一種水下通用plc裝置的制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型實(shí)施例公開了一種水下通用PLC裝置，包括：一主控模塊，用于PLC的整體檢測(cè)和控制；一信號(hào)采集模塊，包括高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字量檢測(cè)口組成，與主控模塊連接；一功率平衡模塊，用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的用電功率情況，防止功率過(guò)大損壞電源并且提供必要的輸出功率；一功率模塊，與主控模塊連接，用于完成外接電磁閥的開啟、關(guān)閉，電機(jī)的控制和故障檢測(cè)；所述主控模塊、電源管理模塊、信號(hào)采集模塊、功率平衡模塊、功率模塊、通信模塊、整流模塊以及主控模塊被封裝成同一機(jī)械安裝尺寸的電路模塊。本實(shí)用新型使得該系統(tǒng)可在不同水下裝備及儀器設(shè)備上通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)不同測(cè)控策略，并可直接應(yīng)用于水下工作。
【專利說(shuō)明】
一種水下通用PLC裝置
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于數(shù)字圖像技術(shù)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種水下通用PLC裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來(lái)，我國(guó)將發(fā)展海洋經(jīng)濟(jì)和海洋科技提升到前所未有的戰(zhàn)略高度，海洋產(chǎn)業(yè)更是成為培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的重要領(lǐng)域。在海洋開發(fā)過(guò)程中，需要眾多的專用海洋工程裝備與儀器設(shè)備，這些工程裝備與儀器設(shè)備在開發(fā)或?qū)嶋H應(yīng)用過(guò)程中，絕大多數(shù)都需要配套電子測(cè)控系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)正常工作。
[0003]目前，開發(fā)人員通常會(huì)選用陸地上獲得成熟應(yīng)用的成品PLC(可編程邏輯控制器)裝置，再通過(guò)添加水密耐壓封裝，從而實(shí)現(xiàn)電子控制系統(tǒng)。而成品PLC針對(duì)陸地應(yīng)用條件設(shè)計(jì)，未考慮水下應(yīng)用的實(shí)際情況，因此在實(shí)際使用過(guò)程中，會(huì)出現(xiàn)以下問(wèn)題= (I)PLC模塊上通常具備運(yùn)行和故障指示裝置，便于用戶了解運(yùn)行情況和查找故障，但應(yīng)用于水下時(shí)，由于PLC密封原因，運(yùn)行與故障指示裝置均不可見，使得PLC的運(yùn)行與故障情況難以及時(shí)獲取，維護(hù)困難；(2)PLC通常不具備視頻傳輸通道，因而若水下儀器設(shè)備具有視頻監(jiān)控需求時(shí)，為提供視頻傳輸通道，還需額外添加遠(yuǎn)程視頻傳輸系統(tǒng)，從而增加水下測(cè)控系統(tǒng)的復(fù)雜度。(3)現(xiàn)有PLC多集成在一個(gè)系統(tǒng)中，如果添加額外功能還需要重新生成新的系統(tǒng)，不便于維護(hù)和升級(jí)。(4)水下傳感器、水下運(yùn)動(dòng)裝置的控制電路都需要密封在水下耐壓艙體中，并由腔體支架固定。而電路板在艙體中的固定及線路的走線一直是水下艙體的設(shè)計(jì)中一項(xiàng)費(fèi)時(shí)費(fèi)力的工作。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]為解決上述問(wèn)題，本實(shí)用新型的目的在于提供一種水下通用PLC裝置，使得該系統(tǒng)可在不同水下裝備及儀器設(shè)備上通過(guò)編程實(shí)現(xiàn)不同測(cè)控策略，并可直接應(yīng)用于水下工作。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:一種水下通用PLC裝置，包括:
[0006]—主控模塊，用于PLC的整體檢測(cè)和控制；
[0007]—電源管理模塊，用于給整個(gè)系統(tǒng)提供所需的電源；
