一種可自由配置的智能io裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于電力系統(tǒng)綜合自動(dòng)化測(cè)控以及工業(yè)自動(dòng)化控制領(lǐng)域，尤其涉及可以自由配置的智能1裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]目前工業(yè)自動(dòng)化測(cè)控系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)采集裝置大多采用類似ABB、西門子以及三菱的DI模塊(開入模塊)、DO模塊(開出模塊)、Al模塊(模擬量輸入模塊)以及AO模塊(模擬量輸出模塊)，這些模塊通常放在現(xiàn)場(chǎng)控制柜內(nèi)，采集現(xiàn)場(chǎng)一些開關(guān)量及相關(guān)儀表發(fā)來的模擬量(比如溫度、壓力、流量等)，將收到的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)通過通訊發(fā)給主控單元(比如PLC CPU模塊)，按照控制要求算法接受CPU模塊發(fā)來的指令，輸出相關(guān)開關(guān)量及模擬量控制相關(guān)執(zhí)行結(jié)構(gòu)動(dòng)作，從而達(dá)到自動(dòng)控制的目的。這些模塊用在工業(yè)控制當(dāng)中存在以下弊端:由于是各種不同功能的模塊，必然都需要各自最小系統(tǒng)，如CPU、存儲(chǔ)器、通訊、電源等，集成度必然下降，經(jīng)濟(jì)成本提高，此外由于系統(tǒng)的可靠度與各模塊的可靠度乘積，由于硬件的復(fù)雜度提高，實(shí)際系統(tǒng)可靠度是降低的。
[0003]原則上現(xiàn)場(chǎng)采集裝置一個(gè)重要指標(biāo)就是配置靈活，因?yàn)椴煌墓I(yè)應(yīng)用背景下，各種儀表及傳感器將現(xiàn)實(shí)的感官量(如高度、溫度、長度、流量、PH等)轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的開關(guān)量和模擬量在傳給各個(gè)采集模塊，對(duì)于不同的控制采集控制要求，采集控制的點(diǎn)數(shù)是不完全確定的，所以要求能夠可任意配置。
[0004]本發(fā)明就是在此基礎(chǔ)上優(yōu)化，帶來的優(yōu)點(diǎn)主要有以下方面:1、集成度大幅度提高，更適用于目前工業(yè)自動(dòng)化常用的DCS系統(tǒng)以及現(xiàn)場(chǎng)總線系統(tǒng)2、大幅度降低成本，從而提高經(jīng)濟(jì)效益3、在降低成本的基礎(chǔ)上，反而可以提高裝置可靠度4、本發(fā)明采用金屬外殼，在不同復(fù)雜的工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)，EMC性能也能大幅提高。5、板件配置靈活，可用于不同的測(cè)控系統(tǒng)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本發(fā)明提供一種可以自由配置的智能1裝置。
[0006]本發(fā)明采用如下技術(shù)方案:
[0007]一種可自由配置的智能1裝置，包括機(jī)箱、主板、電源板、板件插槽、子板；所述板件插槽用于插入子板，并且能夠任意配置板件；所述主板包括主板CPU、FPGA模塊；所述FPGA模塊和主板CPU之間通過外部數(shù)據(jù)總線相連，所述子板通過并行總線以及串行總線與FPGA模塊連接；所述主板能夠自動(dòng)識(shí)別各子板的類型，并且能夠檢測(cè)裝置部件是否正常；所述主板CPU能夠掃描子板端口狀態(tài)進(jìn)行判斷輸出。
[0008]優(yōu)選地，所述子板為DI板、DO板、Al板和/或AO板，所述DI板支持16路開入，所述DO板支持8路開出，所述Al板支持4路4?20mA輸入，所述AO板支持4路4?20mA輸出。
[0009]優(yōu)選地，所述智能1裝置設(shè)有RS232串口，通過RS232能夠?qū)ρb置進(jìn)行調(diào)試，查看裝置運(yùn)行狀態(tài)和子板配置情況以及數(shù)據(jù)通道的情況。
[0010]優(yōu)選地，所述DI板、DO板數(shù)據(jù)傳輸使用并行總線，Al板和AO板數(shù)據(jù)傳輸使用串行總線。
[0011]優(yōu)選地，所述機(jī)箱為標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱，深度50-100mm。
[0012]優(yōu)選地，所述智能1裝置還包括內(nèi)部跳線，同時(shí)支持電壓輸入和電流輸入。
[0013]優(yōu)選地，所述裝置通過標(biāo)準(zhǔn)Modbus-RTU、Modbus-TCP和Profibus-DP協(xié)議與外部主控單元通訊。
