专利名称：微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用来保护DCS测量系统中各种卡件不因交流或直流过压 过流而损坏的保护设备，尤其涉及一种微机集散控制系统输入/输出过流过压 保护模块。
背景技术：
随着科技水平的飞速发展，工业测量自动控制水平得到了很大的提高。 其中最具代表性的DCS (集散控制系统)是当前自动控制系统的最高水平。 但从实际运作来看，DCS不具备自我保护的功能， 一旦发生意外，将会给企 业带来不同程度的损失。
在微控系统中的模件(即卡件)是将一次测量设备的模拟信号转变成数 字信号，并传输到微机，以供分析和处理的关键设备。它体积虽小但结构复 杂，属昂贵的高科技产品。在DCS系统中卡件处于前沿位置，且自身没有自 保功能。根据模件损坏情况的统计分析可看出，导致模件损坏的原因主要有 三个 一是过压；二是过流；三是交流电压串入。在测量系统中卡件所接收 的4-20mA模拟信号都是来自使用220V或380V的交流电器设备。而交流用电 设备在工作过程中漏电现象时有发生，从而极易导致交流电压由4-20mA信号 线路进入卡件，使卡件被强电压烧坏，卡件遭到损坏将直接影响到企业的正 常店行。
在电厂实际工作中，发现在运用DCS控制系统时，DCS所用的卡件，在 电压、电流稍高的情况下，卡件耐压耐流有限很容易被烧坏和击穿，损坏后 会影响整个卡件各路的工作状态(卡件最低为15路)，它直接影响发电机和 锅炉的正常运行。以一个5万机组的小型电厂为例， 一个价值4000元的卡件 损坏而导致停机停产的话，企业一天的损失就要数以10万计，或者更多。因 此对DCS系统使用的卡件按通道分路进行必要的保护，确保DCS系统连续、 稳定、高效的运行，对企业正常的运行和发展，避免不必要的损失起着至关 重要的作用
发明内容
本发明的目的是提供一种对DCS系统使用的卡件进行必要保护的微机集
散控制系统输入/输出过流过压保护模块。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为
一种微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，包括 一次测量设 备连接端和被保护设备卡件连接端，其特征是 一次测量设备连接端的测量 信号工作回路与熔丝管F1连接；测量信号回路中，交流电压正半周经二极管
DK D3，交流电压负半周经二极管D2、 D4构成全波整流电路，被整流后的直 流电压经取样二极管W1取样后，送入三极管VT控制极；三极管VT的集电极 分别与所述的二极管D1、 D2连接，三极管VT的发射极分别与所述的二极管 D3、 D4连接。
根据所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，其特征是
所述的三极管VT的控制极与发射极之间连接有高频滤波电容器Cl。
根据所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，其特征是
所述的测量信号工作回路中并联连接有保护二极管D5。
根据所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，其特征是 所述的测量信号工作回路中连接有限流保护电阻。
本发明微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块(DCS—I/0)在充
分考虑到卡件的各种工作环境、工作目的及系统作用的情况下，专门用来保
护DCS测量系统中各种卡件不受交流或直流过压过流而损坏的保护设备。该 保护模块适用于24VDC正负逻辑电路各通道。不需要另加电源，按正负极， 直接串入24VDC回路中即可。本发明从根本上解决了 DCS系统卡件的先天不 足，本发明可安全有效地对各种通道提供保护。
图1为本发明与一次测量设备和被保护设备卡件连接示意图。 图2为本发明的电路原理图。
具体实施例方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一歩说明
本发明微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块与一次测量设备 和被保护设备卡件连接方法如图1所示，微机集散控制系统输入/输出过流过 压保护模块(DCS-10)连接方法，可按图1的1端、2端"+ ，-"极串联接入到被保护信号电压24V工作回路中即可，接法见图1。 本发明的电路原理图如图2所示，包括 一次测量设备连接端和被保护
设备卡件连接端， 一次测量设备连接端的测量信号工作回路与熔丝管Fl连 接；测量信号回路中，交流电压正半周经二极管D1、 D3，交流电压负半周经 二极管D2、 D4构成全波整流电路，被整流后的直流电压经取样二极管W1取 样后，送入三极管VT控制极；三极管VT的集电极分别与所述的二极管D1、 D2连接，三极管VT的发射极分别与所述的二极管D3、 M连接。
所述的三极管VT的控制极与发射极之间连接有高频滤波电容器Cl。 所述的测量信号工作回路中并联连接有保护二极管D5。 所述的测量信号工作回路中连接有限流保护电阻R1、 R2，限流保护电阻 Rl、 R2两只并联连接。
本发明的工作原理如下
一、 测量信号4一20mA工作回路经熔丝管Fl进入过压过流保护模块，然 后再进入被保护设备。当DC24V工作回路正常时，该保护模块处于守备状态。 信号回路出现过压时，不论是交流电压还是直流电压，该保护模块检测是非 工作电压时，瞬间迅速进入保护状态。进入保护状态后，测量设备信号工作 回路被保护模块短路切断，在切断的瞬间工作回路上的A点和B点的电压不 高于被保护设备正常工作电压。