[0008]—信號(hào)采集模塊，包括高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字量檢測(cè)口組成，與主控模塊連接，用于水下信號(hào)數(shù)據(jù)的采集；
[0009]—功率平衡模塊，用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的用電功率情況，防止功率過(guò)大損壞電源并且提供必要的輸出功率；
[0010]一功率模塊，與主控模塊連接，用于完成外接電磁閥的開啟、關(guān)閉，電機(jī)的控制和故障檢測(cè)；
[0011]一通信模塊，設(shè)置有高清視頻傳輸通道，與主控模塊連接；
[0012]—整流模塊，用于完成交流電向直流電的轉(zhuǎn)換；
[0013]上述各模塊構(gòu)成水下通用PLC裝置的電路模塊，所述主控模塊通過(guò)CAN總線的方式與所述信號(hào)采集模塊、功率模塊和通信模塊連接完成信號(hào)的傳輸。
[0014]優(yōu)選地，所述電路模塊前端設(shè)置有狀態(tài)指示屏，末端設(shè)置有用于電線連接的第一接插件，還包括接線板，所述接線板上設(shè)置有與第一接插件相配合的第二接插件。
[0015]優(yōu)選地，所述主控模塊包括第一主MCU，所述第一主MCU連接有第一系統(tǒng)自檢M⑶、黑匣子和外部時(shí)鐘，所述第一主M⑶連接有隔離的CAN通信總線接口、隔離的RS232/485串口以及隔離的網(wǎng)絡(luò)通信接口 LAN，所述第一系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。
[0016]優(yōu)選地，所述信號(hào)采集模塊包含第二主MCU，所述第二主M⑶連接第二系統(tǒng)自檢MCU、高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC和傳感器電源控制電路，所述第二主MCU還連接隔離的CAN總線接口、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC和D-1N接口，所述第二系統(tǒng)自檢M⑶連接隔離的CAN總線接
□ O
[0017]優(yōu)選地，所述功率平衡模塊包含第三主M⑶，所述第三主MCU連接有第三系統(tǒng)自檢MCU、電壓電流采集電路，所述第三主MCU上連接有隔離的CAN通信總線接口、功率輸入接口和功率輸出接口，所述第三系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。
[0018]優(yōu)選地，所述功率模塊包括第四主M⑶，所述第四主MCU連接有第四系統(tǒng)自檢M⑶、8組帶隔離的固態(tài)繼電器和隔離的CAN總線接口，所述第四系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。
[0019]優(yōu)選地，所述主控模塊、信號(hào)采集模塊、功率平衡模塊和功率模塊均設(shè)置有復(fù)位單元、指示面板、電信號(hào)監(jiān)控單元和序列號(hào)發(fā)生器，所述復(fù)位單元提供軟件復(fù)位和硬件復(fù)位兩種復(fù)位方式，當(dāng)系統(tǒng)出故障時(shí)能夠及時(shí)復(fù)位;所述指示面板向用戶提供系統(tǒng)工作狀態(tài)的提示信號(hào)；所述電信號(hào)監(jiān)控單元將檢測(cè)船上提供的AC220V電信號(hào)或DC300V電信號(hào)是否異常，實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)的供電情況，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)供電異常時(shí)，用戶可及時(shí)采取應(yīng)急操作，同時(shí)也檢測(cè)供給本模塊的供電電壓;所述序列號(hào)發(fā)生器通過(guò)提取主MCU芯片內(nèi)部96位ID，并將其與PC的機(jī)器碼、時(shí)間信息和某個(gè)固定碼結(jié)合生成一個(gè)可逆的序列號(hào)。
[0020]優(yōu)選地，所述電源管理模塊包含隔離開關(guān)電源。
[0021 ]優(yōu)選地，所述通信模塊采用同軸通信模塊或光纖通信模塊。
[0022]與現(xiàn)有技術(shù)采用的水下通用PLC裝置相比，本實(shí)用新型的有益效果如下:
