CN103899523B - 一种干泵统一电气控制平台系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种干泵统一电气控制平台系统，主控单元与辅助接口单元、外设适配接口单元连接；主控单元：根据来自辅助接口单元的指令对干泵进行控制，并输出控制命令至外设适配接口单元，同时将外设适配接口单元的干泵反馈信息输出至辅助接口单元；辅助接口单元：接收外部输入指令并显示干泵运行状态，通过多种接口与上位机通信；外设适配接口单元：用于将干泵的反馈信息反馈至主控单元并将主控单元的控制命令发送至干泵。本发明采用了干泵统一控制平台，增加了主板的适用范围，模块化了系统架构，提高了研发效率，也为新的泵种电气控制系统的研发提供了良好的研发平台。

Description

一种干泵统一电气控制平台系统

技术领域

本发明涉及一种电气控制平台系统，具体地说是一种用于干泵电气控制的系统。

背景技术

目前国内干泵控制系统大部分为简单的继控制，主要以按钮，断路器，继电器，时间继电器，交流接触器等传统的器件互锁来实现控制。部分泵种实现了单片机控制系统，用户界面也有了手控盒代替的传统的按钮控制。但是这种系统也往往也是针对单个泵种单独开发，控制主板也是以单CPU为主，在编程方面也是混合编程具有一定泵种的针对性。以单CPU控制的系统很难开发出丰富的用户接口。即使开发出来，也无法在不同的泵种的控制系统中移植，当一个公司需要开发多个泵种时这种弊端就比较明显，每一个泵种都需要独立的研发组员，特别是当不同泵组采用不同的CPU型号控制时就没有了硬件上的可移植性和通用性，因此必须得为此保持庞大的研发团队，这从公司的运营成本的角度上讲是不合算的。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种具有一定兼容性和拓展性的干泵电气控制平台，本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：

一种干泵统一电气控制平台系统，主控单元与辅助接口单元、外设适配接口单元连接；

主控单元：根据来自辅助接口单元的指令对干泵进行控制，并输出控制命令至外设适配接口单元，同时将外设适配接口单元的干泵反馈信息输出至辅助接口单元；

辅助接口单元：接收外部输入指令并显示干泵运行状态，通过多种接口与上位机通信；

外设适配接口单元：用于适配各种泵种，功能是将干泵的反馈信息反馈至主控单元并将主控单元的控制命令发送至干泵。

第一主控芯片与串口通信电路、掉电存储电路、实时时钟电路连接；第一主控芯片与外设适配接口单元、辅助接口单元连接。

第二主控芯片与人机界面、本地前面板以及指示灯、远程RS485接口、远程IO控制接口、PROFIBUS现场总线单元连接；第二CPU与第一主控芯片通过串行外设接口连接。

所述系统为双CPU架构。

本发明具有以下有益效果及优点：

1.本发明采用了干泵统一控制平台，增加了主板的适用范围，模块化了系统架构，提高了研发效率，也为新的泵种电气控制系统的研发提供了良好的研发平台。

2.辅助用户接口单元由单独的CPU控制并具有各种主流控制接口，而且可以适用于不同的泵种，即所有泵种都使用统一的人机界面接口（手控盒），使用统一的IO外控接口定义，使用统一的传统通讯协议，使用统一的现场总线内部寄存器定义。综上所述即此单元并不因为泵种的不同而不同，为统一的控制模式，具有通用性可以由软硬件上都可以单独工程师设计和程序员编写。

附图说明

图1是本发明的主控单元和辅助接口单元的双CPU结构示意图；

图2是外设适配接口单元与主控单元结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明做进一步的详细说明。

本发明的干泵电气统一控制平台系统分为三部分组成，分别是主控单元，辅助接口单元和外设适配接口单元。将主控制板设计为双CPU控制单元分为主控系统和辅助用户接口。底板分为不同泵种的外设接口。

