一种智能自动化电源

1.一种智能自动化电源，用于对一个或多个终端设备供电，所述终端设备通过电力线连接所述智能自动化电源，其特征在于，所述智能自动化电源包括开关电源模块、中央处理模块、系统总线和终端通信模块，其中
所述系统总线分别与所述开关电源模块、所述中央处理模块和所述终端通信模块通信连接，用于所述中央处理模块与所述开关电源模块之间、所述中央处理模块与所述终端通信模块之间的信息传输通道；
所述终端通信模块与所述终端设备通信连接，用于采集所述终端设备的设备编号及用电功率信息或与所述终端设备进行信息交换；
所述中央处理模块用于对输出功率进行优化控制；接收所述终端通信模块所提供的数据信息并作出相应逻辑控制和处理；以及对所述终端设备发出各种控制指令；
所述终端设备为智能自动化终端设备，所述智能自动化终端设备包括集成于一体的检测/执行终端、转换器模块、智能控制模块和网络通信模块，其中所述检测/执行终端包括与所述转换器模块分别通信连接的检测元件和/或执行部件，用于现场设备信息的检测或调整，并发送或接收用于检测或执行的物理信号；所述转换器模块与所述智能控制模块通信连接，用于接收所述检测元件所发送的物理信号、将物理信号转换为数字信号并将其传输给所述智能控制模块，或接收所述智能控制模块所传输的数字信号后将数字信号转换为模拟信号并将其发送给所述执行部件；所述网络通信模块分别与所述智能控制模块、所述终端通信模块通信连接，用于所述智能控制模块与所述终端通信模块之间的通信和数据交换通道；所述智能控制模块用于接收所述转换器模块发送的数字信号并进行相应的数据处理或将控制信息发送给所述转换器模块进行信号转换并进行相应控制，所述智能控制模块还根据预设的条件进行简单的逻辑判断和控制，所述智能控制模块还将处理信息进行存储并经过适当的协议栈转换后通过所述网络通信模块与所述终端通信模块进行数据交换；
所述智能自动化终端设备的智能控制模块包括微控制器、可擦写存储器及保存在所述可擦写存储器中的系统固件和配置参数，所述微控制器可依据所述系统固件和元件特性参数进行线性化运算和校正，以及量程变换运算；可依据所述系统固件所定义的网络通信协议栈将数据打包或解包以便与外部信息网络进行网络通信；可对接收的信息进行逻辑判断和控制处理；可根据所设定的频次参数、特性参数和诊断数据对所述检测元件或执行部件进行故障诊断和分析；还可将接收到的数据、配置参数、处理结果各种信息存储于所述可擦写存储器中；
所述检测元件包括压力传感器、温湿度传感器、气体传感器、流量传感器、速度传感器、加速度传感器、光电传感器或检测仪表中的一种或多种。
2.根据权利要求1所述的智能自动化电源，其特征在于，所述终端通信模块为电力线通信模块即PLC模块或RS485通信模块或以太网通信模块。
3.根据权利要求1所述的智能自动化电源，其特征在于，所述智能自动化电源还包括网关，所述中央处理模块通过网关与上位机或平行网络之间进行网络通信。
4.根据权利要求1所述的智能自动化电源，其特征在于，所述转换器模块包括用于接收模拟信号输入的放大器和模-数转换器单元、用于输出模拟信号的数-模转换器和驱动器单元和用于开关量输入输出的通用输入输出单元中的一种、两种或三种的组合。
5.根据权利要求1所述的智能自动化电源，其特征在于，所述执行部件包括调节阀或控制阀或控制开关或声光报警器中的一种或数种。
6.根据权利要求1所述的智能自动化电源，其特征在于，所述智能自动化终端设备还包括供电控制模块。
7.根据权利要求4-6任一所述的智能自动化电源，其特征在于，所述终端通信模块与所述智能自动化终端设备的网络通信模块的网络通信协议相匹配。
8.根据权利要求4-6任一所述的智能自动化电源，其特征在于，智能自动化电源还包括网络通信网关，用于与外部信息网络进行通信。
9.根据权利要求4-6任一所述的智能自动化电源，其特征在于，智能自动化电源还包括人机界面。

