專利名稱：帶防爆/防護外殼的can總線隔離安全柵的制作方法
技術(shù)領域：
本實用新型涉及工業(yè)自動化技術(shù)領域，具體說屬于通往爆炸危險場所的一種本質(zhì)安全型的安全柵。
背景技術(shù)：
目前現(xiàn)場一次設備例如變送器或閥門定位器、熱電阻、熱電偶、接近開關、電磁閥等均必須由二根導線連接到幾十甚至幾百米遠的機房，因此傳統(tǒng)型隔離安全柵由于安裝于機房的安全場所，一般只有IP20級別外殼防護能力的塑料殼體，不能直接安裝于工業(yè)現(xiàn)場，極不方便。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型的目的是將現(xiàn)場一次設備通過遠程輸入輸出模塊用一根現(xiàn)場總線電纜直接連接到機房內(nèi)的車間級控制系統(tǒng)中的爆炸危險場所，比傳統(tǒng)方法簡潔，且可直接安裝與戶外，節(jié)省電纜和工程費用，并有極高的性能價格比的一種帶防爆/防護外殼的CAN總線隔離安全柵。
為完成上述的目的所采取的的技術(shù)方案具有二個進線裝置的小型金屬防爆盒，內(nèi)腔由二只螺釘將塑保護盒和塑底板包裹的電氣組件固定于防爆盒上，電氣組件由上至下，有下印板，隔離板，上印板，在上印板上有顯露于塑保護盒上方的四芯彈性端子，由總線護套電纜引出；下印板左側(cè)，有未被塑保護盒包裹的本安輸入端——插頭，由護套電纜引入。電纜由密封圈，墊圈，壓緊螺母組成的引入裝置進行壓緊密封，防爆蓋和防爆盒采用螺紋隔爆結(jié)構(gòu)，用O型圈進行密封。上述的上印板由U1的24V+端和PGND端，經(jīng)極性保護二極管D1引入24V直流電源，由端子U1的CAN+和CAN-端與系統(tǒng)總線相連；端子U1上的供電和通訊二組引入線分別經(jīng)過過障保護模塊U3和U4連接到內(nèi)部電路；上印板上的隔離直流電源G1提供三組隔離直流電源，通過U2插座送向下印板；上述的下印板由模擬量輸入Ai型CAN總線隔離柵和開關量輸入CAN總線隔離柵組成，其中模擬量輸入Ai型CAN總線隔離柵從插針U2-1獲得PVCC3/GND3這組配電電源。通過G4框限流電路再通過齊納限能模塊U14連接到本安端U13-7/U13-6引向現(xiàn)場變送器Tr，產(chǎn)生4-20mA電流信號由電阻R1采樣，經(jīng)齊納限能模塊U15送至A/D/轉(zhuǎn)換芯片U9的信號輸入端AIN1+和AIN1-；開關量輸入型CAN總線隔離柵通過插針U2-2，從上印板上獲取PVCC2/GND2和PVCC3/GND3二組直流電源；本安型干接點K1，K2的開關信號，經(jīng)本安端U21，通過齊納限能模塊G17、G18，將開關電流引入到采樣電阻R5，R6上，形成信號SIG1和SIG2，送向四運放比較電路U19，和各自參比信號V1和V2進行比較，U19的比較結(jié)果送向U10，CPU的四個數(shù)據(jù)輸入口P12-P15。
本實用新型通過遠程輸入輸出模塊用一根現(xiàn)場總線電纜直接連接到機房內(nèi)的車間級控制系統(tǒng)中，顯然，它比傳統(tǒng)方法簡潔，節(jié)省電纜和工程費用?；贑AN技術(shù)的DeviceNet現(xiàn)場總線是具有極高性能價格比的，應用最為廣泛的現(xiàn)場總線之一。DeviceNet符合En50325標準“用作控制器設備接口的基于ISO11898(CAN)的工業(yè)通信子系統(tǒng)”，歐洲標準化委員會CENELEC于2000年3月批準成為歐洲標準，標準中的所有歐洲國家均指令性采用.國際電工委員會IEC17B分會于2000年6月批準了“用于低壓開關設備和控制設備的控制器一設備接口(CDLS)”的IEC 62026標準。
然而目前在石油，化工，煤氣天然氣，輕工制藥等行業(yè)的具有爆炸危險場所應用DeviceNet設備網(wǎng)IO節(jié)點尚因防爆安全技術(shù)問題沒有得到一體化的有效解決而受到限制。


