基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器及控制方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及礦用本安型電氣設(shè)備,具體涉及一種基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,包括背板,背板上設(shè)有通信模塊插槽和若干功能模塊插槽,通信模塊插槽上插有通信模塊,通信模塊通過CANBUS接口和RS-485接口連接至遠(yuǎn)程主機,若干功能模塊插槽插有不同的功能模塊,通信模塊與各個功能模塊之間分別為SPI通信連接,可根據(jù)不同應(yīng)用情況需要的接口種類和接口數(shù)量不同,靈活配置不同的功能模塊,僅需更換插槽中的模塊就可以改變控制器的功能,提高產(chǎn)品的兼容性,使一個產(chǎn)品能夠適合更多的應(yīng)用場合,現(xiàn)場更改和維護都比較方便,大大降低了成本。
【專利說明】基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器及控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及礦用本安型電氣設(shè)備,具體涉及一種基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器及控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]礦用本安型控制器為礦用本安型電氣設(shè)備,適用于煤礦井下有瓦斯、煤塵爆炸危險的環(huán)境,用于檢測開關(guān)量/模擬量輸入信號、電阻信號,并輸出無源開關(guān)量信號、模擬量信號,在煤礦生產(chǎn)中,不同應(yīng)用情況需要的接口種類和接口數(shù)量不同,在以往設(shè)計產(chǎn)品時,往往根據(jù)具體的需求進行控制器的設(shè)計,造成了控制器不能通用,型號多,品種雜,無法實現(xiàn)產(chǎn)品的兼容。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0003]本發(fā)明的目的是提供一種基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,該控制器可以根據(jù)具體的應(yīng)用需求,靈活配置不同的功能模塊,僅需更換插槽中的模塊就可以改變控制器的功能,現(xiàn)場更改和維護都比較方便。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,包括背板,背板上設(shè)有通信模塊插槽和若干功能模塊插槽,通信模塊插槽上插有通信模塊,通信模塊通過CANBUS接口和RS-485接口連接至遠(yuǎn)程主機,若干功能模塊插槽插有功能模塊,通信模塊與各個功能模塊之間分別為SPI通信連接。
[0005]所述的功能模塊的位置不限。
[0006]所述的功能模塊插槽為6個,分別插有顯示模塊、具有8路開關(guān)量輸入檢測的8DI模塊、具有4路繼電器節(jié)點輸出的4D0模塊、具有4路4?20mA電流信號檢測電路的4AI模塊、可輸出4路4?20mA電流信號的4A0模塊和具有8路PT100溫度電阻測量電路的8PT模塊。
[0007]本發(fā)明的工作原理為,當(dāng)設(shè)備上電時,各模塊獨立進行初始化并檢測電源狀態(tài)是否正常,對系統(tǒng)進行自檢,通信模塊具有狀態(tài)指示燈,能夠指示電源狀態(tài)、模塊通信狀態(tài)和模塊故障狀態(tài)。通信模塊與功能模塊之間采用主從的通信方式,初始化過程中,通信模塊依次巡檢各個功能模塊,獲取每個插槽的模塊類型并記錄的內(nèi)存中形成映射關(guān)系。當(dāng)上位機進行控制時,通過內(nèi)部映射關(guān)系進行輸入檢測和輸出控制。每個功能模塊均進行自檢,對端口狀態(tài)和通信狀態(tài)進行監(jiān)控,可隨時上報故障信息。
[0008]基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器控制方法,所述控制方法包含有:(a)當(dāng)控制器上電后,通信模塊和各個功能模塊獨立進行初始化并檢測電源狀態(tài)是否正常,對系統(tǒng)進行自檢;(b)通信模塊與功能模塊之間采用SPI總線進行通信;(C)初始化過程中,通信模塊依次巡檢各個功能模塊,獲取每個功能模塊插槽的模塊類型并記錄在內(nèi)存中,模塊類型與記錄的內(nèi)存形成映射關(guān)系;(d)當(dāng)遠(yuǎn)程主機進行控制時,通過內(nèi)部映射關(guān)系進行輸入檢測和輸出控制。[0009]采用了上述技術(shù)方案,本發(fā)明基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器及控制方法采用了模塊化技術(shù),在煤礦生產(chǎn)中,可根據(jù)不同應(yīng)用情況需要的接口種類和接口數(shù)量不同,靈活配置不同的功能模塊,僅需更換插槽中的模塊就可以改變控制器的功能,提高產(chǎn)品的兼容性,使一個產(chǎn)品能夠適合更多的應(yīng)用場合,現(xiàn)場更改和維護都比較方便,大大降低了成本。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]圖1為本發(fā)明的原理框圖。
[0011]圖2為本發(fā)明具體實施例的原理框圖。