一种智能自动化电源\n技术领域\n[0001] 本发明涉及自动化领域，特别涉及一种一体式可以优化控制输出功率的智能自动化电源。\n背景技术\n[0002] 现有的自动化网络中的开关电源往往只承担着供电的功能，对连接在该开关电源上的各类终端设备提供电力。由于电源本身不具备有智能，只能单纯的输出电力，当连接于其上的终端设备负荷增加或发生电气故障时，开关电源无法对用电情况作出判断，依旧保持供电的功能，可能会造成开关电源超负荷输出造成损坏，用电设备的进一步损坏，甚至可能因为供电线路超负荷过热而导致火灾。自动化控制网络也无法及时对现场的电源使用情况作出判断。\n发明内容\n[0003] 为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种智能自动化电源，可以优化控制开关电源的输出功率，还可以接收终端通信模块所提供的数据信息并作出相应逻辑处理和控制；同时对所连接的终端设备发出各种控制指令。\n[0004] 为达到上述目的，本发明的技术方案如下：一种智能自动化电源，用于对一个或多个终端设备供电，所述终端设备通过电力线连接所述智能自动化电源，所述智能自动化电源包括开关电源模块、中央处理模块、系统总线和终端通信模块，其中\n[0005] 所述系统总线分别与所述开关电源模块、所述中央处理模块和所述终端通信模块通信连接，用于所述中央处理模块与所述开关电源模块之间、所述中央处理模块与所述终端通信模块之间的信息传输通道；\n[0006] 所述终端通信模块与所述终端设备通信连接，用于采集所述终端设备的设备编号及用电功率等信息或与所述终端设备进行信息交换；\n[0007] 所述中央处理模块用于对输出功率进行优化控制；接收所述终端通信模块所提供的数据信息并作出相应逻辑控制和处理；以及对所述终端设备发出各种控制指令。\n[0008] 优选的，所述终端通信模块为电力线通信模块即PLC模块或RS485通信模块或以太网通信模块。\n[0009] 优选的，所述智能自动化电源还包括网关，所述中央处理模块通过网关与上位机或平行网络之间进行网络通信。\n[0010] 优选的，所述终端设备为智能自动化终端设备，所述智能自动化终端设备包括集成于一体的检测/执行终端、转换器模块、智能控制模块和网络通信模块，其中所述检测/执行终端包括与所述转换器模块分别通信连接的检测元件和/或执行部件，用于现场设备信息的检测或调整，并发送或接收用于检测或执行的物理信号；所述转换器模块与所述智能控制模块通信连接，用于接收所述检测元件所发送的物理信号、将物理信号转换为数字信号并将其传输给所述智能控制模块，或接收所述智能控制模块所传输的数字信号后将数字信号转换为模拟信号并将其发送给所述执行部件；所述网络通信模块分别与所述智能控制模块、所述终端通信模块通信连接，用于所述智能控制模块与所述终端通信模块之间的通信和数据交换通道；所述智能控制模块用于接收所述转换器模块发送的数字信号并进行相应的数据处理或将控制信息发送给所述转换器模块进行信号转换并进行相应控制，所述智能控制模块还根据预设的条件进行简单的逻辑判断和控制，所述智能控制模块还将处理信息进行存储并经过适当的协议栈转换后通过所述网络通信模块与所述终端通信模块进行数据交换。\n[0011] 优选的，所述智能自动化终端设备的智能控制模块包括微控制器、可擦写存储器及保存在所述可擦写存储器中的系统固件和配置参数，所述微控制器可依据所述系统固件和元件特性参数进行线性化运算和校正，以及量程变换运算；可依据所述系统固件所定义的网络通信协议栈将数据打包或解包以便与外部信息网络进行网络通信；可对接收的信息进行逻辑判断和控制处理；可根据所设定的频次参数、特性参数和诊断数据对所述检测元件或执行部件进行故障诊断和分析；还可将接收到的数据、配置参数、处理结果等各种信息存储于所述可擦写存储器中。\n[0012] 优选的，所述转换器模块包括用于接收模拟信号输入的放大器和模-数转换器单元、用于输出模拟信号的数-模转换器和驱动器单元和用于开关量输入输出的通用输入输出单元中的一种、两种或三种的组合。