圖1為本實用新型結(jié)構(gòu)剖面圖；圖2為本實用新型左視結(jié)構(gòu)剖面圖；圖3CAN總線隔離柵上印板電原理圖；圖4CAN總線Ai隔離柵下印板電原理圖；圖5CAN總線Di隔離柵下印板電原理圖；具體實施方式
加強型壓鑄鋁合金防爆外殼達到IP65的防護能力，在緊湊小巧的同時，起到防爆防水作用；塑料保護盒及隔離板措施可確保本安電路與外殼，以及非本安電路之間有足夠高的隔離耐壓要求，保證防爆、防護、抗干擾性能，根據(jù)圖1和圖2所示，具有二個進線裝置的小型金屬防爆盒5，內(nèi)腔由二只螺釘10將塑保護盒7和塑底板9包裹的電氣組件固定于防爆盒5上，電氣組件由上至下，有下印板4，隔離板8，上印板3，在上印板3上有顯露于塑保護盒7上方的四芯彈性端子2，由總線護套電纜1引出；下印板4左側(cè)，有未被塑保護盒7包裹的本安輸入端一插頭11，由護套電纜1引入電纜1由密封圈13，墊圈14，壓緊螺母15組成的引入裝置進行壓緊密封，防爆蓋6和防爆盒5采用螺紋隔爆結(jié)構(gòu)，用0型圈12進行密封。
本實用新型電氣方案是將各類IO節(jié)點的CAN總線隔離柵共用電路安排在上印板上，其原理圖如圖3所示，其電氣特征在于通過端子U1(結(jié)構(gòu)圖1中的四芯彈性端子2)的(+24V)和(PGND)端經(jīng)極性保護二極管D1引入24V直流電源；由端子U1的(CAN+)和(CAN-)端和總線的通訊線相連；端子U1上的供電和通訊二組引入線分別經(jīng)過故障保護模塊U3和U4連接到內(nèi)部電路；引入的24V直流電源經(jīng)多分路隔離直流電源G1提供三組相互隔離的直流電源，分別為(VCC1/GND1)、(PVCC2/GND2)、(PVCC3/GND3)。它們通過U2插座連接至下印板；來自下印板的CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層通訊信號由插座U2-C01，U2-C02送至光耦U7和U8的輸入端CO1和CO2；通過CAN總線物理鏈路層芯片U6和故障保護模塊U4連接到通訊總線。
CAN總線模擬量輸入Ai隔離柵下印板電氣原理圖示于圖4。其電氣特征在于通過插針U2-1從上印板中獲得(PVCC2/GND2)，通過虛線框2的電路，獲得穩(wěn)定基準電壓輸出，送至A/D轉(zhuǎn)換芯片U9的參比基準輸入端，(REF IN+)和(REF IN-)；從U2-1上獲得的(PVCC3/GND3)這組配電電源，通過G4框限流電路，再通過齊納限能模塊U14連接至本安端(U13-7/U13-6)。結(jié)構(gòu)圖1中的插頭11，引向現(xiàn)場變送器Tr，變送器產(chǎn)生的4-20mA信號電流由電阻R1采樣。經(jīng)齊納限能模塊U15送至G3框內(nèi)A/D轉(zhuǎn)換芯片U9的信號輸入端，(AIN1+)和(AIN1-)。G3框是帶A/D轉(zhuǎn)換的CAN總線節(jié)點的主電路，它由U9，U10，U11，U12芯片和一些外圍的晶振、電容、電阻等組成，U10、U12分別是CPU和EEPR0M電路，U11采用CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層芯片SJA1000T，由該片的TX0，RX0和GND2通過插針U2-1，引向上印板的光耦U7，U8的CO1和CO2腳。信號通過CAN總線物理鏈路層芯片U6(82C250)和故障保護模塊U4掛上總線的(CAN+)和(CAN-)端。
