本實(shí)用新型涉及一種用于配電系統(tǒng)和上位機(jī)的信息交換系統(tǒng)。特別是涉及一種基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

在大型石油化工工業(yè)生產(chǎn)廠站中，配電室內(nèi)配電柜中的二次回路，通過一面繼電柜，將現(xiàn)場用電設(shè)備的狀態(tài)、故障、運(yùn)行參數(shù)、啟?？刂频刃盘?hào)點(diǎn)對點(diǎn)連接到廠站控制系統(tǒng)的控制柜，控制柜通過網(wǎng)絡(luò)通信與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交換并進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場用電設(shè)備的人機(jī)交互。

在繼電柜中，設(shè)置有數(shù)個(gè)繼電器，一方面，二次回路變化的結(jié)果通過控制繼電器的安裝在二次回路線圈部分去改變繼電器觸點(diǎn)部分的通斷狀態(tài)，當(dāng)線圈帶電時(shí)安裝在控制柜一側(cè)的繼電器觸點(diǎn)閉合，控制系統(tǒng)IO卡件接收閉合信號(hào)，當(dāng)二次回路不對接觸器線圈供電時(shí)，控制系統(tǒng)一側(cè)的繼電器觸點(diǎn)就分離，控制系統(tǒng)IO卡件接收斷開信號(hào)；另一方面，控制柜同樣通過控制繼電器的安裝在控制柜一側(cè)的線圈部分去改變繼電器觸點(diǎn)部分的通斷狀態(tài)，當(dāng)線圈帶電時(shí)安裝在二次回路側(cè)的繼電器觸點(diǎn)閉合，當(dāng)IO卡件不對繼電器線圈供電時(shí)，二次回路側(cè)的繼電器觸點(diǎn)就分離。

控制系統(tǒng)是現(xiàn)代化工廠不可或缺的組成部分，它一般包括上位機(jī)和控制柜，控制柜中主要安裝有電源模塊、CPU模塊、輸入輸出卡件(IO卡件)、通信卡件、浪涌保護(hù)模塊、空氣開關(guān)和接線端子等設(shè)備。輸入卡件通過多芯電纜點(diǎn)對點(diǎn)接收二次回路送來的信號(hào)，所有經(jīng)由CPU處理后通過通信模塊上傳至上位機(jī)并顯示在人機(jī)交互界面中。通過人機(jī)交互界面，操作人員可以發(fā)送控制命令，該命令經(jīng)過通信電纜送至控制柜的通信卡件中，經(jīng)CPU處理后由輸出卡件通過多芯電纜點(diǎn)對點(diǎn)發(fā)送至二次回路。

如圖1所示，傳統(tǒng)繼電柜采用點(diǎn)對點(diǎn)連接形式傳送信號(hào)，需要大量的電纜以及輸入輸出卡件，因此故障點(diǎn)多且點(diǎn)位分散不利于管理。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是，提供一種能夠節(jié)省電纜和降低施工工時(shí)的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)。

本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案是：一種基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)，包括位于配電室內(nèi)的2個(gè)以上的配電柜和位于控制室內(nèi)的控制單元，所述的配電室內(nèi)還設(shè)置有通過多芯電纜連接所述2個(gè)以上的配電柜的智能繼電交接柜，所述控制室內(nèi)還設(shè)置有一端通過通信電纜連接智能繼電交接柜，另一端通過網(wǎng)絡(luò)通信線連接控制單元的控制柜。

所述智能繼電交接柜包括CPU控制器，所述CPU控制器的模擬量輸入端口通過擴(kuò)展輸入端口對應(yīng)連接配電柜中各配電回路的電流變送器的信號(hào)輸出端；所述CPU控制器的開關(guān)量輸出端口通過各個(gè)結(jié)構(gòu)相同的控制信號(hào)輸出單元對應(yīng)連接配電柜的各配電回路中控制單元的控制信號(hào)輸入端；所述CPU控制器的開關(guān)量輸入端口通過各個(gè)結(jié)構(gòu)相同的狀態(tài)信號(hào)輸入單元對應(yīng)連接配電柜中各配電回路的輸出端；所述CPU控制器的外部通信接口依次通過TTL轉(zhuǎn)485電路、光電隔離模塊、第一防浪涌模塊、接線端子以及通信電纜連接控制柜的接線端子；所述CPU控制器的內(nèi)部通信接口連接顯示器。

