一種皮帶輸送機保護終端系統的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于工業控制領域，特別涉及一種皮帶輸送機保護終端系統。包括連接保護傳感器的信號輸入端子，信號輸入端子的輸出端連接保護終端單元的輸入端；保護終端單元的輸出端通過通信輸出方式和/或模擬量輸出方式分別與控制器單元、控制器及采集卡單元的輸入端相連；所述控制器單元的另一輸入端與計算機的輸出端雙向連接。以MODBUS通信協議的RS?485接口的通信輸出規則將各種保護信號傳輸至控制器單元中，此通信方式傳輸信號僅需要一個通信接口即可完成保護信號的傳輸，而且效率高，抗干擾能力強；采用模擬量信號4?20mA的通信輸出規則將各種保護信號傳輸到控制器及采集卡單元中，此通信方式傳輸信號也只需要通道的四分之一，大大的降低了工業投資成本。
【專利說明】
一種皮帶輸送機保護終端系統
技術領域
[0001] 本實用新型屬于工業控制領域，特別涉及一種皮帶輸送機保護終端系統。
【背景技術】
[0002] 在工業生產中，皮帶輸送機是工業生產中主要的運輸設備，皮帶輸送機運行狀況 直接影響著工業日常生產。在皮帶輸送機使用時會安裝各種對皮帶輸送機保護的傳感器， 如拉繩開關、跑偏傳感器、撕裂傳感器、堆煤傳感器等，這些傳感器信號的輸出一般是無源 觸點的形式，即開關量輸出。
[0003] 傳統的皮帶輸送機保護裝置直接將保護傳感器的輸出信號接入到工業生產集中 控制系統的支持RS-485的MODBUS協議的PLC或DCS等控制器中，不僅會占用大量的開關量輸 入通道，而且大大地增加了投資的成本。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型為了克服上述現有技術的不足，提供了一種皮帶輸送機保護終端系 統，本實用新型占用極少數量的開關量輸入通道，大大的降低了工業投資成本。
[0005] 為實現上述目的，本實用新型采用了以下技術措施：
[0006] -種皮帶輸送機保護終端系統，包括連接保護傳感器的信號輸入端子，所述信號 輸入端子的輸出端連接保護終端單元的輸入端；
[0007] 所述保護終端單元的輸出端通過通信輸出方式和/或模擬量輸出方式分別與控制 器單元、控制器及采集卡單元的輸入端相連；
[0008] 所述控制器單元的另一輸入端與計算機的輸出端雙向連接。
[0009] 本實用新型還可以通過以下技術措施進一步實現。
[0010]優選的，所述通信輸出方式為采用MODBUS通信協議的RS-485接口的通信輸出規 則。
[0011]優選的，所述模擬量輸出方式為采用模擬量信號4-20mA的通信輸出規則。
[0012]優選的，每一路所述模擬量信號4-20mA的通信輸出均采用8421碼方式組合。
[0013] 優選的，所述保護終端單元包括接口電路，所述接口電路中設置有用于對來自信 號輸入端子的輸入信號進行衰減的電阻與電容相配合的電路;所述接口電路的輸出端分別 連接控制器單元、控制器及采集卡單元的輸入端。
[0014] 進一步的，所述RS-485接口的波特率設置為9600bps，通信參數為RTU模式。
[0015]進一步的，所述信號輸入端子的輸入接口的電壓設置為220V的交流電壓。
[0016] 進一步的，所述保護傳感器的輸出端通過電纜與信號輸入端子的輸入端相連。
[0017] 本實用新型的有益效果在于：
[0018] 1)、本實用新型通過將保護傳感器的各種保護信號通過接口電路處理后進入保護 終端系統，在保護終端單元內部對各種保護信號進行處理，同時保護信號通過通信輸出方 式和/或模擬量輸出方式進行輸出，以MODBUS通信協議的RS-485接口的通信輸出規則將各 種保護信號傳輸至控制器單元中，此通信方式傳輸信號僅需要一個通信接口即可完成保護 信號的傳輸，而且效率高，抗干擾能力強;采用模擬量信號4-20mA的通信輸出規則將各種保 護信號傳輸到控制器及采集卡單元中，此通信方式傳輸信號也只需要通道的四分之一，大 大的降低了工業投資成本。
[0019] 2)、所述保護傳感器的輸出端通過電纜與信號輸入端子的輸入端相連，所述信號 輸入端子的輸入接口的電壓設置為220V的交流電壓，便于現場各種保護信號的采集傳輸。
