一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用plc裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于數(shù)字圖像技術(shù)和數(shù)據(jù)采集控制系統(tǒng)領(lǐng)域，尤其涉及一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用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:(1)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。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的在于提供一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用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，本發(fā)明的技術(shù)方案為:一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用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]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]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。
[0015]優(yōu)選地，進(jìn)一步包括支架，支架包括上蓋和下蓋，所述上蓋和下蓋之間連接有側(cè)板，所述側(cè)板上設(shè)置有若干電路板導(dǎo)軌槽，所述電路板導(dǎo)軌槽上安裝所述電路模塊。
[0016]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。
[0017]優(yōu)選地，所述主控模塊包括第一主Μ⑶，所述第一主MCU連接有第一系統(tǒng)自檢Μ⑶、黑匣子和外部時(shí)鐘，所述第一主Μ⑶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。
[0018]優(yōu)選地，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ADC和傳感器電源控制電路，所述第二主Μ⑶還連接隔離的CAN總線接口、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。
[0019]優(yōu)選地，所述功率平衡模塊包含第三主MCU，所述第三主MCU連接第三系統(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。
[0020]優(yōu)選地，所述功率模塊包括第四主Μ⑶，所述第四主MCU連接第四系統(tǒng)自檢MCU、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
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[0021]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)。
[0022]優(yōu)選地，所述電源管理模塊包含隔離開關(guān)電源。
[0023]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。
[0024]與現(xiàn)有技術(shù)采用的水下通用PLC及其支架相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0025](1)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。
[0026](2)本發(fā)明公開了一種模塊化的水下艙體支架，按標(biāo)準(zhǔn)尺寸設(shè)計(jì)的電路通過(guò)支架上的導(dǎo)軌裝入支架中，并通過(guò)接插件跟支架背部的線路連接。每一塊電路均是獨(dú)立的模塊，可以方便的拆裝、更換與擴(kuò)展。整個(gè)艙體內(nèi)部電路的走線均集中在支架背部，避免了混亂的走線對(duì)電路安裝和系統(tǒng)性能的影響。
[0027](3)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。
[0028](4)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】
[0029]圖1為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的系統(tǒng)原理框圖。
[0030]圖2為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的主控模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0031]圖3為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的信號(hào)采集模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0032]圖4為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的功率平衡模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0033]圖5為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的功率模塊電路結(jié)構(gòu)圖。
[0034]圖6為本發(fā)明實(shí)施例的一種具備高清視頻傳輸通道的水下通用PLC裝置的支架的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0035]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ADC; 301-第三主MCU; 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MCU; 402-第四系統(tǒng)自檢MCU; 403-固態(tài)繼電器;8