[0014]優(yōu)選地，所述子板設(shè)有現(xiàn)場(chǎng)顯示燈輔助顯示，從而可判斷外部接線和邏輯的正確性。所述主板CPU配有運(yùn)行指示燈和故障指示燈。
[0015]本發(fā)明的另一個(gè)目的，提供一種應(yīng)用所述智能1裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案如下:
[0016]一種應(yīng)用所述智能1裝置的自動(dòng)控制系統(tǒng)包括智能1裝置、PLC CPU模塊、現(xiàn)場(chǎng)采集模塊、現(xiàn)場(chǎng)執(zhí)行模塊；
[0017]所述現(xiàn)場(chǎng)采集模塊將現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)傳輸給智能1裝置；所述PLC CPU模塊讀取智能1裝置收集的數(shù)據(jù)，PLC CPU模塊依據(jù)讀取的數(shù)據(jù)向智能1裝置發(fā)送相應(yīng)指令，智能1裝置收到指令后控制執(zhí)行模塊動(dòng)作。
[0018]優(yōu)選地，自動(dòng)控制系統(tǒng)還包括后臺(tái)監(jiān)控電腦，所述后臺(tái)監(jiān)控電腦與智能1裝置連接，智能1裝置將收集的數(shù)據(jù)發(fā)送給后臺(tái)監(jiān)控電腦。
[0019]優(yōu)選地，所述現(xiàn)場(chǎng)采集模塊為溫濕度傳感器、壓力傳感器、超聲波測(cè)距和/或成分分析儀，所述執(zhí)行模塊為變送器和/或閥。
[0020]可自由配置的智能1裝置有如下特點(diǎn):(I)單電源；(2)標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱；(3)板件插槽可自由配置；⑷支持DI\D0\AI\A0功能；(5)支持三種通信協(xié)議(Modbus-RTU、Modbus-TCP和Profibus-DP)，其工作原理為FPGA通過串行、并行總線不同刷寫各板件插槽數(shù)據(jù)，主板在把相關(guān)數(shù)據(jù)通過工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議發(fā)送給PLC CPU模塊或后臺(tái)電腦，實(shí)時(shí)性不亞于現(xiàn)有的D1、D0、Al、AO模塊，跟傳統(tǒng)的D1、D0、Al、AO模塊相比，其成本、集成度、EMC性能都處于優(yōu)勢(shì)；此外其可自由配置的特性，使本裝置可適用于幾乎所有的工業(yè)控制和電力控制現(xiàn)場(chǎng)。本發(fā)明適用于工業(yè)自動(dòng)化和電力自動(dòng)化領(lǐng)域任何現(xiàn)場(chǎng)采集、執(zhí)行裝置。
[0021]典型模型為標(biāo)準(zhǔn)3U機(jī)箱，深度可控制在10mm以內(nèi)，標(biāo)配電源板和主板，其他還有若干個(gè)板件插槽可任意配置4種板件，分為DI板、DO板、Al板和AO板，每塊DI板支持16路開入，每塊DO板支持8路DO開出，每塊Al板支持4路4?20mA輸入，每塊AO板支持4路4?20mA輸出。
[0022]對(duì)于特定的電力自動(dòng)化、工業(yè)自動(dòng)化項(xiàng)目，可以完全確定需要采集的點(diǎn)數(shù)及對(duì)外輸出的點(diǎn)數(shù)，這個(gè)時(shí)候可以選擇好對(duì)應(yīng)的配置；對(duì)于小型系統(tǒng)沒有用的板件插槽可以用空擋條擋住，對(duì)于大型系統(tǒng)可以使用幾臺(tái)甚至數(shù)十臺(tái)裝置，通過設(shè)置不同的通訊協(xié)議地址區(qū)分。
[0023]本發(fā)明裝置主板可自動(dòng)識(shí)別各子板的類型，并且上電可自檢重要器件的功能是否正常，開入開出采用鎖存器原理，主板CPU掃描各端口狀態(tài)進(jìn)行判斷輸出；對(duì)于模擬量，主板與子板間通過串口相連，通過串口通信將各通道的模擬量采集與輸出。
[0024]開入開出子板有現(xiàn)場(chǎng)顯示燈輔助顯示，從而可判斷外部接線和邏輯的正確性。
[0025]對(duì)于Al輸入，本發(fā)明裝置既可以支持電壓輸入也可以支持電流輸入，通過內(nèi)部跳線來實(shí)現(xiàn)。各通道數(shù)據(jù)通過高速FPGA刷寫幾乎零延時(shí)，高速FPGA和CPU之間通過高速外部數(shù)據(jù)總線相連，刷寫速度都是在us級(jí)別，開入開出采用并行總線刷寫，模擬量輸入輸出采用串行總線刷寫。
[0026]本發(fā)明裝置設(shè)置串口 RS232，提供強(qiáng)大的調(diào)試功能?？赏ㄟ^RS232和網(wǎng)口進(jìn)行調(diào)試操作，可以查看當(dāng)前裝置運(yùn)行狀態(tài)和各板件插槽配置情況以及各通道的情況。本裝置CPU板的LED燈顯示系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)，并且配有故障指示燈，具體故障原因可通過RS232顯示