CN103309320A - 一种基于恶劣工业环境的双核控制装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种基于恶劣工业环境的双核控制装置，包括监测数据的主处理器，其特征在于：所述双核控制装置内部还设有副处理器，所述副处理器与主处理器交互式信号连接，所述副处理器分别与无线通信模块、以太网通信模块进行交互式连接。采用双处理器交互式信号连接，其中副处理器用来与以太网和无线通信连接，实现控制集成无线通信和以太网通信的组态通信，提高本发明适应用与可操作性；主处理器实现本控制装置的数据监测、传输与控制功能，并可独立工作，在有网络的地方均可实现远程控制功能，大大提高本控制装置的响应速度和工作效率，提高其应用范围。

Description

一种基于恶劣工业环境的双核控制装置
技术领域
本发明涉及一种控制器，具体涉及一种基于恶劣工业环境的双核控制装置。
 
背景技术
控制器是指按照预定顺序改变主电路或控制电路的接线和改变电路中电阻值来控制电动机的启动、调速、制动和反向的主令装置。是发布命令的“决策机构”，即完成协调和指挥整个计算机系统的操作
传统控制器只能现地级控制和操作，且功能也比较单一。但随着计算机技术与电子技术的飞速发展，同时工业现场的自动化程度也逐步提高。现有的控制器可以通过内置或者外置GPRS DTU的方式实现无线远程控制，但其基本上只能实现远程数据监测，而不能实现控制功能，虽然功能与传统控制器相比较丰富了很多，但还是很难达到现代恶劣工业现场环境的无人值守站的要求。
 
