的設(shè)備用電A、設(shè)備用電B輸出；當(dāng)電氣控制箱接收到控制臺(tái)計(jì)算機(jī)的斷電指令時(shí)，MCU主控芯片發(fā)出指令使相應(yīng)的固態(tài)繼電器釋放，從而使設(shè)備用電A、設(shè)備用電B斷開；當(dāng)電氣控制箱接收到控制臺(tái)計(jì)算機(jī)的電壓測(cè)試指令時(shí)，主控芯片會(huì)啟動(dòng)內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模塊進(jìn)行電壓采集，并將采集后的值通過網(wǎng)口返回給控制臺(tái)計(jì)算機(jī)。
[0026]當(dāng)電氣控制箱接收到控制臺(tái)計(jì)算機(jī)的數(shù)據(jù)裝載指令時(shí)，主控芯片首先解析UDP通信協(xié)議，將其中的有效數(shù)據(jù)提取并重新打包，然后將數(shù)據(jù)按自定義格式通過RS422端口傳輸給工作設(shè)備。
[0027]本發(fā)明所提及的電氣控制箱，能夠接收控制中心控制臺(tái)計(jì)算機(jī)指令，對(duì)其所連接的設(shè)備進(jìn)行加電、轉(zhuǎn)電、斷電、電壓測(cè)試以及數(shù)據(jù)裝載功能，具有集成度高、連接可靠、使用簡(jiǎn)單、環(huán)境適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。
【權(quán)利要求】
1.一種具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，包括操作控制臺(tái)、電氣控制箱和被控制設(shè)備，其特征在于:所述電氣控制箱通過以太網(wǎng)與操作控制臺(tái)的計(jì)算機(jī)通信連接，所述操作控制臺(tái)向電氣控制箱提供控制用電和設(shè)備用電；所述電氣控制箱向被控制設(shè)備供電，并與被控制設(shè)備通信連接。
2.如權(quán)利要求1所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述電氣控制箱包括MCU主控電路、DC/DC模塊A、DC/DC模塊B、繼電器組A、繼電器組B、繼電器驅(qū)動(dòng)電路、RS422電平轉(zhuǎn)換電路；所述MCU主控電路中通過以太網(wǎng)接口電路與以太網(wǎng)連接，所述MCU主控電路通過RS422電平轉(zhuǎn)換電路的通信接口與被控制設(shè)備連接；所述DC/DC模塊A的輸入端與操作控制臺(tái)的控制用電輸出端連接，輸出端分別與MCU主控電路和繼電器驅(qū)動(dòng)電路的電源輸入端連接，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路的信號(hào)輸入端與MCU主控電路連接，信號(hào)輸出端分別與繼電器組A和繼電器組B的信號(hào)輸入端連接；所述繼電器組A通過DC/DC模塊B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接，所述繼電器組B與操作控制臺(tái)的設(shè)備用電輸出端連接；所述繼電器組A和繼電器組B的輸出端與被控制設(shè)備對(duì)應(yīng)的電源端連接。
3.如權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述MCU主控電路中的微控制器為STM32F107VC芯片。
4.如權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述繼電器組A和繼電器組B的輸出傳輸線上還設(shè)置有線性隔離電路，所述線性隔離電路經(jīng)信號(hào)處理電路與MCU主控電路連接。
5.如權(quán)利要求2或4所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述繼電器組A和繼電器組B中的繼電器為固態(tài)繼電器。
6.如權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述RS422電平轉(zhuǎn)換電路的通信接口有I?5個(gè)。
7.如權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述以太網(wǎng)接口電路中包括以太網(wǎng)收發(fā)器和以太網(wǎng)變壓器，以太網(wǎng)收發(fā)器通過數(shù)據(jù)信號(hào)線與以太網(wǎng)變壓器連接。
8.如權(quán)利要求2所述的具有網(wǎng)絡(luò)通信功能的電氣控制箱，其特征在于:所述DC/DC模塊A的輸出端與MCU主控電路的電源輸入端之間還設(shè)置有變壓裝置。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK104460456SQ201410757078
【公開日】2015年3月25日 申請(qǐng)日期:2014年12月10日 優(yōu)先權(quán)日:2014年12月10日
【發(fā)明者】楊秀濤, 劉建斌, 孔令濤 申請(qǐng)人:貴州航天電器股份有限公司