模擬工業現場測控裝置的制作方法

本發明屬于鍛壓工業余熱回收自動控制技術領域，尤其涉及一種模擬工業現場測控裝置。

背景技術：

在熱泵式余熱回收工程自動控制過程中。一般通過變送器控制的電信號，有電壓（0～5v）、電流（4～20mma）的信號。在使用開關量控制時還好處理，當使用模擬量控制時就出現控制數學模型建立困難，控制相應處理難度增加。

生產工藝：為便于成型，將鍛件坯料在中頻爐中加熱到1200℃左右，經鍛壓成型后溫度降至970℃左右，成型后的鍛壓件正火（空冷）處理。為其加熱的中頻感應爐需要大量的冷卻水進行對其冷卻；在控制冷卻水的過程中就需要進行自動控制。這里有大量的開關量、模擬量信號的輸入和輸出，分別為壓力、流量、溫度、液位等信號，對其進行檢測處理和控制是一項非常困難的事情。

由于要保證熱量的回收，就必須保證對冷卻水的溫度、壓力、流量和液位等信號進行合理的控制；使其整個余熱回收系統運行在合理的工作參數范圍，這樣有利于系統的穩定來保證現場的工藝生產。這些信號有模擬量、開關量，要綜合對其信號處理，傳輸給計算機進行控制就必須進行各種信號的轉換，傳感器的多少決定了通道數的多少，且信號源的遠近、信號的干擾、漂移等都不能保證每個系統的相同，使設計過程中增加了難度和不確定性。

技術實現要素：

本發明就是針對上述問題，提供一種使用方便的模擬工業現場測控裝置。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案，本發明包括殼體，其結構要點殼體上設置有輸入接口、模擬量輸出接口、開關量輸出接口和通訊接口，殼體內設置有控制部分，控制部分的信號輸入端口與輸入接口相連，控制部分的輸出端口分別與模擬量輸出接口、開關量輸出接口相連，控制部分的通訊端口與通訊接口相連。

作為一種優選方案，本發明所述通訊接口采用rs485接口和/或rs232接口。

作為另一種優選方案，本發明所述輸入接口為32個，模擬量輸出接口為8個，開關量輸出接口為4個。

作為另一種優選方案，本發明還包括無線模塊，無線模塊的信號傳輸端口與所述控制部分的信號傳輸端口相連。

作為另一種優選方案，本發明所述控制部分檢測從輸入接口輸入的信號為模擬量信號還是開關量信號；若為模擬量信號，控制部分控制模擬量輸出接口輸出相應的模擬量信號；若為開關量信號，控制部分控制開關量輸出接口輸出相應的開關量信號。

作為另一種優選方案，本發明所述控制部分包括stc12c5a16s2芯片u01、tlv5610芯片u02、ltc1867芯片u03、u04、u05、u06、lm324芯片u08、u09、max485芯片u18、max232芯片u07、74hc373芯片u10、u11、u12、u13，所述輸入接口1～8與u03引腳8～1對應連接，所述輸入接口9～16與u04引腳8～1對應連接，所述輸入接口17～24與u05引腳8～1對應連接，所述輸入接口25～32與u06引腳8～1對應連接；u03的11、12、13、14引腳與u01的36、35、30、33引腳對應連接，u04的11、12、13、14引腳與u01的36、35、31、33引腳對應連接，u05的11、12、13、14引腳與u01的36、35、32、33引腳對應連接，u06的11、12、13、14引腳與u01的36、35、34、33引腳對應連接。

所述u02的2、3、4、18引腳與u01的26、27、28、29引腳對應連接，u02的12、13、14、15引腳與u09的12、10、5、3引腳對應連接，u02的6、7、8、9引腳與u08的12、10、5、3引腳對應連接；u08的1、7、8、14引腳與所述開關量輸出接口1、2、3、4對應連接，u09的1、7、8、14引腳與所述開關量輸出接口5、6、7、8對應連接。

所述u10的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u11的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u12的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u13的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接；u10的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口1相連，u11的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口2相連，u12的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口3相連，u13的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口4相連。