所述的每一個(gè)控制信號(hào)輸出單元都包括有依次串接的DO擴(kuò)展輸出口、繼電器驅(qū)動(dòng)電路和輸出隔離繼電器，其中，所述的DO擴(kuò)展輸出口的輸入端連接所述CPU控制器的開關(guān)量輸出端口，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路的輸出端連接所述輸出隔離繼電器的線圈輸入端，所述輸出隔離繼電器的觸點(diǎn)連接對應(yīng)的配電回路中控制單元的控制信號(hào)輸入端所述的DO擴(kuò)展輸出口的輸出還連接報(bào)警喇叭。

所述的每一個(gè)狀態(tài)信號(hào)輸入單元都包括有依次連接的DI擴(kuò)展輸入端口和輸入隔離繼電器，其中，所述的DI擴(kuò)展輸入端口的輸出端連接所述CPU控制器的開關(guān)量輸入端口，所述DI擴(kuò)展輸入端口的輸入端連接輸入隔離繼電器的輸出觸點(diǎn)，所述隔離繼電器的線圈輸入端對應(yīng)連接配電回路的輸出端。

所述智能繼電交接柜內(nèi)還設(shè)置有電源電路，包括有依次串聯(lián)的第二防浪涌模塊、UPS電源43和直流穩(wěn)壓電路，其中，所述第二防浪涌模塊的輸入端連接外部供電電源，所述直流穩(wěn)壓電路的5V輸出端分別連接CPU控制器、擴(kuò)展輸入端口、控制信號(hào)輸出單元和狀態(tài)信號(hào)輸入單元進(jìn)行供電；所述直流穩(wěn)壓電路的12V輸出端分別向控制信號(hào)輸出單元中的輸出隔離繼電器和狀態(tài)信號(hào)輸入單元中的輸入隔離繼電器的線圈回路供電。

所述的控制柜包括有依次并聯(lián)連接在一條可插拔的導(dǎo)軌上的電源模塊、CPU模塊、以太網(wǎng)通信模塊、MODBUS通信模塊和兩個(gè)以上的備用卡件，其中，所述的電源模塊的輸入端通過供電線連接外部電源。所述MODBUS通信模塊依次通過防浪涌保護(hù)器、接線端子和通信電纜連接所述的智能繼電交接柜，所述的以太網(wǎng)通信模塊依次通過網(wǎng)絡(luò)通信線、設(shè)置在控制單元中的交換機(jī)和網(wǎng)絡(luò)通信線分別連接控制單元中的2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)相同的上位機(jī)的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口。

本實(shí)用新型的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)，是采用智能繼電交接柜取代傳統(tǒng)繼電交接柜，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和配電回路的信息雙向交換。智能繼電交接柜采用以CPU為核心處理器的方式，能夠?qū)⑴潆娀芈泛蜕衔粰C(jī)之間的信號(hào)往來通過處理器進(jìn)行整合處理，并以通信的方式完成信息交換。本實(shí)用新型可以節(jié)省原繼電交接柜與控制系統(tǒng)控制柜之間大量的多芯電纜，以及控制柜中與二次回路相對應(yīng)的輸入輸出卡件和接線端子，同時(shí)又能保證現(xiàn)有技術(shù)中所能實(shí)現(xiàn)的全部功能。材料和卡件的減少一方面節(jié)約了成本，另一方面也減少了施工難度和后期維護(hù)難度。

附圖說明

圖1是現(xiàn)有技術(shù)中配電室內(nèi)配電柜和控制系統(tǒng)上位機(jī)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是本實(shí)用新型中配電室內(nèi)配電柜和控制系統(tǒng)上位機(jī)的連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3是本實(shí)用新型配電室與智能繼電交接柜連接結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4是本實(shí)用新型智能繼電交接柜結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5是本實(shí)用新型控制柜與上位機(jī)部分接線示意圖。

