开关阵列引脚智能连接装置、系统及方法与流程

1.本技术涉及仪表控制领域，特别涉及一种开关阵列引脚智能连接装置、系统及方法。


背景技术：

2.随着科技的发展，人们生活中的智能设备越来越普及。为了实现对智能设备的控制，通常会配备相应的智能控制面板，通过线缆与各种设备连接，从而实现设备的智能化控制。
3.然而，在实际应用中，控制面板往往引脚数量众多，大部分面板超过30个引脚，传统的采用实体线缆进行连接的方式，布线复杂且凌乱，另外，不同型号的面板接线方式差异性也较大，采用现有的接线方式工作效率低下。
4.而且，如果出现接线异常，很难快速准确地定位故障点进行故障诊断，由此，可能会引发各类难以预料的安全事故，轻则损坏设备，重则威胁人身安全。


技术实现要素：

5.基于此，有必要针对上述背景技术中的问题，提供一种开关阵列引脚智能连接装置、系统及方法。相较于传统的实体连接技术，本技术提供的技术方案一方面能实现对开关单元的智能化、系统化控制，另一方面由于采用画面触摸屏智能连接技术，能便于设备的连接及检修。
6.本技术的一方面提供一种开关阵列引脚智能连接装置，包括开关阵列及控制模块，其中，开关阵列包括呈阵列排布的多个开关单元；控制模块与所述开关阵列中的多个开关单元连接，用于接收用户的操作指令，并根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作。
7.本技术实施例中的开关阵列引脚智能连接装置，基于开关阵列的智能连接技术实现了对引脚指数级数量的智能连接，具体地，用户通过向控制模块发出操作指令，使控制模块根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作，使其开关闭合或断开，从而控制该开关单元连接的引脚之间的连接或断开。本技术的开关阵列引脚智能连接装置通过设置开关阵列与控制模块相互配合，实现了对多重开关状态下的集中化智能控制，摆脱了传统技术中人为手动操作的弊端。
8.在其中一个实施例中，所述开关阵列包括预设数量的开关单元，每个所述开关单元连接一对所述引脚，并形成一个连接节点，其中，所述预设数量关联于所述引脚的数量；所述控制模块包括显示单元及控制单元，其中，显示单元用于显示与所述开关阵列的连接节点对应的虚拟节点，并基于用户的触控生成操作指令，所述操作指令包含被触控虚拟节点对应的开关单元的开关编号；控制单元与所述显示单元连接，用于接收所述操作指令，并基于所述操作指令生成所述开关控制信号。
9.在其中一个实施例中，所述控制模块还包括数据库单元，与所述控制单元连接，用
于储存所述开关阵列中各开关单元的配置参数信息，所述配置参数信息包括连接关系、常开状态及工作参数中至少一种；
10.其中，所述控制单元被配置为：
11.获取所述配置参数信息；
12.根据所述配置参数信息配置所述开关阵列中开关单元的连接关系、常开状态及工作参数中至少一种。
13.在其中一个实施例中，还包括通信单元，与所述控制单元及所述开关阵列均连接，用于实现所述控制单元与所述开关阵列的通信。
14.在其中一个实施例中，所述通信单元还包括光电隔离电路，与所述控制单元及所述开关阵列均连接，用于将接收的所述开关控制信号进行抗干扰过滤处理，并发送至所述开关阵列中至少一个所述开关单元。
15.在其中一个实施例中，所述操作指令还包括安全控制指令，所述指令用于禁止指定的所述引脚之间的连接。
16.在其中一个实施例中，所述开关单元包括无触点光电继电器。
17.在其中一个实施例中，所述无触点光电继电器包括限流电阻、发光二极管及光敏三极管，其中，限流电阻被配置为：一端与所述通信单元连接，用于接收所述开关控制信号；发光二极管被配置为：阳极与所述限流电阻的另一端连接，阴极接地，用于在所述限流电阻接收到所述开关控制信号后发出预设光；光敏三级管被配置为：集电极与基极分别连接一对所述引脚，控制端根据接收的所述预设光控制所述集电极与所述基极之间导通，从而控制所述一对引脚的连接。
18.本技术的另一方面提供一种仪控板的引脚智能连接系统，包括板卡插槽及开关阵列引脚智能连接装置，其中，板卡插槽与所述仪控板的引脚连接，所述板卡插槽的插孔与所述仪控板的引脚相适应；开关阵列引脚智能连接装置与所述板卡插槽连接，用于接收用户的操作指令，并基于所述操作指令控制所述板卡插槽中的引脚的连接或断开。
