[實用新型]一種取樣架信號集中采集處理裝置

有效

• 申請號: 201520569968.6
• 申請日: 2015-07-31
• 公開（公告）號: CN204856881U
• 公開（公告）日: 2015-12-09
• 發明（設計）人: 王寅仲;田富勤;周新進;王震
• 申請（專利權）人: 中電環保股份有限公司
• 主分類號: G08C19/00
• 分類號: G08C19/00
• 代理公司: 南京瑞弘專利商標事務所(普通合伙) 32249
• 代理人: 陳建和

技術領域

本實用新型涉及一種信號處理裝置，尤其是取樣架信號集中采集處理裝置。

背景技術

目前我國火力(或核電等)發電廠單機裝機容量越來越大，對汽水品質的要求越來越高，相應的分析儀表種類和數目也越來越多，以AP1000核電機組為例，一臺取樣架上儀表信號多達四十多個。這些儀表將儀表測量單元的測量值通過儀表本身的變送單元轉換成4～20mA模擬信號傳給PLC或DCS系統進行監控，因每個儀表之間相互獨立，PLC或DCS系統需要分別給每個儀表分配通道，這就會增加很多的模擬量輸入模塊，另儀表信號電纜敷設時都要通過電纜橋架或者管溝，而電纜橋架或管溝中還包含有其他電纜，會在一定程度上對儀表信號產生干擾，使得信號產生失真。

為此，需要對每個4～20mA模擬信號增加信號隔離器。取樣架上儀表數目越多，產生的成本也越高。另如果PLC或DCS系統與取樣架之間距離較遠或者電纜路徑曲折，又會使儀表信號電纜過長，這會產生一定的信號衰減，使得PLC或DCS系統顯示值與儀表真實測量值之間存在偏差，這會使得運行操作人員做出錯誤的判斷，如實際上儀表測量值已超過報警臨界值，而PLC或DCS系統卻還在報警臨界值以內，這對長期的運行是極為不利的。

實用新型內容

本實用新型目的是，利用通訊原理將取樣架上的眾多儀表信號集中采集處理后傳輸給PLC或DCS系統，改變以往將儀表信號通過電纜直接傳輸給PLC或DCS系統的方式，使信號集中采集傳輸，信號更穩定。

本實用新型的技術解決方案是：一種取樣架信號集中采集處理裝置，包括依次連接的信號采集模塊、信號處理模塊、通訊模塊；另設有電源模塊；信號采樣模塊為取樣保持電路，信號處理電路為AD轉換電路，通訊模塊采用RS485芯片，電源模塊接信號采集模塊、信號處理模塊和通訊模塊的電源輸入端；電源模塊為信號采集模塊、信號處理模塊、通訊模塊提供電源。

信號采集模塊的輸入端連接取樣架儀表輸出的5-20mA標準信號。

該取樣架信號集中采集處理裝置集信號采集、轉換、處理、通訊于一體，使用方便，功能齊全。

本實用新型核心是信號處理模塊將數據采集模塊采集到的信號處理后通過通訊模塊將信號傳輸給PLC或DCS系統進行監控。裝置具有使用方便、成本低、工作穩定性好、抗干擾等優點。

本實用新型的原理是，信號采集模塊對取樣架上儀表輸出的4～20mA模擬信號進行采集，在不改變前端和末端設備的前提下，基于數據現場總線通訊功能(Modbus-RTU)開發一種新型裝置，將取樣架上儀表信號采集處理后通過Modbus現場總線將所有儀表測量值打包發送給PLC或DCS系統。

本實用新型的有益效果：將采集到的4～20mA模擬信號轉換成信號處理模塊可用的數字信號進行運算處理，信號處理模塊把采集到的數據轉換成物理量后再通過通訊模塊將儀表信號集中傳遞給主控系統進行監控。裝置具有使用方便、成本低、工作穩定性好、抗干擾等優點。

附圖說明

圖1本實用新型結構示意圖。

具體實施方式

結合附圖，實施方案說明如下：

在安裝和儀表接線時，將每個儀表的4～20mA模擬信號輸出通過電纜連接至裝置的信號采集模塊，裝置的通訊模塊通過同軸電纜與PLC或DCS系統連接，最后給裝置的電源模塊供電。做好上述工作后給裝置上電，上電后裝置首先進行初始化工作，然后判斷與PLC或DCS系統之間的通訊是否正常，待通訊正常后整個裝置才可正常工作。裝置的信號采集模塊將采集到的4～20mA模擬信號轉實時換成數字信號，信號處理模塊將轉換后的數字信號通過簡單的數值換算成儀表測量值并存儲在信號處理模塊的存儲區，通訊模塊(485)通過現場總線把存儲的數據實時傳遞給PLC或DCS系統。

該裝置由信號采集模塊、信號處理模塊、通訊模塊和電源模塊組成，信號采集模塊對取樣架上儀表輸出信號進行采集，并將采集到的模擬信號轉換成數字信號供信號處理模塊處理，信號處理模塊把采集到的數據轉換成物理量后通過通訊模塊將儀表信號集中傳遞給主控系統進行監控，電源模塊為整個裝置的正常工作提供電源。上述過程是整個裝置的大概工作流程。其中通訊模塊是整個裝置能否實現功能的核心。裝置功能的實現編程是必不可少的一部分，采集到的4～20mA模擬信號轉換為裝置工作需要的數字信號，以及通訊模塊與PLC或DCS系統之間的通訊通過編程來實現。

信號采樣模塊為取樣保持電路采用運大差分電路(LF321)：常用的電容翻轉型電路。全差分電路能夠很好地消除直流偏置和偶次諧波失真，并抑制來自襯底的共模噪聲。信號處理電路為AD轉換電路(AD650)，通訊模塊采用RS485芯片和接口。