圖中

1：繼電交接柜 2：配電柜

3：多芯電纜 4：智能繼電交接柜

41：CPU控制器 42：第二防浪涌模塊

43：UPS電源 44：直流穩(wěn)壓電路

411：模擬量輸入端口 412：擴(kuò)展輸入端口

413：開關(guān)量輸出端口 414：控制信號(hào)輸出單元

415：開關(guān)量輸入端口 416：狀態(tài)信號(hào)輸入單元

417：外部通信接口 418：TTL轉(zhuǎn)485電路

419：光電隔離模塊 420：第一防浪涌模塊

421：接線端子 422：通訊線

423：內(nèi)部通信接口 424：顯示器

425：報(bào)警喇叭 4141：DO擴(kuò)展輸出口

4142：繼電器驅(qū)動(dòng)電路 4143：輸出隔離繼電器

4161：DI擴(kuò)展輸入端口 4162：輸入隔離繼電器

5：控制柜 6：通信電纜

7：控制柜 71：電源模塊

72：CPU模塊 73：以太網(wǎng)通信模塊

74：MODBUS通信模塊 75：其他卡件

76：防浪涌保護(hù)器 77：接線端子

78：供電線 8：網(wǎng)絡(luò)通信線

9：控制室 91：交換機(jī)

92：網(wǎng)絡(luò)通信線 93：計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口

94：上位機(jī)

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合實(shí)施例和附圖對本實(shí)用新型的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)做出詳細(xì)說明。

如圖2所示，本實(shí)用新型的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)，包括位于配電室A內(nèi)的2個(gè)以上的配電柜2和位于控制室B內(nèi)的控制單元9，其特征在于，所述的配電室A內(nèi)還設(shè)置有通過多芯電纜3連接所述2個(gè)以上的配電柜2的智能繼電交接柜4，所述控制室B內(nèi)還設(shè)置有一端通過通信電纜6連接智能繼電交接柜4，另一端通過網(wǎng)絡(luò)通信線8連接控制單元9的控制柜7。

如圖3、圖4所示，所述智能繼電交接柜4包括CPU控制器41，所述CPU控制器41的模擬量輸入端口411通過擴(kuò)展輸入端口412對應(yīng)連接配電柜2中各配電回路的電流變送器的信號(hào)輸出端21；所述CPU控制器41的開關(guān)量輸出端口413通過各個(gè)結(jié)構(gòu)相同的控制信號(hào)輸出單元414對應(yīng)連接配電柜2的各配電回路中控制單元的控制信號(hào)輸入端22；所述CPU控制器41的開關(guān)量輸入端口415通過各個(gè)結(jié)構(gòu)相同的狀態(tài)信號(hào)輸入單元416對應(yīng)連接配電柜2中各配電回路的輸出端23；所述CPU控制器41的外部通信接口417依次通過TTL轉(zhuǎn)485電路418、光電隔離模塊419、第一防浪涌模塊420、接線端子421以及通信電纜6連接控制柜7的接線端子77；所述CPU控制器41的內(nèi)部通信接口423連接顯示器424。

所述的每一個(gè)控制信號(hào)輸出單元414都包括有依次串接的DO擴(kuò)展輸出口4141、繼電器驅(qū)動(dòng)電路4142和輸出隔離繼電器4143，其中，所述的DO擴(kuò)展輸出口4141的輸入端連接所述CPU控制器41的開關(guān)量輸出端口413，所述繼電器驅(qū)動(dòng)電路4142的輸出端連接所述輸出隔離繼電器4143的線圈輸入端，所述輸出隔離繼電器4143的觸點(diǎn)連接對應(yīng)的配電回路中控制單元的控制信號(hào)輸入端22所述的DO擴(kuò)展輸出口4141的輸出還連接報(bào)警喇叭425。

所述的每一個(gè)狀態(tài)信號(hào)輸入單元416都包括有依次連接的DI擴(kuò)展輸入端口4161和輸入隔離繼電器4162，其中，所述的DI擴(kuò)展輸入端口4161的輸出端連接所述CPU控制器41的開關(guān)量輸入端口415，所述DI擴(kuò)展輸入端口4161的輸入端連接輸入隔離繼電器4162的輸出觸點(diǎn)，所述隔離繼電器4162的線圈輸入端對應(yīng)連接配電回路的輸出端23。

