实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置及方法，该装置包括：控制模块对接收的每一输出通道的HART数据处理成相应的HART信号输出，将接收的相应的电流数据处理成相应的数字信号输出；隔离模块将控制模块输出的HART信号传输给整形模块，并将控制模块输出的数字信号传输给AO信号处理模块；整形模块对输入的HART信号进行整形滤波，并通过相应的电容滤波输出；AO信号处理模块将输入的数字信号转换成模拟电压信号，与滤波输出的HART信号叠加，经压/流变换成对应的电流输出在相应的AO通道上。本发明专利技术简化了信号传输方式并提高了可靠性。

【技术实现步骤摘要】
实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置及方法
本专利技术涉及分布式控制系统(DCS，DistributedControlSystem)的数据交换技术，尤其涉及实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置及方法。
技术介绍
分布式控制系统是一个由过程控制级和过程监控级组成的以通信网络为纽带的多级计算机系统，它综合了计算机(Computer)、通讯(Communication)、显示(CRT)和控制(Control)技术(即4C技术)，基本思想是实现对系统的分散控制、集中操作、分级管理、灵活配置以及方便组态。DCS具有数据获取、直接数字控制、人机交互以及监控和管理等功能。自从分布式控制系统问世以来已经在各个行业的工业控制领域得到了广泛的应用，尤以系统本身的高可靠性、方便的组态软件、丰富的控制算法以及开放的联网能力等渐成为过程工业自动控制的主流系统。随着现代计算机和通讯网络技术的高速发展，DCS正向着多元化、网络化、开放化以及集成管理的方向发展。因此，对其提出了更高的要求：必须能够将DCS与智能设备以及不同的DCS设备进行互连，来实现系统之间的数据交换。可寻址远程传感器高速通道(HART，HighwayAddressableRemoteTransducer)现场总线协议是工业控制领域广泛认可的通讯标准，它兼容现有的4～20mA工业设备及电缆，同时还增加了设备间的数字通讯的能力。目前，还没有采用HART现场总线协议应用于实现分布式控制系统与智能设备互连的多通道接口装置，且现有的接口装置还普遍存在着可靠性和速度性能问题。因此，需要提供一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置及方法来解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是提供一种实现分布式控制系统与智能设备的接口装置及方法，能够通过采用HART现场总线协议提高互连的性能。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置，包括控制模块、隔离模块以及多路输出通道，每一输出通道除了包括模拟输出通道的模拟输出信号处理模块外，还包括可寻址远程传感器高速通道的整形模块，其中：控制模块，用于对接收的每一输出通道的可寻址远程传感器高速通道数据处理成相应的可寻址远程传感器高速通道信号输出，同时将接收的相应通道的电流数据处理成相应的数字信号输出；隔离模块，用于在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，将控制模块输出的可寻址远程传感器高速通道信号传输给整形模块，并将控制模块输出的数字信号传输给模拟输出信号处理模块；整形模块，用于通过相应的HART发送整形模块对输入的可寻址远程传感器高速通道信号进行整形滤波，并通过相应的输出耦合电容滤波输出；模拟输出信号处理模块，用于将相应通道输入的数字信号进行数模转换，形成模拟电压信号，与滤波输出的可寻址远程传感器高速通道信号叠加，经相应的压/流变换器变换成对应的电流，输出在相应的模拟输出通道上。进一步地，整形模块还通过输入耦合电容采集滤波输入的可寻址远程传感器高速通道信号，通过相应的HART接收整形模块对采集滤波的信号进行整形滤波；隔离模块在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，还将HART接收整形模块整形滤波的可寻址远程传感器高速通道信号传输给控制模块；控制模块将输入的可寻址远程传感器高速通道信号处理成可寻址远程传感器高速通道数据，并传输给分布式控制系统处理单元。