【附圖說明】
[0020] 圖1為本實用新型的原理圖；
[0021] 圖2為本實用新型的數據與信號輸入端子之間的對應關系；
[0022] 圖3為本實用新型的信號輸入端子與模擬量輸出端子之間的對應關系；
[0023]圖4為本實用新型的工作流程圖。
[0024]圖中的附圖標記含義如下：
[0025] 10-信號輸入端子 20-保護終端單元
[0026] 21-接口電路 31-控制器單元
[0027] 32-控制器及采集卡單元
【具體實施方式】
[0028] 下面將結合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術方案進行 清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的 實施例。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下 所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護的范圍。
[0029] 如圖1所示，一種皮帶輸送機保護終端系統，包括連接保護傳感器的信號輸入端子 10,所述信號輸入端子10的輸出端連接保護終端單元20的輸入端；
[0030] 所述保護終端單元20的輸出端通過MODBUS通信協議的RS-485接口的通信輸出規 則與控制器單元31的輸入端相連、保護終端單元20的輸出端還通過模擬量信號4-20mA的通 信輸出規則與控制器及采集卡單元32的輸入端相連；
[0031 ]所述控制器單元31的另一輸入端與計算機的輸出端雙向連接。
[0032]所述保護終端單元20包括接口電路21，所述接口電路21中設置有用于對來自信號 輸入端子10的輸入信號進行衰減的電阻與電容相配合的電路;所述接口電路21的輸出端分 別連接控制器單元31、控制器及采集卡單元32的輸入端。
[0033]本實用新型在使用時，可以與現有技術中的軟件配合來進行使用。下面結合現有 技術中的軟件對本實用新型的工作原理進行描述，但是必須指出的是:與本實用新型相配 合的軟件不是本實用新型的創新部分，也不是本實用新型的組成部分。
[0034]通信輸出方式的設計：設置所述RS-485接口的波特率為9600bps，通信參數為RTU 模式;皮帶輸送機保護終端系統分站地址默認為1，即為01H;讓計算機讀取皮帶輸送機保護 終端系統的數據格式。
[0035] 當主機命令為:MMH 03H OOH OlH OOH OlH CLH CHH
[0036] 皮帶輸送機保護終端系統響應:MMH 03H 02H YYH YYH CLH CHH
[0037] 其中，MMH~皮帶輸送機保護終端系統的分站地址，默認01H;
[0038] CLH~MODBUS通信協議CRC校驗低8位；
[0039] CHH~MODBUS通信協議CRC校驗高8位；
[0040] YYH~皮帶輸送機保護終端系統的響應數據。
[0041] 如圖2所示，皮帶輸送機保護終端系統的信號輸入端子10與YYH對應關系中，N表示 信號輸入端子10的公共端，皮帶輸送機保護終端系統至少采集16個開關量輸入信號，第一 個開關量輸入信號對應Dl端子，它的信號狀態由數據YYH的位0表示，即當Dl端子采集到皮 帶運輸機保護信號時，YYH位0的狀態變為1，當Dl端子沒有采集到皮帶運輸機保護信號時， YYH位0的狀態變為0;同理，其他端子原理一致。
[0042] D5和D11分別采集到皮帶輸送機保護終端系統的動作信號，其YYH對應位0和位2的 狀態變1，二進制的數據轉換成十六進制為04H 10H，即保護終端單元20開啟編碼模式，當控 制器單元31接收到保護終端單元20的響應數據后再將其進行十六進制轉換成二進制即解 碼模式。
[0043]模擬量輸出方式的設計:所述模擬量輸出方式為采用模擬量信號4-20mA的通信輸 出規則，為了能表示出離散量輸入信號狀態及其組合信號狀態，設計四路模擬量4-20mA信 號輸出，每一路模擬量4_20mA信號輸出均米用8421碼方式組合，表征出四路離散量輸入信 號的狀態以及組合信號狀態，表1為四種離散量輸入信號8421組合，表2為四種離散量輸入 信號4-20mA真值表。