如图1所示，其中主板的一个CPU应用于辅助用户接口单元，辅助用户接口单元的功能为为上位机提供强大而丰富的控制接口，以满足不同层次的用户应用，该CPU与PROFIBUS现场总线单元（VPC3+芯片）并行连接组合实现了PROFIBUS现场总线功能。对于受成本控制较为严格无法购买手控盒的用户可以利用本地按钮的开关功能控制泵组，对于一般客户来说可以用本地手控盒来进行控制。对于连接到自动控制系统的泵组，可以用PLC的IO接口对泵组进行简单的启停控制，对于需要监控较多参数的用户可以用RS485总线进行监控，而对于较大的控制系统既需要监控较多泵组参数有需要很快的通讯速率的用户组，可以使用PROFIBUS总线进行监控；因此针对于各种上层用户访问，辅助用户接口单元可以提供包括按钮控制接口人机界面接口，外部IO控制接口，RS485接口、profibus接口多种接口。

另外一个主板CPU应用于主控单元，主控单元功能为；通过RS485总线实现与变频器通讯控制功能。与外设适配接口单元IO通讯实现对泵组的启停控制和状态反馈功能，外设适配接口单元为现场应用单元，可以根据不同泵种的应用和安装空间灵活设计。该主控单元包括CPU、RS485串口通信电路、掉电存储的EEPROM和RTC实时时钟电路。

本实施例中两个CPU都采用C8051F040，两个CPU之间通过串行外设总线通信，实现双CPU之间的数据交互。

主控单元硬件上也是由单独的CPU控制，主控CPU内部编程采用很多独立的程序模块，分为变频通讯模块,水流检测模块，氮气吹扫测量模块，温度保护模块，IO继电控制模块，水阀控制模块，气阀控制模块等等，根据控制对象（泵种）的不同调用不同的模块。此模块在不同泵种的硬件是相同的，而在软件上根据泵种不同而选择性配置的。硬件上可以由单独的工程师设计，而软件上由不同的程序员编写（根据泵种的不同）。

外设适配接口单元为纯硬件单元，根据泵种的不同而采用不同的继电器，光耦隔离等。此模块的开发应由不同泵种的硬件工程师进行开发。如图2所示，外设适配接口单元包括输入光电隔离电路、输出光电隔离电路、电流驱动电路和继电输出电路；输入电隔离电路的输入端与外部的开关量反馈信号装置连接，输出端与主控单元的CPU连接；输出光电隔离电路的输入端与主控单元的CPU连接，输出端与电流驱动电路的输入端连接，电流驱动电路的输出端与继电输出电路的输入端连接，继电输出电路的输出端连接外部执行器件（例如交流接触器，继电器，变频器运行控制端等开关量控制器）。光电隔离电路在本系统中能够外部系统的电源与主电路板电源实现电气隔离避免了因为外部系统电源的损坏照成控制电路板的损坏。

本系统的工作原理如下：

1.通过辅助用户接口单元的配置（手控盒IO现场总线等等），选择具体的泵种型号。

2.由于泵种和型号已经确定，主控制单元所调用的相应的模块程序并执行。

3.通过主控单元连接的底板调用外设适配接口单元的继电输出模块，通过继电输出电路控制泵。

Claims (3)

1.一种干泵统一电气控制平台系统，其特征在于：主控单元与辅助接口单元、外设适配接口单元连接；

主控单元：根据来自辅助接口单元的指令对干泵进行控制，并输出控制命令至外设适配接口单元，同时将外设适配接口单元的干泵反馈信息输出至辅助接口单元；

辅助接口单元：接收外部输入指令并显示干泵运行状态，通过多种接口与上位机通信；

外设适配接口单元：用于适配各种泵种，功能是将干泵的反馈信息反馈至主控单元并将主控单元的控制命令发送至干泵；

所述主控单元包括：第一主控芯片与串口通信电路、掉电存储电路、实时时钟电路连接；第一主控芯片与外设适配接口单元、辅助接口单元连接。

2.根据权利要求1所述的一种干泵统一电气控制平台系统，其特征在于：所述辅助接口单元包括：第二主控芯片与人机界面、本地前面板以及指示灯、远程RS485接口、远程IO控制接口、PROFIBUS现场总线单元连接；第二主控芯片与第一主控芯片通过串行外设接口连接。

3.根据权利要求1所述的一种干泵统一电气控制平台系统，其特征在于：所述系统为双CPU架构。