[0012]其中,I為遠(yuǎn)程主機,2為通信模塊插槽,3為功能模塊插槽,4為通信模塊,5為功能模塊,51為顯示模塊,511為液晶屏組件,52為8DI模塊,53為4D0模塊,54為4AI模塊,55為4A0模塊,56為8PT模塊,6為背板。
【具體實施方式】
[0013]參照圖1和圖2,基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,包括背板6,背板6上設(shè)有通信模塊插槽2和7個功能模塊插槽3,通信模塊插槽2上插有通信模塊4,通信模塊4通過CANBUS接口和RS-485接口連接至遠(yuǎn)程主機1,7個功能模塊插槽3分別插有顯示模塊51、具有8路開關(guān)量輸入檢測的8DI模塊52、具有4路繼電器節(jié)點輸出的4D0模塊53、具有4路4~20mA電流信號檢測電路的4AI模塊54、可輸出4路4~20mA電流信號的4A0模塊55和具有8路PT100溫度電阻測量電路的8PT模塊56,通信模塊4與各個功能模塊5之間分別為SPI通信連接。所述顯示模塊51連接有液晶屏組件511。SPI是串行外設(shè)接口的縮寫,SPI,是一種高速的,全雙工,同步的通信總線,并且在芯片的管腳上只占用四根線,節(jié)約了芯片的管腳,同時為PCB的布局上節(jié)省空間,提供方便。本控制器可設(shè)有鈑金外殼對其進行保護。SPI是一種串行串行同步通訊協(xié)議,由一個主設(shè)備和一個或多個從設(shè)備組成,主設(shè)備啟動一個與從設(shè)備的同步通訊,從而完成數(shù)據(jù)的交換。
[0014]本控制器的主要技術(shù)指標(biāo)有:工作電源:(a)額定工作電壓:U1 = 18VDC ;工作電流:11 ^ 150mA ; (b)額定工作電壓:U2 = 18VDC ;工作電流:12 ^ 300mA。輸入輸出信號:(a)8路無源接點型開關(guān)量信號輸入:外接電阻不小于90kQ時對應(yīng)邏輯“0”,外接電阻不大于500Ω時對應(yīng)邏輯“I”.其中第四和第五路可通過撥碼和跳線配置為頻率量輸入,范圍為200Hz~1000Hz,高電平≥3V,低電平蘭0.5V,脈沖寬度≥0.3ms ; (b) 4路無源繼電器輸出:接點容量DC24V/0.3A (阻性負(fù)載),接觸電阻=0.5 Ω ; (c) 4路4mA-20mA電流型模擬量輸入,輸入回路采樣阻抗50 Ω~150 Ω ; (d) 4路4mA-20mA電流型模擬量輸出,負(fù)載阻抗O~350 Ω ;(e) 8路PT100電阻檢測:測量范圍為100.00 Ω~161.05 Ω ;(f)模擬量輸入輸出處理誤差:±2% (F.S)。
[0015]本控制器的傳輸接口:RS485通信:(a)傳輸口路數(shù):1路;(b)傳輸方式:主從式,異步,半雙工,RS-485 ; (c)傳輸速率:4800bps,9600bps (通過軟件設(shè)置);(d)最大傳輸距離:2km(MHYVRP傳輸電纜,導(dǎo)線截面積1.5mm2) ; (e)信號工作電壓峰峰值:2V~12V。CAN通信:(a)傳輸口路數(shù):1路;(b)傳輸方式:半雙工,CAN ; (c)傳輸速率:20kbps, 50kbps (通過撥碼設(shè)置);(d)最大傳輸距離:500m(MHYVRP傳輸電纜,導(dǎo)線截面積1.5mm2) ; (e)傳輸信號工作電壓峰峰值:iv?5V。
[0016]本控制器主要用于檢測本安開關(guān)量/模擬量輸入,PT100電阻輸入,并對外輸出本安開關(guān)量,4mA-20mA模擬量,他米用了 8路開關(guān)量輸入,4路開關(guān)量輸出,4路模擬量輸入,4路模擬量輸出以及8路PT100電阻信號輸入。本控制器一般安裝在機頭機電比較集中的地方,在其他需要控制或有模擬量、開關(guān)量輸入的地方,安裝時,可將其懸掛在所控設(shè)備的側(cè)部。
【權(quán)利要求】
1.基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,其特征在于:包括背板,背板上設(shè)有通信模塊插槽和若干功能模塊插槽,通信模塊插槽上插有通信模塊,通信模塊通過CANBUS接口和RS-485接口連接至遠(yuǎn)程主機,若干功能模塊插槽插有功能模塊,通信模塊與各個功能模塊之間分別為SPI通信連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器,其特征在于:所述的功能模塊的位置不限。
3.基于模塊化技術(shù)的礦用本安型控制器控制方法,其特征在于:所述控制方法包含有:(a)當(dāng)控制器上電后,通信模塊和各個功能模塊獨立進行初始化,進行自檢,通信模塊并且檢測電源狀態(tài)是否正常,檢測模塊之間的通信狀態(tài)和檢測模塊故障狀態(tài);(b)通信模塊與功能模塊之間采用SPI總線進行通信;(C)初始化過程中,通信模塊依次巡檢各個功能模塊,獲取每個功能模塊插槽的模塊類型并記錄在內(nèi)存中,模塊類型與記錄的內(nèi)存形成映射關(guān)系;(d)當(dāng)遠(yuǎn)程主機進行控制時,通過模塊類型與記錄的內(nèi)存的映射關(guān)系進行輸入檢測和輸出控制。
【文檔編號】G05B19/042GK103984271SQ201410239559
【公開日】2014年8月13日 申請日期:2014年5月30日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月30日
【發(fā)明者】張春樹, 徐萬里, 王建中, 張鋼嶺, 譚韋君, 曲磬, 井鋒 申請人:常州聯(lián)力自動化科技有限公司