[0023](I)該產(chǎn)品不僅具有陸地PLC可靠性高、接口資源豐富、具備模塊化結(jié)構(gòu)、簡(jiǎn)單易用等一系列優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)具備結(jié)構(gòu)緊湊、集成度高、自帶耐壓密封、可在線維護(hù)、具備高清視頻傳輸通道等適于水下應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)，可在進(jìn)一步縮短用戶開發(fā)周期的同時(shí)，大幅提升控制系統(tǒng)的通用性、易用性和可靠性。
[0024](2)主控模塊提供了CAN總線接口、RS232/485接口和以太網(wǎng)LAN接口 3種不同形式的隔離通信接口供用戶選擇。由于RS232/485串口通信帶寬的限制，在進(jìn)行大數(shù)據(jù)量的高速通信時(shí)不易使用RS232/485串口通信，故采用CAN總線的方式，CAN總線運(yùn)用高效的分布式節(jié)點(diǎn)管理，使網(wǎng)絡(luò)內(nèi)的節(jié)點(diǎn)個(gè)數(shù)在理論上不受限制，并且使設(shè)備在資源使用不夠時(shí)能進(jìn)行方便的拓展。同時(shí)在CAN總線上各節(jié)點(diǎn)沒(méi)有主從之分，任意節(jié)點(diǎn)可以向任何其他(一個(gè)或多個(gè))節(jié)點(diǎn)發(fā)起數(shù)據(jù)通信，且通信時(shí)數(shù)據(jù)段的長(zhǎng)度最多為8字節(jié)，占用總線時(shí)間不會(huì)過(guò)長(zhǎng)，保證了通信的實(shí)時(shí)性。由于水下大部分外接傳感器在與主控模塊進(jìn)行數(shù)據(jù)通信時(shí)需要使用RS232/485串口通信，所以也保留了RS232/485串口通信方式。
[0025](3)各模塊即可獨(dú)立工作又能實(shí)現(xiàn)相互間的數(shù)據(jù)傳輸，若其中某一模塊損壞，能夠方便地進(jìn)行拆裝更換并維修，模塊化的設(shè)計(jì)便于用戶根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行拓展，提高工作效率。
【附圖說(shuō)明】
[0026]圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置的系統(tǒng)原理框圖。
[0027]圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置的主控模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0028]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置的信號(hào)采集模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0029]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置的功率平衡模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0030]圖5為本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置的功率模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0031 ]附圖標(biāo)記說(shuō)明:1-主控模塊;2-信號(hào)采集模塊;3-功率平衡模塊;4-功率模塊;5-電源管理模塊;6-通信模塊；7-整流模塊；101-第一主MCU; 102-第一系統(tǒng)自檢MCU; 103-黑匣子；104-外部時(shí)鐘；201-第二主MCU ； 202-第二系統(tǒng)自檢MCU; 203-傳感器電源控制電路;204-高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC; 301-第三主M⑶;302-第三系統(tǒng)自檢MCU; 303-功率平衡算法；
304-電壓電流采集電路;305-功率輸入接口；306-功率輸出接口 ；401_第四主M⑶;402-第四系統(tǒng)自檢MCU;403-固態(tài)繼電器。
【具體實(shí)施方式】
