申请/专利权人：煤科集团沈阳研究院有限公司

申请日：2017-06-20

公开（公告）日：2024-04-26

公开（公告）号：CN107272915B

主分类号：G06F3/02

分类号：G06F3/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.26#授权;2017.11.17#实质审查的生效;2017.10.20#公开

摘要：一种智能本安通信键盘装置，其特征在于：所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯，按钮面板，后盖板，敞口支架；其中：机芯包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路；机芯安装在按钮面板和后盖板之间，敞口支架安装在后盖板下面。本发明的优点：直接将多个开关与此装置共地后，每个开关在直接可与此装置相连接，此装置工作时将采集的开关量通过光耦隔离，以两线方式将开关数据传给远处的PLC，不必再扩展更多的PLC的IO模块，也无需再接大量的线，由于不用接光耦开关量隔离板，也为箱体节省了大量空间，只需要两根信号线既可以与主站进行按键通讯，且按键数量可扩展，提高了系统稳定性且容易检修。

主权项：1.一种智能本安通信键盘装置，其特征在于：所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯（1），按钮面板（2），后盖板（3），敞口支架（4）；其中：机芯（1）包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路；机芯（1）安装在按钮面板（2）和后盖板（3）之间，敞口支架（4）安装在后盖板（3）下面；所述的单片机最小系统包括：晶振电路、复位电路、仿真下载电路及MCU核心；键盘电路包括按键指示、端口上拉下拉、按键消抖三个部分，多个按键与所述智能本安通信键盘装置共地后将另一个引脚分别引出一根线与所述智能本安通信键盘装置的输入端口进行连接；485隔离及状态指示电路，实现本安按键值经过单片机串口后，将本安按键值采用MODBUS协议传输经过光耦隔离后转换成两线串口数据传输到PLC中；根据实际情况，所述智能本安通信键盘装置既能作为主机也能作为从机。