CAN總線開關量輸入Di型隔離柵下印板電氣原理圖示于圖5，電氣特征在于插針U2-2從上印板中獲取PVCC2/GND2和PVCC3/GND3二組直流電源再通過U5和U20三端集成穩(wěn)壓元件獲得穩(wěn)定的二組工作電源VCC2/GND2和VCC3/GND3，分別作G5/G6，G7框的工作電源；由本安型接近開關或干接點K1、K2的開關信號通過本安端U21連接至G17、G18限能模塊，形成采樣電阻R5、R6上的信號SIG1和SIG2，送向四運放比較電路U19，和各自參比電壓V1，V2進行比較，比較結(jié)果送向U10、CPU的四個數(shù)據(jù)輸入口，P12-P15，通過軟件檢出這四個信號的高低和相位，可以判別外接開關K1和K2狀態(tài)，通過CAN總線數(shù)據(jù)鏈路層芯片SJA1000T進行通信管理，信號通過TX0，RX0和GND2，經(jīng)插針U2-2上的CO1和CO2連接至上印板的光耦U7，U8的輸入端CO1和CO2，再通過CAN總線物理層芯片U6，82C250經(jīng)過過障保護模塊U4直接連接到引出端子U1的(CAN+)，(CAN-)端。
權(quán)利要求1.一種具防護外殼組成的帶防爆/防護外殼的CAN總線隔離安全柵，其特征在于具有二個進線裝置的小型金屬防爆盒(5)，內(nèi)腔由二只螺釘(10)將塑保護盒(7)和塑底板(9)包裹的電氣組件固定于防爆盒(5)上，電氣組件由上至下，有下印板(4)，隔離板(8)，上印板(3)，在上印板(3)上有顯露于塑保護盒(7)上方的四芯彈性端子(2)，由總線護套電纜(1)引出；下印板(4)左側(cè)，有未被塑保護盒(7)包裹的本安輸入端一插頭(11)，由護套電纜(1)引入電纜(1)由密封圈(13)，墊圈(14)，壓緊螺母(15)組成的引入裝置進行壓緊密封，防爆蓋(6)和防爆盒(5)采用螺紋隔爆結(jié)構(gòu)，用O型圈(12)進行密封。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶防爆/防護外殼的CAN總線隔離安全柵，其特征在于上印板(3)由U1的(24V+)端和(PGND)端，經(jīng)極性保護二極管D1引入24V直流電源，由端子U1的(CAN+)和(CAN-)端與系統(tǒng)總線相連；端子U1上的供電和通訊二組引入線分別經(jīng)過過障保護模塊U3和U4連接到內(nèi)部電路；上印板上的隔離直流電源G1提供三組隔離直流電源，通過U2插座送向下印板。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的帶防爆/防護外殼的CAN總線隔離安全柵，其特征在于下印板(4)由模擬量輸入Ai型CAN總線隔離柵和開關量輸入型CAN總線隔離柵組成，其中模擬量輸入Ai型CAN總線隔離柵從插針U2-1獲得(PVCC3/GND3)這組配電電源，通過G4框限流電路再通過齊納限能模塊U14連接到本安端(U13-7/U13-6)，引向現(xiàn)場變送器Tr，產(chǎn)生4-20mA電流信號由電阻R1采樣，經(jīng)齊納限能模塊U15送至A/D/轉(zhuǎn)換芯片U9的信號輸入端(AIN1+)和(AIN1-)；開關量輸入型CAN總線隔離柵通過插針U2-2，從上印板上獲取(PVCC2/GND2)和(PVCC3/GND3)二組直流電源；本安型干接點K1，K2的開關信號，經(jīng)本安端U21，通過齊納限能模塊G17、G18，將開關電流引入到采樣電阻R5，R6上，形成信號SIG1和SIG2，送向四運放比較電路U19，和各自參比信號V1和V2進行比較，U19的比較結(jié)果送向U10，CPU的四個數(shù)據(jù)輸入口P12-P15。
專利摘要一種由帶防爆/防護外殼的CAN總線隔離安全柵,其特征在于具有二個進線裝置的小型金屬防爆盒內(nèi)腔由二只螺釘將塑保護盒和塑底板包裹的電氣組件固定于防爆盒上,電氣組件由上至下,有下印板、隔離板、上印板組成,上印板上有顯露于塑保護盒上方的四芯彈性端子,由總線護套電纜引出,電纜引入裝置通過壓緊密封進行密封。
文檔編號H05K5/00GK2513320SQ0125385
公開日2002年9月25日 申請日期2001年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2001年9月25日
發(fā)明者沈錦仁, 沈正, 沈磊 申請人:沈錦仁, 沈正, 沈磊