\n[0013] 优选的，所述检测元件包括压力传感器、温湿度传感器、气体传感器、流量传感器、速度传感器、加速度传感器、光电传感器或检测仪表中的一种或多种。\n[0014] 优选的，所述执行部件包括调节阀或控制阀或控制开关或声光报警器中的一种或数种。\n[0015] 优选的，所述智能自动化终端设备还包括供电控制模块。\n[0016] 优选的，所述终端通信模块与所述智能自动化终端设备的网络通信模块的网络通信协议相匹配。\n[0017] 优选的，智能自动化电源还包括网络通信网关，用于与外部信息网络进行通信。\n[0018] 优选的，智能自动化电源还包括人机界面。\n[0019] 采用以上技术方案的有益效果是：通过集成设计，将终端通信模块、中央处理模块与开关电源模块集成在一起，终端通信模块与连接于同一开关电源上的终端设备进行通信，获取终端设备的配置信息并将该信息传输给中央处理模块；中央处理模块根据收到的信息进行开关电源的输出功率优化调整，提高了现场管理自动化。\n附图说明\n[0020] 为了更清楚地说明本发明实施例技术中的技术方案，下面将对实施例技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。\n[0021] 图1为本发明一种智能自动化电源的实施例1的结构原理框图；\n[0022] 图2为本发明一种智能自动化电源的实施例2的结构原理框图；\n[0023] 图3为本发明一种智能自动化电源的实施例3的结构原理框图；\n[0024] 图4为本发明一种智能自动化电源的实施例3中的的智能压力传感器的结构原理框图；\n[0025] 图5为本发明一种智能自动化电源的实施例4的结构原理框图；\n[0026] 图6为本发明一种智能自动化电源的实施例5的结构原理框图。\n具体实施方式\n[0027] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。\n[0028] 实施例1\n[0029] 如图1所示，一种智能自动化电源，通过直流供电线连接有温度计和液位计。智能自动化电源包括集成化的开关电源模块、中央处理模块、人机交互界面和蜂鸣器，开关电源模块、人机交互界面和蜂鸣器都通过内部数据总线与中央处理模块通信连接。中央处理模块内设有闪存芯片，由于温度计和液位计没有智能功能，需要预先通过人机交互界面将温度计和液位计的设备配置信息写入中央处理模块的闪存，通电后中央处理模块根据闪存内的配置信息进行输出功率优化调整，使智能自动化电源输出与温度计和液位计相匹配的功率。\n[0030] 当在智能自动化电源所供电的线路上再增加一个温度计时，由于此时供电线路上的负载增加，开关电源所输出的功率不足，中央处理模块接收到实际输出功率与设定输出功率不匹配的信息，会发出蜂鸣器报警的控制指令，来提醒现场作业人员该智能自动化电源的输出功率与现场的负载不匹配。现场作业人员需要将后来接入的温度计的设备配置信息写入中央处理模块的闪存后，智能自动化电源才能按照中央处理模块所优化调整后的输出功率进行输出。本智能自动化电源也可以设置成在发现负载不匹配程度超过一定限度后自动切断开关电源的输出并报警，直到现场作业人员采取合适措施后才开始正常恢复供电。\n[0031] 实施例2\n[0032] 其余与实施例1相同，不同之处在于，如图2所示，智能自动化电源连接有以太网网关，中央处理模块可以通过光纤向连接在以太网络中的上位机报告本开关电源所连接的各负载设备配置信息和本开关电源的现场工作执行状态。或根据接收到的上位机传送来的用户指令来调整输出功率等相应设置工作。用户也可以通过上位机来直接将所接终端的配置信息写入中央处理模块的闪存中，而不必到现场使用人机交互界面。\n[0033] 实施例3\n[0034] 如图3-4所示，一种智能自动化电源，通过直流供电线连接有智能压力传感器。