專利名稱：單回路控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種單回路控制器，屬于工業(yè)過程控制的微電腦自動設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
目前以集成數(shù)字電路為基礎(chǔ)而設(shè)計的單回路控制器，由于在有限的空間內(nèi)難以容納大量功能部件，顯得功能單一。功能較強的集散式控制系統(tǒng)的下位機，在單個控制器內(nèi)，也只有數(shù)個功能相同的通道，若需進行多種功能控制，需要多個下位機協(xié)同工作。要完成一個整體單回路控制，采用多臺機配置，不但體積大、成本高，而且使提高控制設(shè)備的抗干擾性、降低故障率、減少維修量和增加可操作性變得十分困難。這類下位機的另一個缺點是顯示功能單一，大多采用數(shù)碼管，使用中有諸多不便，不利用上位機顯示屏無法進行現(xiàn)場編程，操作透明度也不夠高。國內(nèi)有些廠家引進的專用控制器，系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜，價格昂貴，使用和維護要求高，難以推廣。本人在中國專利93222022.3中曾公開了一種由MCS－96系列單片機構(gòu)成的STD總線多功能CPU模板，這種功能強、集成化程度高的CPU模板為改進現(xiàn)有單回路控制器奠定了基礎(chǔ)。
本實用新型的目的在于提供一種低成本、高性能、能滿足工控中單臺設(shè)備對物理量轉(zhuǎn)換基本要求的通用單回路控制器。
本實用新型的任務(wù)是這樣實現(xiàn)的所述控制器電路，以前述MCS－96系列單片機構(gòu)成的STD總線CPU模板為核心，并配備電源、顯示屏、鍵盤開關(guān)量板和繼電器板組成，所述開關(guān)量板設(shè)有與CPU模板數(shù)據(jù)總線聯(lián)接的雙向緩沖器，與地址總線連接的地址譯碼器，開關(guān)量輸入信號經(jīng)限流電阻、光隔器及反相器與所述雙向緩沖器連接，輸出信號經(jīng)光隔器及繼電器驅(qū)動電路與繼電器板連接，上述電路設(shè)置于一體化封閉式機箱內(nèi)。
本單回路控別器采用LCD顯示屏，顯示位數(shù)在16位至80位間選擇，以滿足編程及控制監(jiān)視器需要。
電源模塊是本控制器的另一特點，采用脈寬調(diào)制式開關(guān)電源，設(shè)有＋5V，＋12V，±9V四檔輸出。
本實用新型的主要優(yōu)點是1、體積小，整個控制器的體積只相當(dāng)于一臺標(biāo)準(zhǔn)二次儀表，可方便地安裝在現(xiàn)有設(shè)備的控制柜上。
2、功能全，具有10位精度的熱電阻溫度變送器及轉(zhuǎn)換器，8位精度D／A轉(zhuǎn)換器，全雙工RS－485串行接口和16位開關(guān)量輸入輸出，完全能滿足一般工業(yè)控制系統(tǒng)的多種要求，開關(guān)量輸出繼電器可直接連接AC220V電磁閥。
3、抗干擾能力強，由于采用具有高抗干擾能力STD總線，CPU模板，加之與主機有關(guān)聯(lián)的所有信號均加光隔器，使得本控制器在惡劣的環(huán)境下仍能保證很高的可靠性。
4、顯示屏顯示信息量大，操作透明度高。
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作具體說明。


圖1是單回路控制器電路框圖。
圖2是開關(guān)量板電路原理圖。
圖3是繼電器板電路原理圖。
圖4是電源模塊電路原理圖。
圖5是整機外型示意圖。
圖1中CPU模板1采用本人發(fā)明的MCS－96系列STD總線式多功能模板，該板已在CN93222022.3中公開。顯示屏LCD采用16位至80位點陣字符式液晶顯示模板，插接于CPU模板1的插座J1上。鍵盤JP采用薄膜鍵盤，插接于CPU模板1的插座J2上。電源2為一個脈寬調(diào)制式開關(guān)電源模塊，輸出四檔電壓供CPU模板1及其他電路使用。CPU模板1的插座J3接受四路模擬量輸入，其中兩路為0－10maI／V轉(zhuǎn)換通道，兩路為熱電阻變送及轉(zhuǎn)換通道；插座J4為串行口，一路為Rxd輸入，一路為Txd輸出；插座J5為0－10maD／APWM輸出。開關(guān)量模板3通過地址數(shù)據(jù)總線BUS與CPU模板連接，接受16路輸入，并向繼電器板4輸出16路驅(qū)動信號。