所述u18的1、3、4引腳分別與u01的42、43、7引腳對應連接，u18的6、7引腳與所述rs485接口相連；u07的9、10引腳與u01的6、8引腳對應連接，u07的7、8引腳與所述rs232接口相連。

其次，本發明所述通訊接口與上位機通訊接口或plc通訊接口相連。

另外，本發明所述輸入接口與傳感器的信號輸出端口相連，通訊接口與計算機的信號輸入端口相連。

本發明有益效果。

本發明通過輸入接口、模擬量輸出接口、開關量輸出接口、通訊接口、控制部分的配合使用，能夠模擬工業測控現場在實驗室初步調試，也可以單獨在現場采集記錄數據和簡單控制之用；且使用方便。

本發明擴大了智能化監測裝置的應用領域，特別是在熱鍛壓工藝余熱回收利用方面。本發明的推廣使用將會為節能、綠色環保事業做出貢獻。

附圖說明

下面結合附圖和具體實施方式對本發明做進一步說明。本發明保護范圍不僅局限于以下內容的表述。

圖1是本發明電路原理框圖。

圖2是本發明結構示意圖。

圖3-1、3-2、3-3是本發明電路原理圖。

圖2中，1為輸入接口、2為模擬量輸出接口、3為無線遙控天線口、4為電源開關、5為充電口、6為上模塊、7為下模塊、8為rs485接口、9為rs232接口、10為開關量輸出接口。

具體實施方式

如圖所示，本發明包括殼體，殼體上設置有輸入接口、模擬量輸出接口、開關量輸出接口和通訊接口，殼體內設置有控制部分，控制部分的信號輸入端口與輸入接口相連，控制部分的輸出端口分別與模擬量輸出接口、開關量輸出接口相連，控制部分的通訊端口與通訊接口相連。

本發明可設置充電電源，在測控時間內不必考慮給裝置供電的問題。

所述通訊接口采用rs485接口和/或rs232接口。通過４８５口或２３２口可以很方便地同ｐｌｃ、電腦和其它控制電器連接，從而可以擴展出其它功能。

所述輸入接口為32個，模擬量輸出接口為8個，開關量輸出接口為4個。

還包括無線模塊，無線模塊的信號傳輸端口與所述控制部分的信號傳輸端口相連。通過無線模塊可實現遠程測控。

所述控制部分檢測從輸入接口輸入的信號為模擬量信號還是開關量信號；若為模擬量信號，控制部分控制模擬量輸出接口輸出相應的模擬量信號；若為開關量信號，控制部分控制開關量輸出接口輸出相應的開關量信號。

所述控制部分包括stc12c5a16s2芯片u01、tlv5610芯片u02、ltc1867芯片u03、u04、u05、u06、lm324芯片u08、u09、max485芯片u18、max232芯片u07、74hc373芯片u10、u11、u12、u13，所述輸入接口1～8與u03引腳8～1對應連接，所述輸入接口9～16與u04引腳8～1對應連接，所述輸入接口17～24與u05引腳8～1對應連接，所述輸入接口25～32與u06引腳8～1對應連接；u03的11、12、13、14引腳與u01的36、35、30、33引腳對應連接，u04的11、12、13、14引腳與u01的36、35、31、33引腳對應連接，u05的11、12、13、14引腳與u01的36、35、32、33引腳對應連接，u06的11、12、13、14引腳與u01的36、35、34、33引腳對應連接。

所述u02的2、3、4、18引腳與u01的26、27、28、29引腳對應連接，u02的12、13、14、15引腳與u09的12、10、5、3引腳對應連接，u02的6、7、8、9引腳與u08的12、10、5、3引腳對應連接；u08的1、7、8、14引腳與所述開關量輸出接口1、2、3、4對應連接，u09的1、7、8、14引腳與所述開關量輸出接口5、6、7、8對應連接。