由于信号回路被该保护模块短路，瞬间内熔丝管F1被熔断，使被保护设 备迅速与非工作有害电压脱离开，因此，测量设备得到有效的安全保护。
二、 工作原理
当有交流电压侵袭测量信号回路时，交流电压正半周经二极管D1、 D3， 负半周经二极管D2、 D4，构成全波整流，被整流后的直流电压在经取样二极 管Wl取样认可后，送入三极管VT控制极(该取样直流电压为Wl反向击穿电 压，可根据实际需要在30-40V之间任选)。三极管VT得到触发后迅速导通， 因三极管VT的导通使直流电压回路被三极管VT短路。因此，测量信号电压 工作回路中熔丝管F1瞬间被熔断，使非工作有害电压与被保护设备迅速脱离 开。
当信号电压DC24V工作回路，受到外部脉冲电压冲击时，脉冲电压高于l 伏时，被保护二极管D5直接短路吸收，保护二极管D5同时起到对交流电压半波短路吸收的作用。因此，在保护过程中保护二极管D5起到重要作用，Rl、 R2为限流保护电阻，功率1/8W， 1000欧姆，2只并联。
Cl为高频滤波电容器，高频滤波电容器C1为防止脉冲信号电压进入三极 管VT控制极，产生误动作而设的滤波电容器。
三、 使用元件的选择
二极管D1—D5， 1N4007. 1A. 1KV。
稳压管Wl. 2CW119. 30—36V;
或2DW13D. 36—40V。
三极管BU406H. BU408. 400V. 7A. 60W;
或2SC4797. 900V8A. 50W。
电容器C1 0.047微法.250V。
保险丝Fl0. 1A-0. 25A速熔型。
四、 使用说明
DCS-10保护模块投入使用方法可按1端2端"+，-"极串联接入到被保 护信号电压24V工作回路中即可，接法见图l。
当仪表失去4-20MA信号时，应首先检查熔丝管Fl是否被熔断，当出现 熔丝管F1被熔断时，这说明已由非工作电压进入信号电压DC24V回路。
这时应查明原因在更换同型号规格的熔丝管，即0. 1A-0.25A, 5X20mm速 熔熔丝管，对温度信号输入保护(模件通道保护)本电路去除保护二极管D5 和限流保护电阻Rl、 R2，把限流保护电阻Rl、 R2两端端直接连接为温度输 入保护，适应热电阻信号、热偶信号。
本模块使用温度+60度至-40度。
五、 DCS-IO保护模块使用范围；
1、 微机.模件(卡件)
4一20mA模拟信号.输入输出(单位为通道)。
2、 24V.DC开关量.输入.输出.(单位为通道)。 24VDC变送器(1151型)(单位为台)。
24V. DC压力变送器(单位为台)。
3、 各种使用0—20mA信号的二次仪表(单位为块)。
4、 各种电动执行器-O-lOmA.输入.输出.信号。 0-20mA.输入.输出.信号。 4-20mA.输入.输出.信号。 六、注明
DCS-10保护模块电路中使用的Fl (即保险管)为速溶型熔丝管，如更换此 管时应严格按要求更换，不得任意改型或加大保险丝容量，否则将烧坏模块和 被保护设备。
DCS-IO保护模块所用的熔丝管规格如下
电流0. 1A-0. 25A速熔型熔丝管。使用熔丝管最大电流不能超过0. 25A， 规格5X20腿。
上面所述的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发 明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域 中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入 本发明的保护范围。
权利要求
1、一种微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，包括一次测量设备连接端和被保护设备卡件连接端，其特征是一次测量设备连接端的测量信号工作回路与熔丝管F1连接；测量信号回路中，交流电压正半周经二极管D1、D3，交流电压负半周经二极管D2、D4构成全波整流电路，被整流后的直流电压经取样二极管W1取样后，送入三极管VT控制极；三极管VT的集电极分别与所述的二极管D1、D2连接，三极管VT的发射极分别与所述的二极管D3、D4连接。
2、 根据权利要求1所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模 块，其特征是所述的三极管VT的控制极与发射极之间连接有高频滤波电容 器C1。
3、 根据权利要求1所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模 块，其特征是所述的测量信号工作回路中并联连接有保护二极管D5。
4、 根据权利要求1所述的微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，其特征是所述的测量信号工作回路中连接有限流保护电阻。
全文摘要
一种微机集散控制系统输入/输出过流过压保护模块，包括一次测量设备连接端和被保护设备卡件连接端，测量信号工作回路与熔丝管F1连接；测量信号回路中，交流电压正半周经二极管D1、D3，交流电压负半周经二极管D2、D4构成全波整流电路，被整流后的直流电压经取样二极管W1取样后，送入三极管VT控制极；三极管VT的集电极分别与所述的二极管D1、D2连接，三极管VT的发射极分别与所述的二极管D3、D4连接。本发明专门用来保护DCS测量系统中各种卡件不受交流或直流过压过流而损坏的保护设备。该保护模块适用于24VDC正负逻辑电路各通道。不需要另加电源，按正负极，直接串入24VDC回路中即可。本发明可安全有效地对各种通道提供保护。
文档编号H02H3/08GK101673928SQ200910018500
公开日2010年3月17日 申请日期2009年9月30日 优先权日2009年9月30日
发明者孔祥召 申请人:滕州亿达华闻煤电化有限公司