19.本技术实施例中的板卡插槽主要用于与仪控板的引脚进行连接，由于不同的板卡型号或者类型其插槽存在差异，所以特定的板卡型号需要选择适合的插槽与之匹配，适配的板卡与卡槽可以采取可插拔的方式进行连接，连接好后再将板卡插槽通过线缆与开关阵列智能连接装置连接，使仪控板的引脚通过开关阵列智能连接装置即可实现连接或断开的状态控制。具体地，所述开关阵列智能连接装置包括呈阵列排布的多个开关单元及与之连接的控制单元，其中，每个开关单元控制一对引脚的连接或断开，用户通过向控制模块发出操作指令，使控制模块根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作，从而使对应标号的引脚连接或者断开。本技术中的仪控板的引脚智能连接装置提出基于开关阵列的触摸屏画面智能连接技术方法，实现画面触摸屏智能连接，最小化开关量实现40余针端子指数级数量的连接和断开；采用无触点光电继电器技术，实现低热电势、低导通阻抗，提高系统可靠性，降低功耗和节省空间，实现装置的集成化和小型化；采用安全验证技术，通过软件安全库设置，防止高电压串电至低电压引脚，避免重要关键板卡可靠性降低或损坏；通过光电隔离芯片数据通信技术，有效防止信号之间存在的串扰，同时通过通信电路usb与can转换技术，实现计算机到模块传输时间的低延时。目前已经应用于大亚湾核电基地核电机组中，并对电厂生产率具有显著提高。
20.本技术的又一方面提供一种仪控板的引脚智能连接方法，所述方法包括：
21.获取用户的操作指令；
22.基于所述操作指令，生成包含开关编号的开关控制信号；
23.基于所述开关控制信号控制开关阵列中对应开关编号的开关单元动作。
24.上述实施例中的仪控板的引脚智能连接方法，基于用户的操作指令控制对应的开关单元动作，实现了开关控制的数字化和智能化，对于复杂的、要求高的控制板件具有十分广阔的应用前景。
附图说明
25.为了更清楚地说明本技术实施例的技术方案，下面将对实施例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技术的一些实施例，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实施例的附图。
26.图1为本技术一实施例中提供的一种开关阵列引脚智能连接装置的结构示意图；
27.图2为本技术一实施例中提供的一种开关阵列的结构示意图；
28.图3为本技术另一实施例中提供的一种开关阵列引脚智能连接装置的结构示意图；
29.图4为本技术又一实施例中提供的一种开关阵列引脚智能连接装置的结构示意图；
30.图5为本技术再一实施例中提供的一种开关阵列引脚智能连接装置的结构示意图；
31.图6为本技术一实施例中提供的一种控制信号通讯电路示意图；
32.图7为本技术一实施例中提供的一种无触点光电继电器结构原理示意图；
33.图8为本技术一实施例中提供的一种控制信号控制一路引脚连接的结构示意图；
34.图9为本技术一实施例中提供的一种控制信号控制两路引脚连接的结构原理示意图；
35.图10为本技术一实施例中提供的一种仪控板的开关阵列引脚智能连接系统的结构示意图；
36.图11为本技术一实施例中提供的一种仪控板的开关阵列引脚智能连接方法的流程示意图。
具体实施方式
37.为了便于理解本技术，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述。附图中给出了本技术的较佳的实施例。但是，本技术可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本技术的公开内容的理解更加透彻全面。
38.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本技术的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本技术的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本技术。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相
关的所列项目的任意的和所有的组合。
39.在使用本文中描述的“包括”、“具有”、和“包含”的情况下，除非使用了明确的限定用语，例如“仅”、“由
……