[0032]為了使本實(shí)用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0033]相反，本實(shí)用新型涵蓋任何由權(quán)利要求定義的在本實(shí)用新型的精髓和范圍上做的替代、修改、等效方法以及方案。進(jìn)一步，為了使公眾對(duì)本實(shí)用新型有更好的了解，在下文對(duì)本實(shí)用新型的細(xì)節(jié)描述中，詳盡描述了一些特定的細(xì)節(jié)部分。對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)沒(méi)有這些細(xì)節(jié)部分的描述也可以完全理解本實(shí)用新型。
[0034]如圖1所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例一種水下通用PLC裝置的系統(tǒng)原理框圖，其包括:主控模塊I，用于PLC的整體檢測(cè)和控制；電源管理模塊5，給整個(gè)系統(tǒng)提供所需的電源；信號(hào)采集模塊2，主要由高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字量檢測(cè)口組成，與主控模塊I連接，用于水下信號(hào)數(shù)據(jù)的采集及檢測(cè);功率平衡模塊3，用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的用電功率情況，防止功率過(guò)大損壞電源并且提供必要的輸出功率;功率模塊4，與主控模塊I連接，用于完成外接電磁閥的開啟、關(guān)閉，電機(jī)的控制和故障檢測(cè)等;通信模塊6，設(shè)置有高清視頻傳輸通道，與主控模塊I連接;整流模塊7，用于完成交流電向直流電的轉(zhuǎn)換;上述各模塊構(gòu)成水下通用PLC裝置的電路模塊，主控模塊通過(guò)CAN(控制器局域網(wǎng)絡(luò))總線的方式與信號(hào)采集模塊2、功率模塊4和通信模塊6連接來(lái)完成信號(hào)的傳輸，通信模塊6也可以使用以太網(wǎng)實(shí)現(xiàn)與主控模塊I之間的通信。電源管理模塊5可將300V高壓轉(zhuǎn)換成主控模塊1、信號(hào)采集模塊
2、功率模塊4所需的24V電源，以及通信模塊6所需的5V電源。
[0035]在具體應(yīng)用實(shí)施例中，電源管理模塊5采用效率高達(dá)89%的開關(guān)電源，將300V高壓轉(zhuǎn)換為24V正常系統(tǒng)工作電壓，并且采取了隔離處理，能夠起到浪涌隔離保護(hù)的作用，大大增強(qiáng)了系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性，在電源管理模塊5中將信號(hào)電和功率電分開，能防止在使用大功率設(shè)備時(shí)，尤其是設(shè)備剛開啟瞬間所帶來(lái)的巨大電流對(duì)系統(tǒng)正常運(yùn)行的影響。
[0036]如圖2所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例一種水下通用PLC裝置的主控模塊電路結(jié)構(gòu)圖，主控模塊I包括第一主M⑶(微程序控制器)1I，第一主M⑶101連接有第一系統(tǒng)自檢MCU102、黑匣子103和外部時(shí)鐘104，還連接有隔離的CAN通信總線接口、隔離的RS232/485串口以及隔離的網(wǎng)絡(luò)通信接口 LAN，第一系統(tǒng)自檢MCUl 02連接隔離的CAN總線接口。第一系統(tǒng)自檢MCU12連接隔離的CAN通信總線。主控模塊采用第一主MCU和第一系統(tǒng)自檢MCU同時(shí)工作的方式來(lái)進(jìn)行系統(tǒng)的正常工作，黑匣子將存儲(chǔ)整個(gè)系統(tǒng)在每個(gè)時(shí)間點(diǎn)的系統(tǒng)工作數(shù)據(jù)，工作結(jié)束后可以通過(guò)后處理軟件解析黑匣子內(nèi)存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)，根據(jù)時(shí)間點(diǎn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容等還原系統(tǒng)在水下工作的流程，并且能夠?qū)z測(cè)量的數(shù)據(jù)通過(guò)動(dòng)態(tài)曲線的方式呈現(xiàn)出來(lái)，提供給用戶直觀的系統(tǒng)實(shí)際工作流程，以便系統(tǒng)工作問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)和解決，第一系統(tǒng)自檢MCU單元分為兩種工作方式:離線模式下系統(tǒng)檢測(cè)方式以及在線模式下系統(tǒng)檢測(cè)方式，實(shí)現(xiàn)了自己檢查系統(tǒng)相關(guān)功能是否正常的功能，外部時(shí)鐘單元將使用外部時(shí)鐘芯片的方式，向系統(tǒng)提供一個(gè)穩(wěn)定的時(shí)鐘信息，以太網(wǎng)LAN通信用于主控模塊I和通信模塊6間通信，RS232/485串口通信用于水下大部分傳感器與主控模塊I間的數(shù)據(jù)通信，CAN總線用于水下系統(tǒng)各模塊間的大數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)通信。
