專利名稱：具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種自動控制繼電器，尤其是具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器。
背景技術(shù)：
集成電路(Integrated Circuit，國際通用簡稱“IC”)是20世紀(jì)最偉大的發(fā)明，它使笨重、龐大、耗電巨、速度低、可靠性極差的電子計算機成為個人電腦、筆記本電腦，使航天飛機、復(fù)雜的控制系統(tǒng)成為現(xiàn)實，使互聯(lián)網(wǎng)通訊迅猛發(fā)展……而今集成電路的發(fā)展更為迅速，單片的集成度已近1G(10億只晶體管)，制造工藝已縮小到90nm(納米)。
在各種復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，基于單片微處理機、工控機、專用控制器、可編程序控制器(PLC)已成為控制系統(tǒng)中的一個小小的、但是核心的部件。其中尤以可編程序控制器(PLC)為控制系統(tǒng)中用途最為廣泛、發(fā)展最成熟的控制器。繼電器，尤其是中間繼電器在開關(guān)量控制系統(tǒng)用途最廣、用量最多，約占整個繼電器家族的80％。然而這種繼電器仍為分離式器件，至今未實現(xiàn)集成化。人們發(fā)現(xiàn)在一臺復(fù)雜的控制系統(tǒng)中，PLC或工控機的功能最多、最復(fù)雜而體積最??；而繼電器功能最為簡單而所占體積最大，與PLC的連線最多。一臺1000路(實應(yīng)為1024路)輸出的PLC，其與繼電器之間的連線至少有1024+2根硬線連接(其中2根是電源線)，并且它們之間的連線工作必須人工完成，連線必須絕對正確。因而在復(fù)雜的接線過程中，線路、線號的核查工作量也相當(dāng)大，在維修時檢查線路也十分不便。
由此看來，以集成電路為核心的控制系統(tǒng)發(fā)展很快，而外圍的繼電器的發(fā)展基本停滯不前。如將繼電器也實現(xiàn)集成化，將會使整個控制系統(tǒng)進一步小型化，可靠性、控制性能進一步提高，減少人工連線和維護。更為重要的是，這種集成化的繼電器必然成為一種新型的電器產(chǎn)品問世，制定新的系列化產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)，并與PLC、工控機以及其它控制器相匹配。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決控制系統(tǒng)繼電器與PLC(包括微機、工控機等，以下同)不匹配、連線多、占用空間大的問題，本實用新型提供一種具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，它將若干繼電器集合為一體，并且內(nèi)有數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路及智能化功能。該集成繼電器暫定國際通用簡稱為“IR”——IntegratedRelay，并推出系列產(chǎn)品，采用漢語拼音作為該系列產(chǎn)品的序列號。
本實用新型所采用的技術(shù)方案是1、將若干繼電器集合為一體，成為集成繼電器，外部電源接入集成繼電器的電源端子，集成繼電器內(nèi)的常開、常閉接點接到輸出接點端子。
2、在集成繼電器內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路。
3、集成繼電器的串行通訊接口RS232C、RS485，在內(nèi)部與數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路連接，外部直接與PLC或其它控制器的同類型串行通訊接口的RS232C、RS485相連接。
4、集成繼電器具有智能化功能，它通過軟件、外部硬線連接、予置開關(guān)實現(xiàn)各種預(yù)置功能。
本實用新型的有益效果是1、推出“集成繼電器”新概念，暫定國際通用簡稱為“IR”，并推出系列產(chǎn)品；在我國采用漢語拼音、阿拉伯?dāng)?shù)字作為該系列產(chǎn)品的序列號。
2、使分離的繼電器集成化，將若干繼電器變?yōu)橐粋€器件，從而顯著縮小繼電器群的體積和占用空間，極大地提高繼電器在控制系統(tǒng)中的可靠性，可維護性；節(jié)約繼電器制造所用的塑料、膠木、金屬等材料。
3、由于采用數(shù)據(jù)通訊接口與PLC之間連接，使PLC輸出口與集成繼電器輸入端子之間的連接線極大地得以簡化。以常用的硬線連接方式為例，一臺1024路輸出的PLC，它與繼電器之間的連線至少有1024+2根硬線人工連接(其中2根是電源線)。即n路輸出的控制器必須有n+2根硬線與n個繼電器相連接。而采用標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口RS232C，RS485，同樣1024路輸出，PLC與繼電器之間的連線只有3根(發(fā)送TXD、接收RXD、信號地)。任意n路輸出的控制器與集成繼電器的連線也只有3根連線。而現(xiàn)在廣泛應(yīng)用的PLC產(chǎn)品中都具備這種標(biāo)準(zhǔn)串行通訊接口。
4、由于采用數(shù)據(jù)通訊接口與PLC之間連接，PLC與繼電器采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊電纜及接插件插入即可，省去人工接線、編號、核查等工序，提高效率，避免人工接線的錯誤。控制器通電運行時，控制器可以通過數(shù)據(jù)通訊口隨時監(jiān)控集成繼電器每一路的工作狀態(tài)。
5、集成繼電器內(nèi)部設(shè)有智能化功能，通過外部連線或撥動開關(guān)可將1組常開、閉接點輸出改變?yōu)?組常開、閉接點輸出，以及其它予置功能；例如，原本64路，1組接點輸出的集成繼電器，接通外部功能連線后，即變?yōu)?2路，2組接點輸出。
6、數(shù)據(jù)傳送時間一般繼電器動作時間約為10～20ms(毫秒)。以1024路集成繼電器為例，1024＝1.024×103位，而RS485的速率為0.1～10Mbps(兆位/秒)，即105～107位/秒，傳送1024位數(shù)據(jù)只需1/100～1/104秒的時間，完全能在集成繼電器的動作時間內(nèi)滿足數(shù)據(jù)傳送的要求。當(dāng)要求更高速率時，可采用其它高速率的接口技術(shù)。