组成”等，否则还可以添加另一部件。除非相反地提及，否则单数形式的术语可以包括复数形式，并不能理解为其数量为一个。
40.应当理解，尽管本文可以使用术语“第一”、“第二”等来描述各种元件，但是这些元件不应受这些术语的限制。这些术语仅用于将一个元件和另一个元件区分开。例如，在不脱离本技术的范围的情况下，第一元件可以被称为第二元件，并且类似地，第二元件可以被称为第一元件。
41.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”等术语应做广义理解，例如，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
42.在本技术的一个实施例中，如图1所示，提供一种开关阵列引脚智能连接装置100，包括开关阵列10及控制模块20，其中，开关阵列10包括呈阵列排布的多个开关单元；控制模块20与开关阵列10中的多个开关单元连接，用于接收用户的操作指令，并根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作。
43.具体地，本技术实施例中的开关阵列引脚智能连接装置，通过设置呈阵列排布的多个开关单元，并对其从11至nn对应编号，用户通过向控制模块发出操作指令，使控制模块根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作，使其开关闭合或断开。本技术的开关阵列引脚智能连接装置通过设置开关阵列与控制模块相互配合，实现了对多重开关状态下的集中化智能控制，摆脱了传统技术中人为手动操作的弊端。
44.在其中一个实施例中，所述开关阵列包括预设数量的开关单元，每个所述开关单元连接一对所述引脚，并形成一个连接节点，其中，所述预设数量关联于所述引脚的数量。
45.具体地，所述引脚可以为控制面板待接线的引脚或者其它待接线设备的引脚，通过本技术实施例中的开关单元进行连接，可以实现任意引脚之间的互联，作为示例，如图2所示为一个8引脚的开关阵列，其中任意两个引脚之间连接一个开关单元形成一个连接节点，共有8*8个开关单元，与引脚构成64个连接节点，实现了8*8引脚间的任意互联。在实际应用中，该开关阵列内部线路可集成，外部引脚通过与开关阵列的连接，即可以实现引脚的任意互联。
46.在上述实施例中，如图3所示，所述控制模块20包括显示单元21及控制单元22，其中，显示单元21用于显示与开关阵列10的连接节点对应的虚拟节点，并基于用户的触控生成操作指令，所述操作指令包含被触控虚拟节点对应的开关单元的开关编号；控制单元22与显示单元21连接，用于接收所述操作指令，并基于所述操作指令生成所述开关控制信号。
47.具体地，显示单元可以为触摸显示屏，该显示屏通过虚拟画面实时显示开关阵列中的连接节点的连接状态。在实际操作中，用户可以通过触控虚拟节点生成对应的操作指令，控制与之连接的控制单元生成开关控制信号，从而控制与虚拟节点对应的实际节点的连接状态。本技术实施例中的开关阵列引脚智能连接装置实现画面触摸屏智能连接技术，颠覆传统手动线缆连接方式，创新为画面智能连接方式，通过触摸画面虚拟连接形式进行
真实引脚间地连接和断开，连接方式可靠、直观、简便、清晰。除此之外，画面触摸屏不仅为智能连接地实现为板卡智能校验、智能诊断提供技术基础，同时还为板件校验个性化校验功能的外延和拓展提供技术可能性。
48.在其中一个实施例中，如图4所示，所述控制模块20还包括数据库单元23，与控制单元22连接，用于储存所述开关阵列中各开关单元的配置参数信息，所述配置参数信息包括连接关系、常开状态及工作参数中至少一种；
49.其中，所述控制单元被配置为：
50.获取所述配置参数信息；
51.根据所述配置参数信息配置所述开关阵列中开关单元的连接关系、常开状态及工作参数中至少一种。
52.具体地，通过设置数据库单元用于储存开关阵列的配置参数信息，方便控制单元随时进行信息调用，提高装置的应答速度。
53.在其中一个实施例中，如图5所示，开关阵列引脚智能连接装置100还包括通信单元30，与控制单元22及所述开关阵列均10连接，用于实现所述控制单元与所述开关阵列的通信。
54.上述实施例中的通信单元用于实现开关阵列引脚智能连接装置软硬件之间的通信，具体地，通信单元将控制单元的操作指令转化为开关单元可以识别的信号，从而建立控制单元与开关单元的联系，实现控制功能。