发明内容
本发明的目的就是要解决上述不足，提供一种基于恶劣工业环境的双核控制装置，可实时、有效地达到监测和控制的作用，达到处理快、功能强、通讯全的目的。
为了达到上述目的，本发明提供一种基于恶劣工业环境的双核控制装置，包括监测数据的主处理器，所述双核控制装置内部还设有副处理器，所述副处理器与主处理器交互式信号连接，所述副处理器分别与无线通信模块、以太网通信模块进行交互式连接。
进一步，所述主处理器交互式连接有微型web服务器。
进一步，所述主处理器设有多路数字量输入/输出通道与模拟量输入/输出通道，所述数字量输入/输出通道与模拟量输入/输出通道分别与主处理器交互式电连接。
进一步，所述主处理器设有并行接口、LED接口电路与DI板接口电路，所述主处理器分别通过并行接口、LED接口电路、DI板接口电路与继电器组、LED显示板、开关量输入板进行交互式电连接。
进一步，所述主处理器分别与RS-232总线通信模块、RS-485总线通信模块、看门狗复位电路、串口接线板交互式信号连接。
进一步，所述主处理器分别与FLASH存储器和SRAM静态随机存储器交互式信号连接。
进一步，所述主处理器分别与日历时钟电路、开关电源模块交互式电连接。
本发明控制装置采用级联的交互式信号连接的方式设有主处理器与副处理器，其中副处理器主要负责以太网通信和无线通信这两种通信方式；而本控制装置的其余数据监测、传输等功能全部由主处理器来实现，这样就不会过多增加各个处理器的的负荷，使主处理器与副处理的处理速度加快，还会大大提高本控制装置的响应速度和工作效率。
本控制装置可通过以太网通信模块与internet连接，也可以将以太网通信模块连接到无线路由器上转成无线通信方式。
主处理器内嵌入fToolsGraph配套组态软件，该软件对本控制装置进行在线组态、编程、维护等工作。微型web服务器通过移植的方式嵌入到主处理器，而主处理器与副处理器是采用交互式信号连接，太网通信模块连接以太网后，用户可以通过internet直接访问嵌入式微型web服务器来查阅配套组态软件中的控制画面，来达到监控和操作的功能。
本发明中主处理器设有多路数字量输入/输出通道（DI/DO）及模拟量输入/输出通道（AI/AO），这些通道是本发明控制装置控制执行器以及传感器等工作的桥梁。AI/AO通道设计时采用是光电耦合、放大、滤波等电路，将现场的模拟量输入信号转为数字量后，再转为模拟量输出信号；I/DO通道设计时就较为简单一些，由一些放大器和滤波等电路组成。本发明控制装置内置有9路AI/AO、10路DI/DO，还可以扩展，最大扩展到217个通道。
并行接口电路与继电器组采用交互式电连接用来控制继电器开关作用的，当某一通道启动或者关闭时，主处理器都会将信息发送至并行接口电路，并行接口电路就会驱动相对应的继电器启、闭。
LED接口电路可与显示每一个通道的工作状态以及电源指示灯等的LED显示板连接，主处理器将每个通道的工作状态及当前电压信息通过LED接口电路显示在LED显示板上，如某一通道正常工作，就会常亮，不能通讯就会关闭，低电压就会闪烁，正常常亮，不工作就常闭等。
DI板接口电路与开关量输入板采用交互式信号连接，开关量输入板上可以控制本发明控制装置内置的各数字量、模拟量通道的关闭和启动，开关量输入板上选择某一通道的关闭和启动时，DI板接口电路将命令传输至主处理器，此时主处理器就会执行关闭和启动相应通道的操作。
RS-232/RS-485总线通信模块分别与主处理器交互式信号连接，本发明控制装置中分别有2路RS-232总线通信模块和2路RS-485总线通信模块，支持Master/Slave工作模式，既可以通过RS-232/RS-485对智能仪表、PLC等进行数据采集和控制，也可以外接本地触摸操作屏对控制器进行监控操作。串口工作模式和参数可由组态软件设置，串口通信协议为标准的Modbus RTU。而且本发明产品还可以通过RS232/RS485级联相应的控制器，也可以通过RS-232/RS-485接入DCS系统以及SCADA控制系统。
串口接线板与主控制器上各串口之间采用交互式信号连接，各串口与CPU1采用的也是交互式信号连接。本发明控制装置内置有6个串口，用户可以通过串口接线板选择任意一个串口和本发明控制装置进行通信，也可以通过任意串口调试本产品。
看门狗复位电路用于在调试、使用、维修时控制装置如果遇到死机等不良情况时候，看门狗复位电路都可以起到重新启动的作用，还可将其以前使用过程中的数据全部清零。
FLASH存储器和SRAM静态随机存储器主要用于存储本产品的源代码和其工作时的数据。
日历时钟电路主要由时钟芯片和外围晶振等元器件构成，时钟芯片可以提供定时中断和显示时间日期等。时钟芯片外围还有3.3V电池，防止断电后时钟错乱，再启动时会影响到正常的工作。
开关电源模块中含有整流和逆变部分，并且含有大电容储能和电池，电池的作用就是瞬间断电和段时间断电控制器可以继续正常工作。开关电源模块与其余个模块都是采用交互式电连接，其外接家用220V电源，220V电源接入后，控制器上开关电源模块就会通过整流、多次降压、逆变、整流的过程实现控制器的5V供电电压。
本发明可以更实时有效达到监测和控制的作用，同时支持以太网和无线网络两种通信机制；本发明产品内嵌入了微型服务器和上位机实时操作组件，IE浏览器可直接调用其内部实时操作图面，对过程进行实时监控操作。本发明具有非常高的性价比，功能非常强大，在未来工业发展中将会起到举足轻重的作用，也是未来工业发展的先锋和方向。
本发明的控制装置采用的都是高集成度芯片，且工作温度在-40到70度，所以在更恶劣工业现场环境控制器可以正常工作。
本发明的控制装置应用于无人值守站工作时，将其与操控中心的上位机进行通讯，可以通过上位机远程访问本控制装置内部的web服务器，从而获取与现地级液晶屏显示相同的上位组态操作界面，还可以通过访问主处理器中的fToolsGraph配套组态软件来控制其下位执行器的状态，实现无人值守站工作环境。当然也可以现地级通过液晶屏上的上位组态软件进行直接控制。达到现地级和无人值守都可以工作的功能。
所以本发明具有以下有益效果：
1、本发明采用双处理器交互式信号连接，两个处理器均采用功能强大的rabbit系列单片机，其中副处理器用来处理以太网和无线通信，主处理器实现本控制装置的数据监测、传输与控制功能；从而大大提高本控制装置的响应速度和工作效率。             
2、本发明增加一个处理器来处理以太网和无线通信，支持无线以及有线通信方式，本装置控制集成无线通信和以太网通信的组态通信，提高本发明适应用与可操作性。
3、主处理器内置微型web服务器，其可以独立工作，可在有网络的地方，通过IE访问本控制装置内部的web服务器来实现远程配置参数的功能，也可以通过其修改ftoolsgraph中对应现地级执行器的通道及回路等属性实现对现地级执行器远程控制功能；并且不需要通过外部服务器的上位组态监控软件去采集该控制装置的数据，并且内置的上位组态软件可以通过液晶屏显示出组态画面，通过操作画面控制下位执行器等，并且可以远程访问内置的web服务器获得数据，整个控制便捷、方便。使本控制装置的功能变强。
 4、主处理器自带多路数字量及模拟量输入输出通道，并集成有开关量和继电器输出通道，可以直接连接各类传感器以及各类执行器，连接传感器时可以采集传感器数据，连接执行器可以直接控制执行器操作。可以输出4-20mA电流信号（模拟量信号），也可以直接输出数字量信号，还可以处理数字量和模拟量输入信号。并且继电器输出通道可以直接反映出通道的通断。所以本控制装置的功能强大。可以对智能仪表、PLC等进行数据采集和控制，也可以外接本地触摸操作屏对控制器进行监控操作。  
5、控制器内嵌有配套组态软件ftoolsgraph，可以支持在线组态，可以储存组态画面；用户可以通过internet直接访问嵌入式微型web服务器来查阅配套组态软件中的控制画面，来达到监控和操作的功能。                        
6、本发明适用于更恶劣工业现场环境下的无人值守站，如油田、石油化工、电力、矿井、换热站、污水、水文水利、大气环境检测等无人值守站，同时具有更高性价比，更全面的功能及更便捷的组态通信。
 