[0037]如圖3所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例一種水下通用PLC裝置的信號(hào)采集模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖，包含第二主M⑶201，第二主MCU201連接有第二系統(tǒng)自檢M⑶202、傳感器電源控制電路203和高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC 204，第二主M⑶201還連接隔離的CAN總線接口、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC和D-1N接口，第二系統(tǒng)自檢M⑶202連接隔離的CAN總線接口。信號(hào)采集模塊2提供了 12bit和24bit的模數(shù)轉(zhuǎn)換電路，可根據(jù)需采樣的傳感器精度要求來(lái)選取是使用12b i tADC采樣電路還是24b i t ADC采樣電路。其中，12bi t ADC采樣電路有1路，24b i t ADC差分采樣電路有2路，如果是24bitADC電壓采樣電路則有4路。10路12bitADC采樣電路中，5路用于采集電壓信號(hào)，5路用于采集電流信號(hào)，每路采集電流接口可以向外提供24V電源。24bitADC采樣電路主要由高精度的ADS1256(8通道24位Λ-Σ型模數(shù)轉(zhuǎn)換器)完成采集，然后通過(guò)SPI協(xié)議與第二主M⑶通信，采集到的AD值經(jīng)過(guò)第二主M⑶內(nèi)編程實(shí)現(xiàn)的數(shù)據(jù)濾波處理，可以得到高精度、穩(wěn)定平滑的數(shù)據(jù)。信號(hào)采集模塊還提供了 2路隔離模擬電壓信號(hào)輸出，高精度DAC將數(shù)字電壓信號(hào)轉(zhuǎn)換為-5V—+5V模擬電壓信號(hào)，然后經(jīng)過(guò)隔離運(yùn)放輸出。信號(hào)采集模塊還提供了8路數(shù)字輸入量(D-1N)檢測(cè)口，輸入的數(shù)字信號(hào)經(jīng)過(guò)光耦隔離由第二主MCU的I/O 口采集。第二系統(tǒng)自檢MCU將檢測(cè)高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC、D-1N是否能正常工作，若出錯(cuò)將通過(guò)獨(dú)立的隔離CAN總線向上位機(jī)發(fā)送錯(cuò)誤提示，方便使用者能準(zhǔn)確找到問(wèn)題所在。第二主M⑶201通過(guò)CAN總線的通信方式和主控模塊I進(jìn)行數(shù)據(jù)通信交互。傳感器電源控制電路203控制水下傳感器所需工作電壓的開啟和關(guān)閉。
[0038]如圖4所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例一種水下通用PLC裝置的功率平衡模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖，包含第三主M⑶301，第三主MCU301連接有第三系統(tǒng)自檢MCU302、功率平衡算法303和電壓電流采集電路304，第三主MCU301上還連接有隔離的CAN通信總線接口、功率輸入接口和功率輸出接口，第三系統(tǒng)自檢M⑶302連接隔離的CAN總線接口。功率平衡模塊的第三主MCU301完成功率平衡算法303的處理，根據(jù)功率平衡算法303來(lái)判斷是將為電池充電還是給系統(tǒng)供電。電壓電流采集電路304將使用電壓電流互感器對(duì)電網(wǎng)或電路中的直流電壓、直流電流進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量，將其變換為標(biāo)準(zhǔn)的直流電壓(Uz)輸出。輸入、輸出回路完全隔離，輸出信號(hào)與電源共地，可以直接與各型A/D轉(zhuǎn)換器配接，構(gòu)成電壓電流采集系統(tǒng)。