55.在其中一个实施例中，所述通信单元还包括光电隔离电路，与控制单元及开关阵列均连接，用于将接收的所述开关控制信号进行抗干扰过滤处理，并发送至所述开关阵列中至少一个所述开关单元。
56.具体地，光电隔离技术的原理是先将电信号转化为光信号，再将光信号转化为电信号，信号传递采取电
‑
光
‑
电的形式，发光部分和受光部分不接触，能够避免输出端对输入端可能产生的反馈和干扰。在本技术实施例中，信号的传递过程如图6所示，计算机触摸屏画面的信号通过usb进行数据通信，总线转换电路将usb转变成can数据总线，can驱动电路进行光电隔离电路后与开关阵列板进行控制信号传递。通过此种控制信号传递方法，实现从计算机到模块的传输时间的低延迟，传输时间每帧可控制在2.5ms以内，同时满足系统对输出和测量的实时读写要求，且过滤干扰保证信号的精准控制。
57.在其中一个实施例中，所述操作指令还包括安全控制指令，所述指令用于禁止指定的所述引脚之间的连接。
58.在实际应用中，由于引脚连接的设备不同、功能不用，引脚电属性也会不同，而传统的实体接线方式由于没有接线限制，很容易出现误接线的情况，从而存在很高的安全隐患，因此，在本技术中提出一种安全验证技术，具体地，通过软件安全库设置安全控制指令，该指令防止高电压串电至低电压引脚，从而避免重要关键板卡可靠性降低或损坏。作为示例：若i
‑
j引脚之间不可连接，则在软件安全库进行相应设置后，可以有效避免i
‑
j引脚因为人因失误导致的连接可能。
59.在其中一个实施例中，所述开关单元包括无触点光电继电器。
60.具体地，无触点光电继电器是一种全电子电路组合的元件，它依靠半导体器件和电子元件的电、磁和光特性来完成其隔离和继电切换功能，内部全部采用贴片工艺生产，采
用进口电子器件(无机械触点)，增强了抗干扰性能，集成度高，体积小巧，结构紧凑，单片模块化，万能卡规安装，输入输出接线端子异侧排列，便于布线，拆装方便有利于减少控制箱的尺寸，降低成本，可广泛应用在建筑陶瓷生产线﹑化工生产﹑机床机械加工﹑灯光控制﹑电加热控制﹑煤炭化工等现场环境恶劣，开关动作频繁的场合使用，是传统电磁式继电器的最佳更新换代产品。在本技术实施例中应用无触点光电继电器技术，可以实现低热电势、低导通阻抗，提高装置可靠性，降低功耗和节省空间，实现装置的集成化和小型化的功能。
61.在其中一个实施例中，如图7所示，所述无触点光电继电器包括限流电阻r1、发光二极管d1及光敏三极管q1，其中，限流电阻r1被配置为：一端与所述通信单元连接，用于接收所述开关控制信号；发光二极管d1被配置为：阳极与所述限流电阻的另一端连接，阴极接地，用于在所述限流电阻r1接收到所述开关控制信号后发出预设光；光敏三级管q1被配置为：集电极与基极分别连接一对所述引脚，控制端根据接收的所述预设光控制所述集电极与所述基极之间导通，从而控制所述一对引脚的连接。
62.作为示例，当需要引脚1和引脚3连接时，请继续参考图7，控制单元生成控制对应引脚1和引脚3的开关单元的开关控制信号vin1’vin3，该开关控制信号为电压信号，流经限流电阻r1后，使d1正向导通并发出预设光，q1的控制端受到光照后，基极与集电极导通，从而使之连接的引脚1和引脚3连接；当需要连接引脚1、引脚2及引脚3时，如图8所示，开关控制信号同时控制引脚1与引脚2之间的无触点光电继电器及引脚1与引脚3之间的无触点光电继电器闭合，具体地，控制原理如图9所示，开关控制信号vin1’vin2’vin3为电压信号，流经限流电阻r1后，使d1及d2正向导通发出预设光，q1及q2的控制端受到光照后，基极与集电极导通，从而使之连接的引脚1、引脚2及引脚3连接。
63.本技术的另一方面提供一种仪控板的引脚智能连接系统，如图10所示，包括板卡插槽及开关阵列引脚智能连接装置，其中，板卡插槽与所述仪控板的引脚连接，所述板卡插槽的插孔与所述仪控板的引脚相适应；开关阵列引脚连接装置与所述板卡插槽连接，用于接收用户的操作指令，并基于所述操作指令控制所述板卡插槽中的引脚的连接或断开。
64.具体地，仪控板件作为核电厂应用最为广泛的控制设备，一旦出现故障问题，就会引发各类难以预料的安全事故，比如跳机、跳堆等，对核电厂的安全、可靠运行造成严重的影响。而由于传统的仪控板件采用实体线缆进行连接，不仅不直观，容易增加接线错误概率，而且由于布线复杂，在出现异常时，往往查找故障点困难，很难快速准确定位故障点，这对于核电厂的安全可靠运行有很大影响。