进一步地，多路可寻址远程传感器高速通道的整形模块和多路模拟输出通道的模拟输出信号处理模块安装在子卡上，隔离模块和控制模块安装在主卡上；采用两套子卡上的模拟输出信号处理模块并行输出两侧信号来实现信号冗余输出，即在一底座上将所述每一路信号并行连接在两套插槽相应位置上，每一套插槽包括一主卡插槽和一子卡插槽；其中，主卡插在主卡插槽上，子卡插在子卡插槽上，主卡和所述子卡相互通过信号的插针连在一起，并通过一个外壳罩住。进一步地，每一输出通道除了包括模拟输出信号处理模块外，还包括反馈信号采集模块和信号选通模块，其中：反馈信号采集模块，用于对相应通道输出的模拟电流信号采样并变换成模拟电压信号，经相应通道的滤波器进行滤波，并经模数转换模块进行模数转换后，输出相应的串行数字信号给隔离模块；隔离模块在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，还将串行数字信号传输给控制模块；将控制模块输出的冗余切换驱动信号传输给信号选通模块；控制模块接收隔离模块传输的数字信号并处理成相应通道的电流数据，根据该电流数据的正常与否确定输出冗余切换驱动信号；信号选通模块，用于根据输入的冗余切换驱动信号控制相应通道的信号选通继电器，选择切换两套子卡上各自的模拟输出信号处理模块中相应的两个压/流变换器分别输出的两个电流信号中的一个电流信号输出。为了解决上述技术问题，本专利技术提供了一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口方法，涉及控制模块、隔离模块以及多路输出通道，该方法包括：控制模块将每一输出通道的可寻址远程传感器高速数据处理成相应的可寻址远程传感器高速通道信号，同时将相应通道的电流数据处理成相应的数字信号，与可寻址远程传感器高速通道信号一起通过隔离模块传输；在每一路输出通道上，对隔离模块传输的数字信号进行数模转换，对隔离模块传输的可寻址远程传感器高速通道信号进行整形滤波，并经滤波电容滤波输出；将经数模转换成的模拟电压信号与滤波输出的可寻址远程传感器高速通道信号叠加在一起变换成相应的电流输出。进一步地，该方法还包括：通过滤波电容采集输入的可寻址远程传感器高速通道信号，并经整形滤波，通过隔离模块输出给控制模块；控制模块将接收的可寻址远程传感器高速通道信号处理成可寻址远程传感器高速通道数据，并传输给分布式控制系统处理单元。进一步地，该方法在执行前还包括：将多路可寻址远程传感器高速通道的整形模块和多路模拟输出通道的模拟输出信号处理模块安装在子卡上，将隔离模块和所述控制模块安装在主卡上；采用两套子卡上的模拟输出信号处理模块并行输出两侧信号来实现信号冗余输出，即在一底座上将所述每一路信号并行连接在两套插槽相应位置上，每一套插槽包括一主卡插槽和一子卡插槽；其中，主卡插在主卡插槽上，子卡插在子卡插槽上，主卡和子卡相互通过信号的插针连在一起，并通过一个外壳罩住。进一步地，该方法还包括：采集每一输出通道反馈的模拟电压信号，并对模拟电压信号进行滤波，经模数转换将经滤波的模拟电压信号转换成相应的数字信号，并通过隔离模块传输给控制模块；控制模块将接收的相应通道的数字信号处理成相应的电流数据，通过判断该电流数据正常与否确定输出冗余切换驱动信号并通过隔离模块传输；根据冗余切换驱动信号控制选择切换两套子卡上分别输出的两个电流信号中的一个电流信号输出。进一步地，控制模块将每一输出通道的可寻址远程传感器高速数据处理成相应的可寻址远程传感器高速通道信号，同时将相应通道的电流数据处理成相应的数字信号，与可寻址远程传感器高速通道信号一起通过隔离模块传输，具体包括：控制模块通过双RS-485接口从分布式控制系统处理单元接收每一通道的可寻址远程传感器高速通道数据和电流数据；将接收的可寻址远程传感器高速通道数据处理成相应的并行数据，然后将并行数据转换成相应本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置，包括控制模块、隔离模块以及多路输出通道，每一输出通道除了包括模拟输出通道的模拟输出信号处理模块外，还包括可寻址远程传感器高速通道的整形模块，其中：控制模块，用于对接收的每一输出通道的可寻址远程传感器高速通道数据处理成相应的可寻址远程传感器高速通道信号输出，同时将接收的相应通道的电