第三系統(tǒng)自檢MCU將在系統(tǒng)上電的最初階段對(duì)本模塊的采集電路進(jìn)行檢查，如若發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，將通過(guò)指示面板中的指示燈進(jìn)行報(bào)警，但應(yīng)用于水下時(shí)，由于PLC密封原因，運(yùn)行與故障指示面板均不可見，所以本實(shí)用新型通過(guò)CAN總線通信的方式，向水上系統(tǒng)發(fā)送錯(cuò)誤警報(bào)信息，同時(shí)通過(guò)指示面板中的指示燈報(bào)警使得用戶可以及時(shí)排除故障。功率平衡模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)水下電池的電量，電量不足時(shí)通過(guò)水上的供電及時(shí)給電池充電，當(dāng)水下系統(tǒng)工作的過(guò)程中突然斷電，能及時(shí)給水下系統(tǒng)供電完成當(dāng)前的工作任務(wù)，防止系統(tǒng)因掉電造成不必要的危害。
[0039]如圖5所示，其為本實(shí)用新型實(shí)施例一種水下通用PLC裝置的功率模塊電路結(jié)構(gòu)示意圖，其包括第四主MCU401，第四主MCU401連接第四系統(tǒng)自檢MCU402、8組帶隔離的固態(tài)繼電器403和隔離的CAN總線接口，第四系統(tǒng)自檢MCU402連接隔離的CAN總線接口，該模塊是對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的數(shù)字輸出(D-O)控制量的補(bǔ)充，以便電控設(shè)備能搭建龐大復(fù)雜系統(tǒng)，更好地驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器。由于該模塊電路往往較大，將D-O控制量單獨(dú)拿出來(lái)形成一個(gè)模塊可以將整個(gè)系統(tǒng)的功率地和信號(hào)地分開，從而減小大電流對(duì)整個(gè)系統(tǒng)其它非功率部分的影響，提高了系統(tǒng)工作的穩(wěn)定性。
[0040]在具體應(yīng)用實(shí)例中，主控模塊丨、信號(hào)采集模塊2、功率平衡模塊3、功率模塊4均設(shè)置有復(fù)位單元、指示面板、電信號(hào)監(jiān)控單元和序列號(hào)發(fā)生器，復(fù)位單元將提供軟件復(fù)位和硬件復(fù)位兩種復(fù)位方式，當(dāng)系統(tǒng)出故障時(shí)能夠及時(shí)復(fù)位，指示面板將向用戶提供系統(tǒng)工作狀態(tài)的提示信號(hào)，電信號(hào)監(jiān)控單元將檢測(cè)船上提供的AC220V電信號(hào)或DC300V電信號(hào)是否異常，實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)的供電情況，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)供電異常時(shí)，用戶可及時(shí)采取應(yīng)急操作，同時(shí)也檢測(cè)供給本模塊的供電電壓。序列號(hào)發(fā)生器通過(guò)提取主MCU芯片內(nèi)部96位ID，并將其與PC的機(jī)器碼、時(shí)間信息和某個(gè)固定碼結(jié)合生成一個(gè)可逆的序列號(hào)，這個(gè)序列號(hào)將是全球唯一的。在實(shí)際使用中，首先會(huì)檢測(cè)序列號(hào)是否經(jīng)過(guò)授權(quán)過(guò)，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)授權(quán)或者授權(quán)超過(guò)使用時(shí)限，整個(gè)水下系統(tǒng)將不會(huì)工作。
[0041]在具體應(yīng)用實(shí)施例中，通信模塊6采用同軸通信模塊或光纖通信模塊。同軸通信模塊與主控模塊I使用以太網(wǎng)的方式進(jìn)行數(shù)據(jù)的交互，通過(guò)調(diào)制解調(diào)器將網(wǎng)絡(luò)信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)高壓載波的方式將信號(hào)和高壓300V—起傳輸，完成水上和水下的通信和電能提供。但由于同軸纜的帶寬的限制，故無(wú)法傳輸高清視屏信號(hào)。為了解決能將水下高清視屏信號(hào)完整傳輸給水上夾板，可采用光纖通信模塊。光纖通信模塊內(nèi)部包含4路高清SDI接口，能將水下高清攝像機(jī)拍攝的高清視頻信息高保真的通過(guò)光纖傳輸給水上夾板，從而滿足用戶需要高清實(shí)時(shí)監(jiān)控的需求。