圖1A是本實用新型16路集成繼電器結(jié)構(gòu)示意圖，圖1B是它的A-A剖視圖。圖2是64路集成繼電器結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是一臺PLC與n臺集成繼電器的連接圖；在圖1A、圖1B中，1-為集成繼電器工作電源接線端子，2-動作鐵扼，3-繼電器常開、常閉接點，4-輸出接點端子，5-數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路，6-串行通訊輸入接口，7-吸合線圈，8-鐵芯，9-安裝軌道槽，10-LED發(fā)光二極管；在圖2中，1-為集成繼電器工作電源接線端子，2-動作鐵扼，3-繼電器常開、常閉接點，4-輸出接點端子，5-數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路，6-串行通訊輸入接口，10-LED發(fā)光二極管；在圖3中，6-串行通訊輸入接口，11-可編程控制器，12-集成繼電器1，13-集成繼電器2，14-集成繼電器n。
具體實施例圖1A中，外部電源從工作電源接線端子(1)接入集成繼電器，由PLC可編程序控制器串行通訊接口輸出的數(shù)據(jù)送入集成繼電器的串行通訊輸入接口(6)，串行通訊輸入接口(6)將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理電路(5)進行處理及功率驅(qū)動；在圖1B中，吸合線圈(7)與鐵芯(8)組合成電磁鐵，通電時吸合動作鐵扼(2)向下動作，動作鐵扼(2)使繼電器常開、常閉接點(3)動作，常開觸點閉合接通，常閉接點斷開，達到接點轉(zhuǎn)換的目的。繼電器得電時吸合，失電時跳開。數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路(5)與每路繼電器的吸合線圈(7)連接。
當(dāng)某一路電磁鐵吸合線圈(7)得電，鐵芯(8)所產(chǎn)生的磁力吸引鐵扼(2)，并使接點(3)動作，接點(3)中的常開接點接通，常閉接點斷開，輸出接點端子(4)接通外部電路工作，同時LED發(fā)光二極管(10)顯亮；反之，若某一路電磁鐵未得電，則繼電器接點保持原來工作狀態(tài)，LED發(fā)光二極管(10)不顯亮。
因集成繼電器僅為16路，所占體積不大，其內(nèi)16路繼電器可以安裝在集成繼電器的一側(cè)。
圖2的64路集成繼電器工作原理與16路集成繼電器基本相同，PLC的串行通訊接口用3芯電纜接入集成繼電器的串行通訊輸入接口(6)，串行通訊輸入接口(6)將數(shù)據(jù)輸入到數(shù)據(jù)處理電路(5)進行處理及功率驅(qū)動，當(dāng)某一路電磁鐵吸合線圈(7)得電，鐵芯(8)所產(chǎn)生的磁力吸引鐵扼(2)并使接點(3)動作，接點(3)連接輸出端子(4)，LED發(fā)光二極管(10)顯示各自繼電器的工作狀態(tài)。64路集成繼電器所占體積較大，因此這64只繼電器安裝在集成繼電器的兩側(cè)。
圖3，從可編程序控制器(11)串行通訊接口輸出的數(shù)據(jù)，均通過一根3芯電纜分別送入集成繼電器1(12)、集成繼電器2(13))……集成繼電器n(14)的串行通訊接口(6)。在集成繼電器1---n中，選擇某只、某路的繼電器動作由可編程序控制器(11)所編制的程序決定。
權(quán)利要求1.一種具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，它的電磁鐵芯(8)在磁力吸合線圈(7)內(nèi)，磁鐵動作鐵扼(2)與繼電器常開、常閉接點(3)相連，其特征在于將若干繼電器集合成為一體，成為集成繼電器，外部電源從工作電源接線端子(1)接入集成繼電器，在集成繼電器內(nèi)，常開、常閉接點(3)接至輸出接點端子(4)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，其特征在于在集成繼電器內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路(5)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，其特征在于集成繼電器的串行通訊輸入接口(6)在內(nèi)部與數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路(5)連接，外部直接與PLC或其它控制器的同類型串行通訊接口相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，其特征在于集成繼電器具有智能化功能，它通過軟件、外部硬線連接、予置開關(guān)實現(xiàn)各種預(yù)置功能。
專利摘要一種用于自動控制系統(tǒng)具有數(shù)據(jù)處理功能的集成繼電器，它是將若干繼電器集合成為一體，內(nèi)設(shè)有數(shù)據(jù)傳輸、數(shù)據(jù)處理、驅(qū)動電路及智能化功能，成為一個標(biāo)準(zhǔn)化器件及序列產(chǎn)品。采用標(biāo)準(zhǔn)通訊接口如RS232C、RS485與PLC或各種控制器輸出端子連接，使控制器的輸出端子與集成繼電器輸入端子之間的連接線極大地得以簡化，顯著縮小控制器內(nèi)繼電器群的體積——無論8路到1000路(或n路)的集成繼電器，其與PLC或其它控制器的連線都只有3根，采用標(biāo)準(zhǔn)的通訊電纜及接插件插入即可，省去人工接線、編號、核查等工序，提高效率，安裝工作極其簡化，避免人工接線的錯誤。控制器運行時可以通過數(shù)據(jù)通訊口隨時監(jiān)控集成繼電器每一路的工作狀態(tài)。
文檔編號H01H50/00GK2852369SQ20052003326
公開日2006年12月27日 申請日期2005年2月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月21日
發(fā)明者陳友余 申請人:陳友余