[0044]表 1
[0049]如圖3所示，皮帶輸送機保護終端系統每一組離散量輸入信號分別為An、Bn、Cn、 Dn，其中11 = 1、2、3、4，其分別對應厶01)02)03)04組模擬量輸出，離散量輸入信號共有16 種狀態組合，每一種狀態組合遵循8421碼規則，輸出電流0-15mA，為了符合國標4-20mA信 號，設置起始輸出電流為4mA，因此每一組離散量輸入信號對應的模擬量為4-19mA，不同的 輸出電流代表著不同的輸入信號及輸入信號的組合，四種離散量輸入信號組成一組，共四 組16點離散量輸入，在4-20mA信號輸出模擬量時，組與組之間相互獨立。因此采用模擬量信 號4-20mA的通信輸出規則將各種保護信號傳輸到控制器及采集卡單元中，此通信方式傳輸 信號也只需要通道的四分之一，大大的降低了工業投資成本。
[0050 ]如圖4所示，首先初始化MODBUS通信參數及模擬量輸出量，若皮帶輸送機保護終端 系統對應的信號輸入端子10有外部信號，即高電平時，保護信號通過接口電路21處理后進 入內部電路，同時軟件中對應的位存儲區置位1，如果外部信號變為低電平時，對應的位存 儲區置位〇,即位存儲區的狀態跟隨外部信號的狀態，即位存儲區的狀態代表外部信號的狀 態，保護終端單元20根據MODBUS通信規則對位存儲區的數據進行運算和處理，等待與控制 器單元31連接的計算機請求命令，皮帶輸送機保護終端系統根據請求命令返回相應的響應 數據；同時，根據4-20mA的通信輸出規則，計算出4組需要輸出的數字量，通過D/A轉換成響 應的4-20mA輸出。
【主權項】
1. 一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:包括連接保護傳感器的信號輸入端子 (10)，所述信號輸入端子(10)的輸出端連接保護終端單元(20)的輸入端； 所述保護終端單元(20)的輸出端通過通信輸出方式和/或模擬量輸出方式分別與控制 器單元(31)、控制器及采集卡單元(32)的輸入端相連； 所述控制器單元(31)的另一輸入端與計算機的輸出端雙向連接。2. 如權利要求1所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述通信輸出方式 為采用MODBUS通信協議的RS-485接口的通信輸出規則。3. 如權利要求1所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述模擬量輸出方 式為采用模擬量信號4-20mA的通信輸出規則。4. 如權利要求3所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:每一路所述模擬量 信號4-20mA的通信輸出均采用8421碼方式組合。5. 如權利要求1所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述保護終端單元 (20)包括接口電路(21 )，所述接口電路(21)中設置有用于對來自信號輸入端子(10)的輸入 信號進行衰減的電阻與電容相配合的電路;所述接口電路(21)的輸出端分別連接控制器單 元(31)、控制器及采集卡單元(32)的輸入端。6. 如權利要求2所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述RS-485接口的 波特率設置為9600bps，通信參數為RTU模式。7. 如權利要求1或4所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述信號輸入 端子(1 〇)的輸入接口的電壓設置為220V的交流電壓。8. 如權利要求1所述的一種皮帶輸送機保護終端系統，其特征在于:所述保護傳感器的 輸出端通過電纜與信號輸入端子(10)的輸入端相連。
【文檔編號】G05B19/418GK205540234SQ201620268349
【公開日】2016年8月31日
【申請日】2016年3月31日
【發明人】呂文豹, 劉海增, 劉令云, 蔡川川, 張骎, 余長軍, 周偉, 朱宏政
【申請人】安徽理工大學