[0042]在具體應(yīng)用實(shí)施例中，整流模塊7包括高級(jí)橋式整流芯片，用于完成交流電向直流電的轉(zhuǎn)換，整流模塊7連接電源管理模塊5，可將220V單相交流電轉(zhuǎn)換為電源管理模塊5所需的300V直流輸入電壓，提供穩(wěn)定的直流輸出電壓和小于20mV的紋波，能有效的為后級(jí)電路提供穩(wěn)定的電壓工作環(huán)境，提高模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC(模擬信號(hào)轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)的轉(zhuǎn)換器)數(shù)據(jù)的采樣精度。
[0043]通過(guò)以上設(shè)置的本實(shí)用新型實(shí)施例的水下通用PLC裝置在工作時(shí)，將帶有具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的電路模塊安裝進(jìn)支架上的電路板導(dǎo)軌槽中，電路模塊通過(guò)接插件與接線板連接，根據(jù)狀態(tài)顯示屏上的指示燈信息調(diào)試電路模塊是電路模塊能夠正常工作，將支架放入水下儀器設(shè)備腔體中，接線板中伸出的電線跟水下儀器設(shè)備蓋上的水密連接件連接，具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC開始工作，供電電壓通過(guò)整流模塊7整流，輸出穩(wěn)定的300V直流電壓至電源管理模塊5，電源管理模塊5將300V高壓轉(zhuǎn)換成24V電源輸送至主控模塊1、信號(hào)采集模塊2、功率模塊4和功率平衡模塊3，同時(shí)將300V高壓轉(zhuǎn)換成5V電源輸送至通信模塊6，檢測(cè)各模塊序列號(hào)是否經(jīng)過(guò)授權(quán)，若經(jīng)過(guò)授權(quán)，則開始工作，若沒(méi)有經(jīng)過(guò)授權(quán)或者授權(quán)超過(guò)使用時(shí)限則將整個(gè)系統(tǒng)將不會(huì)工作。正常工作后，功率平衡模塊3實(shí)時(shí)監(jiān)控水下電池的電量，當(dāng)電量不足甚至突然停電時(shí)通過(guò)水上的供電及時(shí)給電池充電，信號(hào)采集模塊2通過(guò)設(shè)置各種外接傳感器采集水下儀器設(shè)備在工作狀態(tài)下各個(gè)參數(shù)的狀態(tài)并將數(shù)據(jù)信息傳遞至主控模塊I，通信模塊6設(shè)置有高清視頻傳輸通道，能將水下儀器設(shè)備的高清視頻信號(hào)完整傳輸至上位機(jī)，主控模塊I接收并存儲(chǔ)各模塊各時(shí)間點(diǎn)的反饋數(shù)據(jù)，工作結(jié)束后可以通過(guò)后處理軟件對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行解析，根據(jù)時(shí)間點(diǎn)、數(shù)據(jù)內(nèi)容等還原系統(tǒng)在水下工作流程并且顯示檢測(cè)量的動(dòng)態(tài)曲線，提供給用戶直觀的系統(tǒng)實(shí)際工作流程，以便系統(tǒng)工作問(wèn)題的發(fā)現(xiàn)解決。
[0044]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施例而已，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種水下通用PLC裝置，其特征在于，包括: 一主控模塊，用于PLC的整體檢測(cè)和控制； 一電源管理模塊，用于給整個(gè)系統(tǒng)提供所需的電源； 一信號(hào)采集模塊，包括高精度模數(shù)轉(zhuǎn)換電路、數(shù)模轉(zhuǎn)換電路和數(shù)字量檢測(cè)口組成，與主控模塊連接，用于水下信號(hào)數(shù)據(jù)的采集； 一功率平衡模塊，用于檢測(cè)整個(gè)系統(tǒng)的用電功率情況，防止功率過(guò)大損壞電源并且提供必要的輸出功率； 一功率模塊，與主控模塊連接，用于完成外接電磁閥的開啟、關(guān)閉，電機(jī)的控制和故障檢測(cè)； 一通信模塊，設(shè)置有高清視頻傳輸通道，與主控模塊連接； 一整流模塊，用于完成交流電向直流電的轉(zhuǎn)換； 上述各模塊構(gòu)成水下通用PLC裝置的電路模塊，所述主控模塊通過(guò)CAN總線的方式與所述信號(hào)采集模塊、功率模塊和通信模塊連接完成信號(hào)的傳輸。