智能自动化电源包括集成化的开关电源模块、RS485终端通信模块、中央处理模块、人机界面和蜂鸣器。开关电源模块、RS485终端通信模块、人机界面和蜂鸣器都通过内部数据总线与中央处理模块通信连接。\n[0035] 智能压力传感器包括集成于一体的压力传感器、智能控制模块和RS485网络通信模块，智能压力传感器可在短距离内通过转换器模块进行模-数转换，并进行简单逻辑判断或运算，同时利用RS485网络通信模块与智能自动化电源的RS485终端通信模块进行信息交换。智能自动化电源的终端通信模块与智能压力传感器中的网络通信模块通过RS485串行通信总线连接，并采用Modbus-RTU通信协议来通信，用于采集智能压力传感器的设备编号及用电功率等信息或与智能压力传感器进行信息交换。智能自动化电源通电后以预先设定的输出功率向线路供电。智能压力传感器通过RS485串行通信总线向智能自动化电源介绍自己，如设备编号、用电功率及类别等信息。智能自动化电源的中央处理模块接收到智能压力传感器的自我介绍信息后和智能压力传感器建立联系，登记智能压力传感器配置信息。\n中央处理模块根据智能压力传感器的电力供应需求，发出控制信号给开关电源模块，将开关电源的输出功率优化调整到合理程度。同时中央处理模块和智能压力传感器核对配置信息，自动相互更新最新配置。\n[0036] 智能压力传感器开始根据自己的配置指示自动上报检测数据，中央处理模块根据内置程序对接收到的压力数据进行处理，并将收到的数据和处理结果存储在闪存芯片中。\n[0037] 中央处理模块可以按自己的设定进行自检，同时开关电源模块上所下挂的智能压力传感器也会根据其智能控制模块内的系统固件进行自检并将自检数据通过RS485串行通信总线上报中央处理模块，中央处理模块会将开关电源的自检数据和下挂的智能压力传感器的自检数据存储在闪存芯片中。\n[0038] 当开关电源所连接的智能压力传感器内部配件出现电器故障或元件损坏，开关电源的负荷增加，中央处理模块可通过和之前计算好的输出功率数据进行比较作出判断，超过一定限度后通过设置于智能自动化电源外壳上的显示装置显示出来，同时控制蜂鸣器报警来提示现场作业人员及时检查和更换。\n[0039] 实施例4\n[0040] 如图5所示，一种智能自动化电源，通过直流供电线连接有智能温度计、智能调节阀和智能流量计。智能自动化电源包括集成化的开关电源模块、终端通信模块、中央处理模块、人机界面和蜂鸣器，开关电源模块、终端通信模块、人机界面和蜂鸣器都通过内部数据总线与中央处理模块通信连接。\n[0041] 智能温度计包括集成于一体的热电阻、第一智能控制模块和第一网络通信模块，智能调节阀包括集成于一体的调节阀、第二智能控制模块和第二网络通信模块，智能流量计包括集成于一体的流量计、第三智能控制模块和第三网络通信模块，智能温度计、智能调节阀和智能流量计都可在短距离内进行数-模或模-数转换，并进行简单逻辑判断或运算，同时利用电力线通信技术与外部进行信息交换。智能自动化电源的终端通信模块与第一网络通信模块、第二网络通信模块和第三网络通信模块均为PLC模块，并采用IP协议通信，这样中央处理模块就可以直接利用电力线采集智能温度计、智能调节阀和智能流量计的设备编号及用电功率等配置信息或与智能温度计、智能调节阀和智能流量计进行信息交换。\n[0042] 智能自动化电源通电后以预先设定的输出功率向线路供电。智能温度计、智能调节阀和智能流量计用IP协议通过PLC模块向直流供电线加载载波信号以便向智能自动化电源介绍自己，如设备编号、IP地址、用电功率及类别等信息。智能自动化电源的PLC模块接收到直流供电线上的载波信号并将其解调为IP数据包，中央处理模块接收到IP数据包中包含的自我介绍信息后和智能温度计、智能调节阀和智能流量计建立联系，登记智能温度计、智能调节阀和智能流量计的配置信息。中央处理模块计算出智能温度计、智能调节阀和智能流量计的电力需求总量，发出控制信号给开关电源，将开关电源的输出功率优化调整到合理程度。