接线端子板DI保护电路的制作方法

接线端子板di保护电路
技术领域
1.本实用新型涉及电气电路技术领域，具体为一种接线端子板di保护电路。


背景技术：

2.微电子技术的发展，plc、dcs控制系统技术得到迅猛的发展和大规模的应用，常规仪表及单元控制仪表的功能被各种高度集成的控制系统所代替，让工业装置可以实现更加灵活的控制方案。
3.大量的过程信号进入控制室后，先进入端子柜、集电器柜、安全栅柜，经由上万个分立电气元件和单元仪表组成的信号转换装置（包含接线端子、安全栅、隔离器、继电器、保险、开关、指示灯等）进行供配电、信号转换、驱动放大后与dcs系统相连，十几万根导线用于元器件之间连接，组成过程信号的传输系统。
4.目前控制系统集成方案中，主要存在两种模式：一是导轨式安装方式的分立方案，采用导线将仪表、继电器、端子、保险、开关等元器件连接在一起；二是一体化方案，采用一体化设计的模块化接线端子板，外部信号进入接线模块后进行转换，通过接插件和专用线束集中引入控制系统卡件。
5.分立方案一，系统中含有数万个接点和导线，故障维修时只要找到故障元件并进行更换即可，对周边回路影响较小，配件成本低。但大量接点会导致较高的接触不良等故障，装置运行稳定性差。检修时测量信号必须拆线串入电流表，拆错线的失误易引发较大事故，检修风险较高；
6.一体化方案二是分立方案的升级版，近年来在国内外dcs控制系统中开始大幅度应用。该方案将接线端子、安全栅、隔离器、继电器、保险、开关、指示灯等元器件集成在一起，方便拔插和更换，减少了连接导线和接点，提高了系统运行稳定性。
7.一体化接线方案中，信号在封闭的高密度的pcb板、接插件和线束内进行传输，导体全部被塑胶包裹，在某个通道或元器件发生故障时，无法对该通道或元器件进行单独检测，无法排查准确故障点，只能采用整体更换部件的方法排除故障。由于一个接线端子板含有若干个测控回路，单个回路发生故障时，如需更换部件，将使同一端子板上的多个回路同时停用，对生产装置的运行影响较大，维修成本较高。
8.装置和系统规模的扩大带来更多的风险，部分测点参与自动调节甚至连锁保护，维修过程的误拆、误碰或停机处理不当有可能造成严重的生产及设备事故。装置的不断改造使得现场实际线路与图纸发生较大变化，为维修工作查找故障源带来极大不便，检修风险越来越大。