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述電路模塊前端設(shè)置有狀態(tài)指示屏，末端設(shè)置有用于電線連接的第一接插件，還包括接線板，所述接線板上設(shè)置有與第一接插件相配合的第二接插件。3.如權(quán)利要求1所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述主控模塊包括第一主MCU，所述第一主MCU連接有第一系統(tǒng)自檢M⑶、黑匣子和外部時(shí)鐘，所述第一主M⑶連接有隔離的CAN通信總線接口、隔離的RS232/485串口以及隔離的網(wǎng)絡(luò)通信接口LAN，所述第一系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。4.如權(quán)利要求1所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述信號(hào)采集模塊包含第二主MCU，所述第二主MCU連接有第二系統(tǒng)自檢MCU、高精度模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器ADC和傳感器電源控制電路，所述第二主MCU還連接隔離的CAN總線接口、數(shù)字模擬轉(zhuǎn)換器DAC和D-1N接口，所述第二系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。5.如權(quán)利要求1所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述功率平衡模塊包含第三主MCU，所述第三主MCU連接有第三系統(tǒng)自檢M⑶、電壓電流采集電路，所述第三主MCU上連接有隔離的CAN通信總線接口、功率輸入接口和功率輸出接口，所述第三系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。6.如權(quán)利要求1所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述功率模塊包括第四主MCU，所述第四主M⑶連接第四系統(tǒng)自檢M⑶、8組帶隔離的固態(tài)繼電器和隔離的CAN總線接口，所述第四系統(tǒng)自檢MCU連接隔離的CAN總線接口。7.如權(quán)利要求1至6任一所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述主控模塊、信號(hào)采集模塊、功率平衡模塊和功率模塊均設(shè)置有復(fù)位單元、指示面板、電信號(hào)監(jiān)控單元和序列號(hào)發(fā)生器，所述復(fù)位單元提供軟件復(fù)位和硬件復(fù)位兩種復(fù)位方式，當(dāng)系統(tǒng)出故障時(shí)能夠及時(shí)復(fù)位;所述指示面板向用戶提供系統(tǒng)工作狀態(tài)的提示信號(hào);所述電信號(hào)監(jiān)控單元將檢測(cè)船上提供的AC220V電信號(hào)或DC300V電信號(hào)是否異常，實(shí)時(shí)反饋系統(tǒng)的供電情況，當(dāng)發(fā)生系統(tǒng)供電異常時(shí)，用戶可及時(shí)采取應(yīng)急操作，同時(shí)也檢測(cè)供給本模塊的供電電壓;所述序列號(hào)發(fā)生器通過(guò)提取主MCU芯片內(nèi)部96位ID，并將其與PC的機(jī)器碼、時(shí)間信息和某個(gè)固定碼結(jié)合生成一個(gè)可逆的序列號(hào)。8.如權(quán)利要求1至6任一所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述電源管理模塊包含隔離開關(guān)電源。9.如權(quán)利要求1至6任一所述的水下通用PLC裝置，其特征在于，所述通信模塊采用同軸通信模塊或光纖通信模塊。
【文檔編號(hào)】G05B23/02GK205450759SQ201521117002
【公開日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日
【發(fā)明人】江曉, 劉敬彪, 嚴(yán)海玉, 袁玖, 袁玖一, 于海濱
【申請(qǐng)人】杭州墨銳機(jī)電科技有限公司