计算机工业控制通用接口介面箱.pdf

本发明涉及一种计算机工业控制用的接口装置，确切地说，涉及一种利用计算机作工业生产过程实时监控的通用型接口介面箱。
    应用高技术改造传统产业是当前大规模生产的传统工业部门实现机械装备现代化的必由之路。而用以计算机为代表的信息技术和微电子技术改造传统产业则是作为机电一体化的第一步工作，以达到节能、节材、提高工效的提高产品质量的目的，并为今后开发数字化、智能化、自动化的机电产品，使机电装备更新换代积累经验，创造条件。由于常规的机械装备与信息技术的物理结构异，行业差别甚大，要把这两个绝然不同的技术领域合并成一个系统，需要有一种媒介装置来完成两者的结合。而且，要使计算机可靠地对工业现场的机电设备进行实时监控管理，还要有效地解决计算机在工业环境下的抗干扰等问题。

    本发明的目的是提供一种用以连接常规机械装置与工业控制计算机的通用接口介面箱，它是在工业现场地常规机械装置现状基本不变的情况下，把各种不同设备，不同物理性质特点的取样敏感参数或执行器的输入电缆接到介面箱里，在此集中处理转换成计算机能处理的数字信号或执行器能接收的模拟信号，并有效地解决工业现场的干扰，完成两者的结合。

    本发明是这样实现的：在用金属框架结构制成的密封屏蔽箱体内，安装有组合式开关稳压电源，有其上可插入多个用于信号转换和处理的适配模块的接口介面（也称标准工业控制器），有采样信号的输入插座及输出信号插座，箱内各个部件之间用扁平电缆线连接。在这种通用接口介面上，一侧是常规机电装备的各种物理参数接线端子，包括有敏感采集的输入参数和控制执行器所需的输出物理信号;另一侧是标准的计算机通讯接口。只要把工业现场的敏感采集参数或需要控制的执行器的输入电缆分别插到接口介面箱内的输入、输出插座内，并在接口介面中插入与各种物理量参数相对应的转换适配模块，就可以把常规机电装备的种种物理参数经介面上的适配模块转换成计算机能够接受处理的信号，并且又经介面上的通讯接口送至附近的工业控制计算机处理后，再传送回接口介面箱内，再通过适配模块转换成执行器所能接收的模拟或数字信号向工业现场的机电装置输出，完成实时过程监控任务。因为介面采用标准计算机通讯接口，所以，其外接的控制计算机可以从普通的单板微机直至高级计算机网络均可与之适配接入。在接口介面箱内也可以装有一个可安置各类计算机的STD总线的计算机机笼，这样，介面上的通讯口可直接与机笼内的微机连接，由箱内的微机对工业过程进行实时监控。在箱内各个部件之间用压接平行电缆线相互连接。

    本发明是一种适用于各个行业、各种不同工业生产过程及其装备的机电一体化通用媒介。使用本发明，对工业现场的常规装置不需要进行太多的改造，就可有效抑制或消除各类干扰，引入计算机的过程控制技术，直接升华成机电一体化的新装备。它是以已经进入市场的高技术产品作为构成基础的，整个装置可靠性高、工艺成熟、性能价格比优越，特别是通用性强;不仅硬件配置可以根据不同的工业现场、不同的技术装备灵活选用合适而经济的开关电源、转换模块或控制介面、微机，组成形式多种多样，系统扩展非常方便;而且软件开发更具极大的灵活方便性，既可采用已经成熟的各种基本单元程序，从替代常规仪表的简单应用着手，也可逐步发展、完善软件，直至采用高级专家系统控制管理整个生产过程。

    附图是本发明的结构示意图。

    图中1是用金属制成的框架结构箱体，它可根据用户需要制成各种型式，如户内、户外、防爆、密封等。箱体内安装有组合式开关稳压电源2、接口介面3和输入输出插座4。电源2可以选用不同容量的开关电源进行组合以满足现场需要。接口介面3建议采用美国OPT22系列的标准工业控制器，该控制器又分为模拟量（PB16H+B2）和开关量（PB16+B1）两种，每个控制器上都有16个用于信号转换和处理的适配模块的插入位置，每个位置上都有两个符合标准工程规范的接线端子。也可以选用其他型号的工业控制器作为接口介面3放在箱体内。只要在指定位置中插入相应的特定转换用途的适配模块，并将来自常规机电装置的敏感元件输入信号或执行元件的输入电缆接入插座4中，介面3上的相应的适配模块就把计算机实时监控引入生产过程，使常规机电装置能升级为机电一体化装备。箱体内还可以安放一个其内可安设各类计算机STD总线的计算机机笼5，以方便小型机械装备直接使用机笼5内的单板微机对其进行控制。由于箱体的屏蔽，密封作用，加上接口介面上转换适配模块对信号进行包括滤波、限流、限幅等集中规范处理，使之转换成计算机能接收处理的标准接口信号，信号稳定可靠、抗干扰能力强，使工业现场的各种影响和干扰都不起作用。

    本发明已制成样机，在野外油田对勘控、钻井、采油等作业现场进行计算机过程监控的试验取得了令人满意的效果。