同时中央处理模块和智能温度计、智能调节阀和智能流量计核对配置信息，自动相互更新最新配置。\n[0043] 智能温度计和智能流量计开始根据自己的配置指示自动上报检测数据，智能调节阀根据自己的配置指示自动上报当前阀门开度。中央处理模块根据内置程序对接收到的温度和流量数据进行处理，同时根据用户设定的温度和流量到达指示发出调节指令给调节阀。中央处理模块还将收到的检测数据和处理结果以及调节阀执行机构的执行情况存储在闪存芯片中。\n[0044] 中央处理模块可以按自己的设定对智能自动化电源进行自检，同时开关电源上所下挂的智能温度计、智能调节阀和智能流量计也会根据各自内部的第一智能控制模块、第二智能控制模块和第三智能控制模块内的系统固件进行自检并将自检数据上报中央处理模块，中央处理模块会将智能自动化电源的自检数据和下挂的各智能终端的自检数据存储在闪存芯片中。\n[0045] 当开关电源所连接的智能温度计或智能调节阀或智能流量计内部配件出现电器故障或元件损坏，开关电源的负荷增加，中央处理模块可通过和之前计算好的总输出功率数据进行对比来判断，超过一定限度后通过设置于智能自动化电源外壳上的显示装置显示出来，同时控制蜂鸣器报警来提示现场作业人员及时检查和更换。\n[0046] 实施例5\n[0047] 其余与实施例4相同，不同之处在于，如图6所示，智能自动化电源还包括以太网网关，智能自动化电源采用IP协议与以太网通信。另外该智能自动化电源所下挂的智能温度计、智能调节阀和智能流量计还包括供电控制模块。\n[0048] 中央处理模块可根据从以太网关传送来的用户指令执行相应工作，例如要求整条直流供电线路及下挂的各智能终端自检或要求某一智能终端设备上报当前测量数据或执行状态；还可以将以太网下发的配置参数甚至是处理逻辑进一步下发到各智能终端设备进行调整，完全实现了自动化控制网络管理自动化。如果下挂的智能温度计、智能调节阀和智能流量计因为内部配件出现电器故障或元件损坏，其包含的供电控制模块将能检测到电力消耗的异常，会立刻通过终端通信模块向中央处理模块报告，而开关电源的负荷增加，也会使得中央处理模块得到警告信息。综合这些信息，中央处理模块可以根据用户预先设定的故障处理逻辑自动采取合适的措施，例如通过现场蜂鸣器发出警报、发出关闭指令给电力消耗超过临界状态的某个终端要求其主动关闭自己、通过以太网关上报信息等。\n[0049] 在上述实施例中，传输中的IP数据包可以通过双绞线或光纤送到以太网中，最终包含有测量或控制信息的该IP数据包可以到达在同一局域网中的服务器中，甚至通过IP路由被传送到任何合适的地方。由于集成了IP协议栈，每个智能自动化终端设备都可通过IP地址直接访问到。只需在这些智能自动化终端设备所在的供电线路上采用本案例所示的智能自动化电源，自动化系统的设计、开发、管理人员在其所熟悉的办公自动化网络环境中就可以直接使用IP地址来访问这些智能自动化终端设备。这样，大量通用IT系统的开发人员不需要额外的学习就能使用他们所熟悉的技术来设计开发基于这样的终端设备的自动化控制系统网络了。\n[0050] 采用以上技术方案的有益效果是：通过集成设计，将终端通信模块、中央处理模块与开关电源模块集成在一起，终端通信模块与连接于同一开关电源上终端设备进行通信，获取终端设备的配置信息并将该信息传输给中央处理模块；中央处理模块根据收到的信息进行开关电源的输出功率优化调整，提高了自动化控制网络管理自动化。同时由于终端设备均已智能化，中央处理模块可以接收终端通信模块所提供的数据信息并作出相应逻辑控制和处理；同时对所连接的终端设备发出各种控制指令。\n[0051] 对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。\n对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。