所述u10的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u11的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u12的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接，u13的3、4、7、8、13、14、17、18引腳與u01的4、3、48、47、1、2、9、10引腳對應連接；u10的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口1相連，u11的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口2相連，u12的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口3相連，u13的2、5、6、9、12、15、16、19引腳與所述開關量輸出接口4相連。

所述u18的1、3、4引腳分別與u01的42、43、7引腳對應連接，u18的6、7引腳與所述rs485接口相連；u07的9、10引腳與u01的6、8引腳對應連接，u07的7、8引腳與所述rs232接口相連。

通過本發明上述連接電路，輸入接口共有32路，每一路都有向傳感器提供２４ｖ直流電源功能。它能接受０－５ｖ、１－５ｖ、０－２０ma、4－２０ma標準傳感器信號，自身測量時間不超過1s，在連線上可以連接三線制口、信號電源兩線制接口和信號地兩線制接口，所以接線方式十分靈活。

模擬量輸出接口共8路，每一路都是兩線0-10v輸出（即一信號線和一地線），其輸出受stc12c5a16s2芯片u01控制，也可以受通過rs485或rs232接口與u01相連接的其它設備通過指令控制，可以通過本發明模擬量輸出接口控制需要模擬量控制的設備和電器元件，如可控硅智能模塊等。

開關量輸出接口共4個，每個開關量輸出接口有8路輸出，每一開關量輸出接口都為外部提供電源，采用集電極開路輸出，這樣可以驅動不同的負載。最大灌入電流為500ma；如每一開關量輸出接口可以驅動8只小型繼電器等。

所述通訊接口與上位機通訊接口或plc通訊接口相連。

所述輸入接口與傳感器的信號輸出端口相連，通訊接口與計算機的信號輸入端口相連。

stc12c5a16s2芯片u01可根據控制條件的變化，對輸入輸出參數進行改變設置（如對傳感器的被測量進行校準和調整，包括溫度、濕度、長度、亮度、濃度等被測量）使用。

本發明在東基工業集團有限公司、白城中一精鍛集團股份有限公司的熱泵式余熱回收系統中的應用。

目前東基工業集團的筒型體鍛造生產線確定的使用參數為。

使用環境：工作環境溫度：40℃～10℃。

開關量數量：23個。

模擬量數量：2個。

上位機：使用pc機。

原鍛壓件鍛壓成型工藝使用冷卻塔，造成熱量的損耗增加能量的消耗，夏天還有熱污染；后經熱泵換熱將熱量帶回供暖，既解決冷卻中頻爐，又將熱量回收替代鍋爐采暖。其換熱系統的控制通過本發明完成，使其控制柜體積減小、控制可靠，與計算機連接更便利簡潔，系統運行更穩定。可在工藝條件下進行各傳感器參數的設定，對控制程序進行模擬檢驗；待工程進行時來調整設計參數。回收得到的熱水，用于回供供暖或職工洗浴，實現減少鍋爐燃煤量和減少熱污染的目的，充分利用工業余熱。

下面結合附圖說明本發明的工作過程。

在本發明工作時，將要輸入的傳感器的電信號接入輸入接口，并校準信號。如果是模擬量信號由模擬量輸出接口輸出端得到輸出信號，若是開關量信號將從開關量輸出接口得到開關量信號（可根據外部設備的具體要求，通過rs485或rs232接口；使用通信協議來控制某一路的輸出電壓）。如果需要上位機或plc控制系統，可由rs485或rs232接口連接到相關的計算機（包括單片機）、plc等控制裝置，由計算機、plc來控制。各個輸入和輸出a/d轉換可為16位控制。

當使用本發明用來檢測時，可將輸入接口連接傳感器，通過rs485或rs232接口連接計算機來記錄測量數據，時間間隔精度、時間長短可設定。

可以理解的是，以上關于本發明的具體描述，僅用于說明本發明而并非受限于本發明實施例所描述的技術方案，本領域的普通技術人員應當理解，仍然可以對本發明進行修改或等同替換，以達到相同的技術效果；只要滿足使用需要，都在本發明的保護范圍之內。