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明结构原理框图。 
图中：1-主处理器，2-副处理器，3-以太网通信模块，4-无线通信模块，5-微型web服务器，6-看门狗复位电路，7-日历时钟电路，8-开关电源模块，9-DI板接口电路，10-开关量输入板，11-LED接口电路，12- LED显示板，13-并行接口，14-继电器组，15- RS-485总线通信模块，16-RS-232总线通信模块，17-串口接线板，18-模拟量输入/输出通道，19-数字量输入/输出通道，20-SRAM静态随机存储器，21-FLASH存储器。
 
具体实施方式
下面结合实施例对本发明做进一步的阐述。
如图1所示：本发明提供一种基于恶劣工业环境的双核控制装置，包括监测数据的主处理器1，所述主处理器1与副处理器2交互式信号连接，所述副处理器2分别与无线通信模块4、以太网通信模块3进行交互式连接；所述主处理器1交互式连接有微型web服务器5。
进一步，所述主处理器1设有10路数字量输入/输出通道19与9路模拟量输入/输出通道18，所述数字量输入/输出通道19与模拟量输入/输出通道19分别与主处理器1交互式电连接，是本装置控制执行器以及传感器的桥梁。
进一步，所述主处理器1设有并行接口13、LED接口电路12与DI板接口电路9，所述主处理器1分别通过并行接口13、LED接口电路12、DI板接口电路9与继电器组14、LED显示板11、开关量输入板10进行交互式电连接。
进一步，所述主处理器分别与RS-232总线通信模块16、RS-485总线通信模块15、看门狗复位电路6、串口接线板17交互式信号连接。
进一步，所述主处理器1分别与FLASH存储器21和SRAM静态随机存储器20交互式信号连接。
进一步，所述主处理器分别与日历时钟电路7、开关电源模块8交互式电连接。
上面所述仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神前提下，本领域普通工程技术人员对本发明技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (7)

1.一种基于恶劣工业环境的双核控制装置，包括监测数据的主处理器，其特征在于：所述双核控制装置内部还设有副处理器，所述副处理器与主处理器交互式信号连接，所述副处理器分别与无线通信模块、以太网通信模块进行交互式连接。
2.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器交互式连接有微型web服务器。
3.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器设有多路数字量输入/输出通道与模拟量输入/输出通道，所述数字量输入/输出通道与模拟量输入/输出通道分别与主处理器交互式电连接。
4.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器设有并行接口、LED接口电路与DI板接口电路，所述主处理器分别通过并行接口、LED接口电路、DI板接口电路与继电器组、LED显示板、开关量输入板进行交互式电连接。
5.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器分别与RS-232总线通信模块、RS-485总线通信模块、看门狗复位电路、串口接线板交互式信号连接。
6.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器分别与FLASH存储器和SRAM静态随机存储器交互式信号连接。
7.根据权利要求1所述的基于恶劣工业环境的双核控制装置，其特征在于：所述主处理器分别与日历时钟电路、开关电源模块交互式电连接。
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