圖2中CPU的STD BUS中數(shù)據(jù)總線D0－D7經(jīng)雙向緩沖器U1與鎖存器U4和U5連接，每個鎖存器輸出8路開關(guān)量信號，經(jīng)光電隔離器TC1和TC2隔離后至16個三極管放大器T1－T16組成的驅(qū)動電路，然后至插座J6輸出。譯碼器U2和U3與地址總線A0－A7連接，并分別控制輸出鎖存器U4、U5以及兩個反相器U6、U7，16路開關(guān)量輸入信號經(jīng)插座J7及集成電阻器R1、R2限流輸入至光電隔離器TC3、TC4，然后輸入反相器U6、U7，反相后經(jīng)雙向緩沖器U1與數(shù)據(jù)總線連接。本電路中所用集成電路如下U1－74LS245，U2、U3－139，U4、U5－273，U6、U7－248；光隔器TC1－TC4為TLP－521－4。
圖3中插頭J8與上述開關(guān)量板的輸出插座J6插接，16個繼電器JD(圖中僅畫出一個)的線圈兩端JA和JB并接二極管D，一端JA接插座插頭J8的一個開關(guān)量輸出腳，另一端JB為公共端，經(jīng)插頭J8接電源。繼電器JD開關(guān)中心端Z接AC220V，常開端SK和常閉端SB接至控制器箱外殼插座口，直接用來控制交流電器，如電磁閥等。
圖4為電源模塊電路，外電源經(jīng)LC網(wǎng)絡(luò)隔離、橋式整流DZ，形成100HZ脈沖，對電容器C充電。變壓器B的初級L1與開關(guān)管BG1和BG2組成開關(guān)電路主要部分，開關(guān)管的基極電壓從變壓器B的線圈L2取出。穩(wěn)壓管DW，分壓電阻組R及光電隔離器TC5組成穩(wěn)壓控制電路，信號取出＋5V輸出，當(dāng)取樣電壓高于額定值時，光隔器TC5左端發(fā)光，右端導(dǎo)通，使BG1導(dǎo)通，BG2截止，直至下一個脈沖來到時開關(guān)管BG2重新導(dǎo)通，從而起到脈寬調(diào)制。該電源模塊根據(jù)主機板的特殊需要，共提供＋5V 3A，±9V 0.5A和＋12V 1A四檔直流輸出，經(jīng)精心調(diào)試后效率可達(dá)90％以上，空載時電源基本上沒有發(fā)熱元件，這就為控制器做成封閉式打下了基礎(chǔ)。
整機如圖5所示，機殼10為金屬殼，接縫處用密封膠封閉，前置設(shè)置電源及各輸入輸出接插元件13，上部設(shè)有液晶顯示屏11和薄膜按鍵12，整機體積相當(dāng)于一臺二次儀表的體積，可方便地安裝在現(xiàn)有設(shè)備的控制柜上，非常適合現(xiàn)有老設(shè)備的技術(shù)改造。由于減少了控制連接的許多中間環(huán)節(jié)，增加了系統(tǒng)的可靠性，降低了維護難度及維護工作量，設(shè)置了功能強的按鍵和顯示屏后，可直接進行編程，不再需要借助外設(shè)。完善的功能以及配置標(biāo)準(zhǔn)RS－485串行口Rxd、Txd，還可使本機作為下位機使用。
權(quán)利要求1.一種單回路控制器，其特征在于采用MCS-96系列單片機構(gòu)成的STD總線CPU模板1，還包括與該CPU模板1連接的電源2、顯示屏LCD、鍵盤JP、開關(guān)量板3和繼電器板4，所述開關(guān)量板3設(shè)有與CPU模板數(shù)據(jù)總線連接的雙向緩沖器U1，與地址總線連接的地址譯碼器U2、U3，開關(guān)量輸入信號經(jīng)限流電阻R和光隔器TC3、TC4以及反相器U6、U7與所述雙向緩沖器U1連接，輸出信號經(jīng)光隔器TC1、TC2以及繼電器驅(qū)動電路T1-T16，與所述繼電器板連接，上述電路設(shè)置于一個一體化封閉式機箱內(nèi)。
2.按權(quán)利要求1所述的單回路控制器，其特征在于所述顯示屏LCD為點陣字符式液晶顯示板，位數(shù)在16－80位之間。
3.按權(quán)利要求1或2所述的單回路控制器，其特征在于所述電源為脈寬調(diào)制式開關(guān)電源。
4.按權(quán)利要求3所述的單回路控制器，其特征在于所述脈寬調(diào)制式開關(guān)電源設(shè)有＋5V、±9V、＋12V四檔電壓輸出。
專利摘要本實用新型涉及一種單回路控制器，以MCS-96系列單片機構(gòu)成的STD總線CPU模板為核心，包括點陣字符式液晶屏、薄膜式按鍵、電源、開關(guān)量板和繼電器板，上述部件封存于一體化機殼內(nèi)，可為工控作業(yè)提供四路模擬量輸入，一路PWM輸出，RS-485串行接口以及16路開關(guān)量控制，開關(guān)量輸出直接以繼電器操作方式進行。本機是一個高性能、高抗干擾性的單回路控制機，體積小，幾乎無維修工作量，還可作為下位機使用。
文檔編號G05B19/04GK2178909SQ9420086
公開日1994年10月5日 申請日期1994年1月22日 優(yōu)先權(quán)日1994年1月22日
發(fā)明者趙青振 申請人:趙青振