如圖4所示，所述智能繼電交接柜4內(nèi)還設(shè)置有電源電路，包括有依次串聯(lián)的第二防浪涌模塊42、UPS電源43和直流穩(wěn)壓電路44，其中，所述第二防浪涌模塊42的輸入端連接外部供電電源，所述直流穩(wěn)壓電路44的5V輸出端分別連接CPU控制器41、擴(kuò)展輸入端口412、控制信號(hào)輸出單元414和狀態(tài)信號(hào)輸入單元416進(jìn)行供電；所述直流穩(wěn)壓電路44的12V輸出端分別向控制信號(hào)輸出單元414中的輸出隔離繼電器4143和狀態(tài)信號(hào)輸入單元416中的輸入隔離繼電器4162的線圈回路供電。

如圖5所示，所述的控制柜7包括有依次并聯(lián)連接在一條可插拔的導(dǎo)軌上的電源模塊71、CPU模塊72、以太網(wǎng)通信模塊73、MODBUS通信模塊74和兩個(gè)以上的備用卡件75，其中，所述的電源模塊71的輸入端通過供電線78連接外部電源，為控制柜5中的設(shè)備供電。所述MODBUS通信模塊74依次通過防浪涌保護(hù)器76、接線端子77和通信電纜6連接所述的智能繼電交接柜4，所述的以太網(wǎng)通信模塊73依次通過網(wǎng)絡(luò)通信線8、設(shè)置在控制單元9中的交換機(jī)91和網(wǎng)絡(luò)通信線92分別連接控制單元9中的2個(gè)以上的結(jié)構(gòu)相同的上位機(jī)94的計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)接口93。

本實(shí)用新型的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)，是利用通信的方式取代傳統(tǒng)點(diǎn)對點(diǎn)連接方式，將配電回路中現(xiàn)場用電設(shè)備的信息通過通信上傳至上位機(jī)，同時(shí)通過通信的方式接收上位機(jī)的控制信號(hào)。

通信過程中，控制柜作為主機(jī)，智能繼電交接柜作為從機(jī)?？刂乒竦囊蕴W(wǎng)通信模塊接收上位機(jī)發(fā)出的命令，經(jīng)過控制柜CPU模塊處理后生成讀從機(jī)命令，并將通信內(nèi)容轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議格式，通過MODBUS通信模塊發(fā)送至智能繼電交接柜的CPU通訊端子上，信號(hào)經(jīng)過CPU解析后，按照要求將CPU所采集的來自各個(gè)擴(kuò)展接口所對應(yīng)的配電柜中二次回路的開關(guān)信號(hào)或模擬信號(hào)進(jìn)行MODBUS協(xié)議格式編碼，通過通訊信號(hào)發(fā)送給控制柜MODBUS通信模塊，信號(hào)經(jīng)CPU模塊處理后，由以太網(wǎng)通信模塊經(jīng)過網(wǎng)絡(luò)通信線和交換機(jī)，上傳到上位機(jī)進(jìn)行顯示，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)采集和顯示功能。

控制柜的以太網(wǎng)通信模塊接收上位機(jī)發(fā)出的命令，經(jīng)過控制柜CPU模塊處理后生成寫從機(jī)命令，并將通信內(nèi)容轉(zhuǎn)為標(biāo)準(zhǔn)MODBUS協(xié)議格式，通過MODBUS通信模塊發(fā)送至智能繼電交接柜的CPU通訊端子上，信號(hào)經(jīng)過CPU解析后，轉(zhuǎn)化為開關(guān)信號(hào)或模擬信號(hào)按照內(nèi)容分送給各個(gè)輸出擴(kuò)展組件，通過隔離繼電器和多芯電纜，發(fā)送至配電柜中各個(gè)對應(yīng)的回路，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制。

本實(shí)用新型的基于智能繼電交接柜的上位機(jī)與配電回路的通信連接系統(tǒng)的實(shí)施例中，所述的智能繼電交接柜CPU采用型號(hào)：STC12C5628AD(深圳宏晶)的產(chǎn)品；所述交換機(jī)采用型號(hào)：TL-SG1024DT(TP-LINK)、S1700-24-AC(華為)的產(chǎn)品。