技术实现要素：

9.本实用新型为了弥补现有技术的不足，提供了一种结构简单、使用方便的接线端子板di保护电路。
10.本实用新型是通过如下技术方案实现的：
11.本实用新型的接线端子板di保护电路，其特征在于：采用信号自恢复保险，串接在信号端子正端b和内侧信号引脚正端之间；在内侧信号引脚正端和信号引脚负端之间，连接有限压元件压敏电阻；在直流电源正端与供电端子正端a之间串入一个供电自恢复保险；直流电源负端与供电端子负端c和内侧信号引脚负端并接。
12.在信号自恢复保险和信号引脚正端之间，串联有无极性发光二极管，用于回路信号指示，无极性发光二极管并联一个电阻，并联的电阻用于无极性发光二极管烧断时维持正常信号电流通过。
13.直流电源正端经过供电自恢复保险引至供电端子正端a，通过外部导线引至开关供电正端，开关返回电流信号经过导线引至信号端子正端b，经过信号自恢复保险引至内部信号引脚正端，开关信号负端通过导线引至供电端子负端c，经过内部覆铜引至内部信号引脚负端和直流电源负端，内部信号引脚正端和信号引脚负端之间并接有压敏电阻。
14.采用16通道数字非隔离接线端子板时，能够在供电端子正端a、信号端子正端b、供电端子负端c接入16块数字输入型信号元件，用于对16直流开关信号进行传输；内侧接口，使用配套的接插件和线束将信号引入dcs的16通道数字卡件；电源端子，供电自恢复保险，用于给开关供电；整个端子板由pcb板和壳体安装构成，板上还有测试口；从现场仪表输出的信号经pcb板上的端子、接插件、覆铜、内侧接口送出，经过线束传输到dcs卡件，全部信号在密闭系统中传输。
15.数字量非隔离接线端子板外部接线结构，共含有3种接线端子即供电端子正端a、信号端子正端b、供电端子负端c，干接点信号元件接在端子ab之间，电平信号元件接在端子bc之间，3线制开关接在端子abc之间，每个通道只能接一种信号，但信号形式不限，干接点、3线制开关或电平信号均可。
16.本实用新型的有益效果是，该电路可以有效排除线路故障及误操作导致的系统伤害，避免了检修过程中的误拆、误触风险，大幅度减少检修事故，降低了对维修人员的技术要求，彻底解决了一体化接线模块的使用难题。
17.本实用新型的电路，利用压敏电阻超过门槛电压成低阻抗的原理，产生动作电流，迅速激活保险动作。通过对工业应用中使用过程常见故障的分析和总结，找出产生故障的根本原因，并通过技术手段抑制故障的发生；确保后续电路承受的故障残压在可控范围之内；采用了自恢复元件，故障消除后无需更换备件。
18.本实用新型就是为了解决因线路故障或误操作导致的一体化接线端子板的损害问题，通过在端子板上安装一种保护电路，并且使用了参数匹配技术，将端子板上的过程电流、电压信号限制在容许范围，减少危险电压对精密元器件的损害。
附图说明
19.附图为本实用新型的结构示意图。图1为di保护电路原理图。图2接线端子板示例，图3数字信号端子接线原理图。
20.图1中： 1-信号自恢复保险，2-压敏电阻，3-供电自恢复保险，4-供电端子正端a， 5-信号端子正端b，6-供电端子负端c，7-信号引脚正端，8-信号引脚负端，9-直流电源正端，10-直流电源负端。
21.图2中，11-安装壳体，12-pcb板，13-内侧接口（包括图1内7-信号引脚正端，8-信号
引脚负端）， 16-供电端子（相当于图1内9-直流电源正端，10-直流电源负端），17-测试口，3-供电自恢复保险，4-供电端子正端a， 5-信号端子正端b，6-供电端子负端c。
22.图3中，4-供电端子正端a， 5-信号端子正端b，6-供电端子负端c，22-干接点信号元件，23-电平信号元件，24-3线制开关。
具体实施方式
23.附图为本实用新型的一种具体实施例。
24.本专利所指的保护电路包含以下部分：（图1）
25.采用特殊定制的电流型信号自恢复保险1 ptc元件，串接在信号端子正端b 5和内侧信号引脚正端7（示例）之间，在内侧信号引脚正端7和信号引脚负端8之间，并接有限压元件压敏电阻2。
26.在直流电源正端9与供电端子正端a 4之间串入一个供电自恢复保险3，直流电源负端10与供电端子负端c 6和内侧信号引脚负端8并接。
27.本电路中数字信号正常范围为30v以下，当信号在30v以下时，并入的保护元件压敏电阻2和串入的信号自恢复保险1未发生动作，其漏电流不超过允许范围，对正常信号没有影响。
28.当因为线路故障及误操作原因，信号端子正端b 5串入危险电压时，信号超出56v时，并联在信号引脚正端7和信号引脚负端8之间的压敏电阻被击穿，阻抗大幅度降低，产生较大的对地电流，激发信号自恢复保险1快速发热，内阻急剧升高，信号侧信号引脚正端7和信号引脚负端8之间的电压被限制在56v以下，达到限流限压目的。
29.根据查阅后续接驳的dcs系统di卡件资料及计算得知，信号电压保持在56v以下且持续时间不超过3-5秒，信号回路不会受到损害。
30.在信号自恢复保险1和信号引脚正端7之间，串联有无极性发光二极管l，用于回路信号指示，无极性发光二极管并联一个电阻r，并联的电阻用于无极性发光二极管烧断时维持正常信号电流通过。
31.无极性发光二极管，相当于两个发光二极管反向并联，对电流方向没要求，不管正向还是反向信号都能点亮，用于回路信号指示；并联的电阻用于二极管烧断时维持正常信号电流通过。发光二极管串入数字回路是常规做法，但由于发光管有方向，所以使用无极性二极管适应两种信号；发光管属于高风险元件，回路过流可能烧断，所以加了备用旁通电阻。
32.直流电源正端9经过供电自恢复保险3引至供电端子正端a 4，通过外部导线引至开关供电正端，开关返回电流信号经过导线引至信号端子正端b 5，经过信号自恢复保险1引至内部信号引脚正端7，开关信号负端通过导线引至供电端子负端c 6，经过内部覆铜引至内部信号引脚负端8和直流电源负端10，内部信号引脚正端7和信号引脚负端8之间并接有压敏电阻2。
33.图2中，该案例为一块普通16通道数字非隔离接线端子板，端子板可以在接线端子a 4、端子b 5、端子c 6接入16块数字输入型信号，用于对16直流开关信号进行传输。内侧接口13，使用配套的专用接插件和线束将信号引入dcs的16通道数字卡件。电源端子16，供电自恢复保险3，用于给开关供电。整个端子板由pcb板12和壳体11安装构成，板上还有测试口
17。
34.从现场仪表输出的信号经pcb板12上的端子、接插件、覆铜、内侧接口13送出，经过专用线束传输到dcs卡件，全部信号在密闭系统中传输。保护电路安装在板的内部。
35.测试接口17是与外部手持终端连接，用于检测信号。压敏电阻2，供电自恢复保险3，无极性发光二极管l及其并联电阻r，在pcb板背面，正面布置图上看不到。
36.当出现误操作导致危险交流电压串入，信号异常时，高压信号经过保护电路进行限压，使得内部接口13上不会出现异常电压，达到保护系统的目的。
37.图3中，本案例是一个数字量板外部接线方法示例，共含有3种接线端子a 4、端子b 5、端子c 6，干接点信号22接在端子ab之间，电平信号23接在端子bc之间，3线制开关24接在端子abc之间，每个通道只能接一种信号，但信号形式不限，干接点、3线制开关或电平信号均可。
38.工业生产中，在使用干接点22、电平信号23时，特别是用于数字信号隔离时，信号端子b极易引入交流ac220v电压，导致危险电压从b串入ch+，进入dcs信号通道，形成对系统的伤害。
39.plc、dcs控制系统技术行业急需提升接线端子板的可靠性和抗风险能力，从而减少集成化对系统的负面影响，减少误操作带来的额外故障和永久性损伤，保障正常生产的维续。
40.控制系统中的数字量输入信号有干接点、三线制开关和直流电平三种形式，各家dcs控制系统的标准都有所区别。干接点信号大量来自于电气系统，串入交流信号的风险非常高。
41.本实用新型就是通过总结各种信号及各种控制系统的共性特点，研究维修过程中故障的形成原因，找出共性特点，兼顾各种信号和各种系统的需要，设计的一种通用接口保护电路。