65.基于此，本实施例提出一种仪控板的引脚智能连接系统，能有效解决上述问题，具体地，所述仪控板的引脚智能连接装置包括板卡插槽及开关阵列引脚连接装置，其中，板卡插槽主要实现与仪控板的引脚进行连接，可以采取可插拔的方式，另外，由于不同的板卡型号或者类型其插槽存在差异，所以特定的板卡型号需要选择适合的插槽与之匹配；板卡插槽通过线缆与开关阵列智能连接装置连接，使仪控板的引脚通过控制开关阵列智能连接装置即可实现状态控制。具体地，所述开关阵列智能连接装置包括呈阵列排布的多个开关单元及与之连接的控制单元，其中，每个开关单元控制一对引脚的连接或断开，用户通过向控制模块发出操作指令，使控制模块根据所述操作指令生成包含开关编号的开关控制信号，以控制对应开关编号的开关单元动作，从而使对应标号的引脚连接或者断开。
66.本技术实施例中的引脚智能连接系统实现了对多重开关状态下的集中化智能控
制，摆脱了传统技术中人为手动操作的弊端，大大提高设备连接的效率及安全性能。除此之外，由于采用计算机控制，可以配置相应功能，使该引脚智能连接装置具备一键式智能化板卡校验和诊断作用，实现生产方式的更新换代，大幅提高板卡的校验效率。作为示例，仪控板卡智能化校验检测装置已在大亚湾核电基地进行推广和应用，板卡校验平均时间从0.5小时缩短至0.05小时，大幅节约工时投入(约1080工日/年)，创造显著的经济和社会价值。同时，核级板卡智能化校验装置降低人员对板件校验过程的干预和影响，大幅降低人因失误风险。由于装置校验功能完整，在精度等技术指标上优越，有效提高反应堆重要控制和保护设备可靠性，保证机组发电量，具有巨大的潜在经济价值。根据对生产效率提升以及产品的市场推广计算，装置的开发和应用实施直接创造经济效益大于5100万元，间接经济效益大于1.8亿元。另外，为摆脱对华技术封锁和禁止出售限制，在运机组逐步推进核级板卡国产化，从电路图的设计绘制，元器件的老化筛选，板卡的生产组装，功能的调试鉴定，烤机测试试用全部自主完成。同时在产品成型关键阶段通过核级板卡智能化校验装置对板卡进行准确校验和完整功能鉴定，实现国产设备高可靠性，现已将设备可用率提升至≥99.99％。
67.本技术的又一方面提供一种仪控板的引脚智能连接方法，如图11所示，所述方法包括步骤：
68.步骤s202：获取用户的操作指令；
69.步骤s204：基于所述操作指令，生成包含开关编号的开关控制信号；
70.步骤s206：基于所述开关控制信号控制开关阵列中对应开关编号的开关单元动作。
71.上述实施例中的仪控板的引脚智能连接方法，基于用户的操作指令控制对应的开关单元动作，实现了开关控制的数字化和智能化，对于复杂的、要求高的控制板件具有十分广阔的应用前景。
72.本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例方法中的全部或部分流程，是可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一非易失性计算机可读取存储介质中，该计算机程序在执行时，可包括如上述各方法的实施例的流程。其中，本技术所提供的各实施例中所使用的对存储器、存储、数据库或其它介质的任何引用，均可包括非易失性和易失性存储器中的至少一种。非易失性存储器可包括只读存储器(read
‑
only memory，rom)、磁带、软盘、闪存或光存储器等。易失性存储器可包括随机存取存储器(random access memory，ram)或外部高速缓冲存储器。作为说明而非局限，ram可以是多种形式，比如静态随机存取存储器(static random access memory，sram)或动态随机存取存储器(dynamic random access memory，dram)等。
73.请注意，上述实施例仅出于说明性目的而不意味对本发明的限制。
74.以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
75.以上所述实施例仅表达了本技术的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本技术的保护范围。因此，本技术专利的保护范围应以所附权利要求为准。