流数据处理成相应的数字信号输出；隔离模块，用于在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，将控制模块输出的可寻址远程传感器高速通道信号传输给整形模块，并将控制模块输出的数字信号传输给模拟输出信号处理模块；整形模块，用于通过相应的HART发送整形模块对输入的可寻址远程传感器高速通道信号进行整形滤波，并通过相应的输出耦合电容滤波输出；模拟输出信号处理模块，用于将相应通道输入的数字信号进行数模转换，形成模拟电压信号，与滤波输出的可寻址远程传感器高速通道信号叠加，经相应的压/流变换器变换成对应的电流，输出在相应的模拟输出通道上。

【技术特征摘要】
1.一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口装置，包括控制模块、隔离模块以及多路模拟输出通道，每一模拟输出通道除了包括模拟输出通道的模拟输出信号处理模块外，还包括可寻址远程传感器高速通道的整形模块，其中：控制模块，用于对接收的每一模拟输出通道的可寻址远程传感器高速通道数据处理成相应的可寻址远程传感器高速通道信号输出，同时将接收的相应通道的电流数据处理成相应的数字信号输出；隔离模块，用于在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，将控制模块输出的可寻址远程传感器高速通道信号传输给整形模块，并将控制模块输出的数字信号传输给模拟输出信号处理模块；整形模块，用于通过相应的HART发送整形模块对输入的可寻址远程传感器高速通道信号进行整形滤波，并通过相应的输出耦合电容滤波输出；模拟输出信号处理模块，用于将相应通道输入的数字信号进行数模转换，形成模拟电压信号，与滤波输出的可寻址远程传感器高速通道信号叠加，经相应的压/流变换器变换成对应的电流，输出在相应的模拟输出通道上。2.按照权利要求1所述的接口装置，其特征在于，所述整形模块还通过输入耦合电容采集滤波输入的可寻址远程传感器高速通道信号，通过相应的HART接收整形模块对采集滤波的信号进行整形滤波；所述隔离模块在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，还将HART接收整形模块整形滤波的可寻址远程传感器高速通道信号传输给所述控制模块；所述控制模块将输入的所述可寻址远程传感器高速通道信号处理成可寻址远程传感器高速通道数据，并传输给分布式控制系统处理单元。3.按照权利要求1或2所述的接口装置，其特征在于，多路可寻址远程传感器高速通道的所述整形模块和多路模拟输出通道的所述模拟输出信号处理模块安装在子卡上，所述隔离模块和所述控制模块安装在主卡上；采用两套子卡上的所述模拟输出信号处理模块并行输出两侧信号来实现信号冗余输出，即在一底座上将所述每一路信号并行连接在两套插槽相应位置上，每一套插槽包括一主卡插槽和一子卡插槽；其中，所述主卡插在主卡插槽上，所述子卡插在子卡插槽上，所述主卡和所述子卡相互通过插针连在一起，并通过一个外壳罩住。4.按照权利要求3所述的接口装置，其特征在于，每一输出通道除了包括所述模拟输出信号处理模块外，还包括安装在所述子卡上的反馈信号采集模块和安装在所述底座上的信号选通模块，其中：反馈信号采集模块，用于对相应通道输出的模拟电流信号采样并变换成模拟电压信号，经相应通道的滤波器进行滤波，并经模数转换模块进行模数转换后，输出相应的数字信号给所述隔离模块；所述隔离模块在将控制模块与可寻址远程传感器高速通道、模拟输出通道隔离的同时，还将反馈信号采集模块输出的所述数字信号传输给所述控制模块；将所述控制模块输出的冗余切换驱动信号传输给信号选通模块；所述控制模块接收隔离模块传输的数字信号并处理成相应通道的电流数据，根据该电流数据的正常与否确定输出冗余切换驱动信号；信号选通模块，用于根据输入的所述冗余切换驱动信号控制相应通道的信号选通继电器，选择切换两套子卡上各自的模拟输出信号处理模块中相应的两个压/流变换器分别输出的两个电流信号中的一个电流信号输出。5.一种实现分布式控制系统与智能设备互连的接口方法，涉及控制模块、隔离模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：夏明，潘钢，田雨聪，丁娟，张立然，吕大军，吕品，彭琪，李杰，李文，
申请(专利权)人：北京国电智深控制技术有限公司，
类型：发明
国别省市：