技术特征：
1.一种接线端子板di保护电路，其特征在于：采用信号自恢复保险（1），串接在信号端子正端b（5）和内侧信号引脚正端（7）之间，在内侧信号引脚正端（7）和信号引脚负端（8）之间，连接有限压元件压敏电阻（2）；在直流电源正端（9）与供电端子正端a（4）之间串入一个供电自恢复保险（3）；直流电源负端（10）与供电端子负端c（6）和内侧信号引脚负端（8）并接。2.根据权利要求1所述的接线端子板di保护电路，其特征在于：在信号自恢复保险（1）和信号引脚正端（7）之间，串联有无极性发光二极管（l），用于回路信号指示，无极性发光二极管并联一个电阻（r），并联的电阻用于无极性发光二极管烧断时维持正常信号电流通过。3.根据权利要求1或2所述的接线端子板di保护电路，其特征在于：直流电源正端（9）经过供电自恢复保险（3）引至供电端子正端a（4），通过外部导线引至开关供电正端，开关返回电流信号经过导线引至信号端子正端b（5），经过信号自恢复保险（1）引至内部信号引脚正端（7），开关信号负端通过导线引至供电端子负端c（6），经过内部覆铜引至内部信号引脚负端（8）和直流电源负端（10），内部信号引脚正端（7）和信号引脚负端（8）之间并接有压敏电阻（2）。4.根据权利要求1或2所述的接线端子板di保护电路，其特征在于：采用16通道数字非隔离接线端子板时，能够在供电端子正端a（4）、信号端子正端b（5）、供电端子负端c（6），接入16块数字输入型信号元件，用于对16直流开关信号进行传输；内侧接口（13），使用配套的接插件和线束将信号引入dcs的16通道数字卡件；电源端子（16），供电自恢复保险（3），用于给开关供电；整个接线端子板采用pcb板(12)和壳体（11）安装构成，接线端子板上还有测试口（17）；从现场仪表输出的信号经pcb板（12）上的端子、接插件、覆铜、内侧接口（13）送出，经过线束传输到dcs卡件，全部信号在密闭系统中传输。5.根据权利要求1或2所述的接线端子板di保护电路，其特征在于：数字量非隔离接线端子板外部接线结构，共含有3种接线端子即供电端子正端a（4）、信号端子正端b（5）、供电端子负端c（6），干接点信号元件（22）接在端子ab之间，电平信号元件（23）接在端子bc之间，3线制开关（24）接在端子abc之间，每个通道只能接一种信号，但信号形式不限，干接点、3线制开关或电平信号均能使用。

技术总结
本实用新型的接线端子板DI保护电路，其特征在于：采用信号自恢复保险，串接在信号端子正端B和内侧信号引脚正端之间，在内侧信号引脚正端和信号引脚负端之间，连接有限压元件压敏电阻；在供电电源正端引脚与供电端子正端A之间串入一个供电自恢复保险；供电电源负端引脚与供电端子负端C和内侧信号引脚负端并接。本实用新型的有益效果的，该电路可以有效排除线路故障及误操作导致的系统伤害，避免了检修过程中的误拆、误触风险，大幅度减少检修事故，降低了对维修人员的技术要求，彻底解决了一体化接线模块的使用难题。化接线模块的使用难题。化接线模块的使用难题。


技术研发人员：毕义正 吴秀明 宋伟 刘海彬 王震
受保护的技术使用者：滨州新大新机电科技有限公司
技术研发日：2022.07.31
技术公布日：2023/1/6