全文数据：一种智能本安通信键盘装置技术领域[0001]本发明涉及工业人机交互设备领域，特别涉及了一种智能本安通信键盘装置。背景技术[0002]目前大部分工业DCS系统如顶管掘进机、盾构机等的人机交互多采用触摸屏或者按键经过光耦隔离直接和系统内的PLC的10端口进行相连接。很多情况下人机交互操作窗口与PLC相聚较远，按键接入到PLC中如果是本安信号，还需要再次加入光耦隔离板将本安信号转成非安的开关量信号再与PLC相连接，接线量极大，增加了大量的设备故障点。当工况环境比较恶劣时，人手沾满了油渍灰尘情况下，很难对触摸屏进行灵活的人机交互操作，为安全带来隐患;按键与PLC经过本安非安隔离板与PLC相连接的方式每个按键都需要一条很长的线缆和远处的PLC进行连接，先要连接到光耦隔离版然后再与PLC的10口相连接，其线路数量大、断线、虚连等问题经常出现，容易造成各种接线隐患且测试、换线等都为安全生产带来很大的不便。由于按键较多，需要扩展多个PLC的10模块，从而也增加了设备成本。发明内容[0003]本发明的目的是为了克服上述问题，特提供了一种智能本安通信键盘装置。[0004]本发明提供了一种智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯1，按钮面板2，后盖板3，敞口支架4;[0005]其中：机芯1包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路;机芯1安装在按钮面板2和后盖板3之间，敞口支架4安装在后盖板3下面。[0006]所述的机芯1中的供电电源部分为，本安电源的18V电源经过可恢复保险丝、TVS瞬态抑制二极管以及降压芯片，将输入电源电压转换为单片机及芯片需要的5V及3.3V电压，同时经过隔离电压模块转换出隔离后的5V及3.3V电压水平用来给光耦隔离电路及隔离后的输出电路供电，实现本安非安隔离。[0007]所述的单片机最小系统包括，晶振电路、复位电路、仿真下载电路及MCU核心，完成整个产品的核心控制区；[0008]键盘电路包括按键指示、端口上拉下拉、按键消抖三个部分，多按键与此装置共地后将另一个引脚分别引出一根线与装置的输入端口进行连接；[0009]485隔离及状态指示电路，实现本安按键值经过单片机串口将按键信息通过MODBUS协议经过光耦隔离后转换成两线串口数据传输到PLC中，从而实现单片机与PLC的按键值以通信的方式传递。[0010]根据实际情况，此装置即可做主机也可做从机。单片机最小系统的io口与按键键盘端子及指示电路相连接，单片机最小系统的UART端口与485隔离电路的本安侧相连接。供电电源部分隔离后的5V及3.3V主要给隔离后的485电路部分进行供电。[0011]对于像矿用及非矿用顶管掘进机、盾构机等DCS分布式控制系统，经常遇到人机交互时使用大量按键的情况，此装置的设计是为了提高系统的可靠性，减少键盘按钮与PLC之间的连线及多路光耦隔离开关量带来的故障隐患，降低PLC的10模块扩展数量，从而降低因线路老化、断裂、虚连引起的系统工作异常，提高整个系统的工作效率及维修速度。[0012]本发明的优点：…[0013]节省了传统接法每个开关与PLC进行相连接时候都需要很长的一段线缆先经过一个光耦进行隔离后与PLC端口进行连接，当开关量比较多的时候，需要大量光親和线缆，接线端子非常多，接线故障点非常多且PLC需要扩展多组1〇口模块才能满足需要，成本非常尚。经常带来断线、虚连等问题，查找也不方便。此装置的设计直接将多个开关与此装置共地后，每个开关在直接可与此装置相连接，此装置工作时将采集的开关量通过光耦隔离，以两线方式将开关数据传给远处的PLC，不必再扩展更多的PLC的10模块，也无需再接大量的线，由于不用接光耦开关量隔离板，也为箱体节省了大量空间，只需要两根信号线既可以与主站进行按键通讯，且按键数量可扩展，提高了系统稳定性且容易检修。附图说明[0014]下面结合附图及实施方式对本发明作进一步详细的说明：[0015]图1为智能本安通信键盘装置俯视图；[0016]图2为智能本安通信键盘装置主视图。具体实施方式[0017]实施例1[0018]本实施例提供了一种智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯1，按钮面板2，后盖板3，敞口支架4;[0019]其中：机芯1包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路;机芯1安装在按钮面板2和后盖板3之间，敞口支架4安装在后盖板3下面。[0020]所述的机芯1中的供电电源部分为，本安电源的18V电源经过可恢复保险丝、TVS瞬态抑制二极管以及降压芯片，将输入电源电压转换为单片机及芯片需要的5V及3.3V电压，同时经过隔离电压模块转换出隔离后的5V及3.3V电压水平用来给光耦隔离电路及隔离后的输出电路供电，实现本安非安隔离。[0021]所述的单片机最小系统包括，晶振电路、复位电路、仿真下载电路及MCU核心，完成整个产品的核心控制区；[0022]键盘电路包括按键指示、端口上拉下拉、按键消抖三个部分，多按键与此装置共地后将另一个引脚分别引出一根线与装置的输入端口进行连接；[0023]485隔离及状态指示电路，实现本安按键值经过单片机串口将按键信息通过MODBUS协议经过光耦隔离后转换成两线串口数据传输到PLC中，从而实现单片机与PLC的按键值以通信的方式传递。[0024]根据实际情况，此装置即可做主机也可做从机。单片机最小系统的10口与按键键盘端子及指示电路相连接，单片机最小系统的UART端口与485隔离电路的本安侧相连接。供电电源部分隔离后的5V及3.3V主要给隔离后的485电路部分进行供电。[0025]对于像矿用及非矿用顶管掘进机、盾构机等DCS分布式控制系统，经常遇到人机交互时使用大量按键的情况，此装置的设计是为了提高系统的可靠性，减少键盘按钮与PLC之间的连线及多路光耦隔离开关量带来的故障隐患，降低PLC的10模块扩展数量，从而降低因线路老化、断裂、虚连引起的系统工作异常，提高整个系统的工作效率及维修速度。[0026]实施例2[0027]本实施例提供了一种智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯1，按钮面板2，后盖板3，敞口支架4;[0028]其中：机芯1包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路;机芯1安装在按钮面板2和后盖板3之间，敞口支架4安装在后盖板3下面。[0029]所述的机芯1中的供电电源部分为，本安电源的18V电源经过可恢复保险丝、TVS瞬态抑制二极管以及降压芯片，将输入电源电压转换为单片机及芯片需要的5V及3.3V电压，同时经过隔离电压模块转换出隔离后的5V及3.3V电压水平用来给光耦隔离电路及隔离后的输出电路供电，实现本安非安隔离。[0030]所述的单片机最小系统包括，晶振电路、复位电路、仿真下载电路及MCU核心，完成整个产品的核心控制区；[0031]485隔离及状态指示电路，实现本安按键值经过单片机串口将按键信息通过MODBUS协议经过光耦隔离后转换成两线串口数据传输到PLC中，从而实现单片机与PLC的按键值以通信的方式传递。[0032]根据实际情况，此装置即可做主机也可做从机。单片机最小系统的1〇口与按键键盘端子及指示电路相连接，单片机最小系统的UART端口与485隔离电路的本安侧相连接。供电电源部分隔离后的5V及3.3V主要给隔离后的485电路部分进行供电。[0033]对于像矿用及非矿用顶管掘进机、盾构机等DCS分布式控制系统，经常遇到人机交互时使用大量按键的情况，此装置的设计是为了提高系统的可靠性，减少键盘按钮与PLC之间的连线及多路光耦隔离开关量带来的故障隐患，降低PLC的10模块扩展数量，从而降低因线路老化、断裂、虚连引起的系统工作异常，提高整个系统的工作效率及维修速度。

权利要求：1.一种智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的智能本安通信键盘装置，包括机芯1，按钮面板⑵，后盖板⑶，敞口支架⑷；其中：机芯（1包括供电电源部分，单片机最小系统，键盘电路，485隔离及状态指示电路;机芯⑴安装在按钮面板⑵和后盖板⑶之间，敞口支架⑷安装在后盖板⑶下面。2.按照权利要求1所述的智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的机芯（1中的供电电源部分为，本安电源的18V电源经过可恢复保险丝、TVS瞬态抑制二极管以及降压芯片，将输入电源电压转换为单片机及芯片需要的5V及3.3V电压，同时经过隔离电压模块转换出隔离后的5V及3.3V电压水平用来给光耦隔离电路及隔离后的输出电路供电，实现本安非安隔离。3.按照权利要求1所述的智能本安通信键盘装置，其特征在于:所述的单片机最小系统包括，晶振电路、复位电路、仿真下载电路及MCU核心，完成整个产品的核心控制区；键盘电路包括按键指示、端口上拉下拉、按键消抖三个部分，多按键与此装置共地后将另一个引脚分别引出一根线与装置的输入端口进行连接；485隔离及状态指示电路，实现本安按键值经过单片机串口将按键信息通过MODBUS协议经过光耦隔离后转换成两线串口数据传输到PLC中，从而实现单片机与PLC的按键值以通信的方式传递；根据实际情况，此装置即可做主机也可做从机;单片机最小系统的10口与按键键盘端子及指示电路相连接，单片机最小系统的UART端口与485隔离电路的本安侧相连接;供电电源部分隔离后的5V及3.3V主要给隔离后的485电路部分进行供电。

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