CN105137854A - 无线监测控制器 - Google Patents

Abstract

本发明公开的无线监测控制器，包括硬件部分和软件部分，硬件以单片机（微控制器）为核心，外围有无线模块、显示器、键盘、声光告警单元，以及串口、外设接口等；软件部分分为六个功能模块，分别对应六种工作方式，包括程控、简单、编辑、设置、调试、通信。通过无线技术接收探头或其它数据采集工具的无线数据，以解决某些场合由被测物和母机控制器间的空间和环境的复杂性造成的监控困难。可以代替数控加工或其它自动控制或生产过程中的人为监测工作，降低工作强度，杜绝贻误或减少废品的产生，易于实现物联网和工业自动化，是实现工业4.0的重要一环。

Description

无线监测控制器

技术领域

本发明涉及工业自动控制器领域，特别是代替人工监测环境或产品质量的第三方监测工具。

背景技术

目前，各行业加工、生产过程的自动化程度都很高，监测、监视功能也日臻完善，但某些场合仍需要人为监测、干涉。例如在机械加工行业的数控加工过程中，就需要大量人工测量以监测产品质量，不能形成装料—>加工—>测量—>允许或禁止下一工序的完整循环，这主要是由于被测物和母机控制器间的的空间和环境的复杂性造成的。

发明内容

针对目前存在的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种抗干扰能力强、不受空间拘束的，应用无线通信技术收发数据，并与用户级设置数据对比进而品质信息，再根据结果重复启动设备形成循环加工，或停止设备并发出告警以等待人为处理的，可以代替人工实现在线监测、监视的自动控制装置。

本发明除了上述基础功能外，还具有较强的输入输出控制能力，以及用户级可编程、条件判断、计时、脉冲功能、串口通信、声光告警，以及无线收发并执行外部指令等。

本发明所采用的技术方案是：硬件以单片机（微控制器）为核心，外围模块有无线模块、显示器、键盘、声光告警单元，以及串口、外设接口等。其中单片机常驻系统程序，并可以存储用户程序和设置的数据；无线模块与单片机连接，接受单片机的读写操作，负责接收和发送数据；显示器用于显示用户级程序、设置数据，及各种人机交互信息；键盘用于向单片机录入数据或启停控制等各种操作；声光告警单元用于在产生告警时发出声光信息提醒操作者；串口除了可用于在告警时向物联网络的上位机发送告警信息外，还可用于功能扩展；与外设接口用于与外部设备连接，读取外部设备状态、启动或停止外部设备等。

软件部分分为六个功能模块，分别对应六种工作方式，包括程控、简单、编辑、设置、调试、通信。其中，程控是程序控制方式的简称，意指通过执行用户级程序实现自动控制，相对“简单”而言其使用较为复杂但功能较多且易于扩展，不但可以实现接收数据并与预置数据进行比较判断的基础功能，还能实现条件判断、计时、脉冲功能、串口通信、输入、输出，以及无线收发并执行外部指令等所有指令表中约定的指令字功能；简单是简单控制方式的简称，在简单方式下，系统先初始化预设的前六组接收地址，然后循环等待接收数据，如有收到后则立即与预设数据进行比较，合格则发出启动外设的信号，不合格则发出告警；编辑，在编辑方式下，用户可以编写用户级程序；设置，在设置方式下，用户可以预设数据，该数据以组为单位，每组有最大允许值、最小允许值、参考值，其中最大允许值和最小允许值约定了允许范围，参考值用于确定允许值时的参考；调试，在调试方式下，用户可以修改接收、发送的地址信息，可以试发送、试接收，在本发明与数据发送端作无线连接调通时使用；通信，在通信方式下，可以经串口接收或发送用户级程序。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：代替数控加工或其它自动控制或生产过程中的人为监测工作，降低工作强度，杜绝贻误的发生或减少废品的产生，易于实现物联网和工业自动化，是实现工业4.0的重要一环。

附图说明

图1、图2、图3是本发明的指令表。

图4是本发明在数控加工中的在线测量应用的流程图。

图5是本发明第一次实施例的主板的PCB图。

图6是本发明的硬件组成示意图。

1电源接口2串口接口3外设接口4禁止循环开关5声光告警单元6RFID天线7RFID处理模块8串口模块9单片机（微控制器）10以太网模块11以太网天线12显示器13键盘14面板。

具体实施方式

为了更好的表述本发明的原理、工作过程以及产生的作用，下面以本发明在数控加工中的在线测量应用做为具体实施例，对本发明进一步说明。下述实施例是说明性的，不是限定性的，不能以下述实施例来限定本发明的保护范围。

本次实施例的硬件组成：由属于80C51系列的12C5A56S2单片机作为控制核心，贮存系统程序和用户程序以及用户设置等；12864显示器与单片机连接，用于显示信息；4*4键盘与单片机连接，用于向单片机录入数据或启停控制等各种操作；无线模块选择抗干扰能力强、通信距离适中的RFID类型，其与单片机连接，接受单片机的读写操作，负责接收和发送数据；声光告警单元采用外置形式，受单片机接口控制。具体的连线是：12864显示器占用单片机的P1.1、P1.2引脚；键盘与P2口连接，RFID无线模块占用P3.3、P1.3、P1.4、P1.5、P1.6、P1.7引脚，P3.0、P3.1作为串口使用，P0作为用户接口使用，P3.4用于接受外设的告警信号，P3.5用于监视外设的运行状态（运行或停止），P3.6用于发出告警信号，P3.7用于对外设发出循环启动信号。

本次实施例的软件六个功能模块组成，分别对应六种工作方式，包括程控、简单、编辑、设置、调试、通信。其中，程控是程序控制方式的简称，意指通过执行用户级程序实现自动控制，相对“简单”而言其使用较为复杂但功能较多且易于扩展，不但可以实现接收数据并与预置数据进行比较判断的基础功能，还能实现条件判断、计时、脉冲功能、串口通信、输入、输出，以及无线收发并执行外部指令等所有指令表中约定的指令字功能；简单是简单控制方式的简称，在简单方式下，系统先初始化预设的前六组接收地址，然后循环等待接收数据，如有收到后则立即与预设数据进行比较，合格则发出启动外设的信号，不合格则发出告警；编辑，在编辑方式下，用户可以编写用户级程序；设置，在设置方式下，用户可以预设数据，该数据以组为单位，每组有最大允许值、最小允许值、参考值，其中最大允许值和最小允许值约定了允许范围，参考值用于确定允许值时的参考；调试，在调试方式下，用户可以修改接收、发送的地址信息，可以试发送、试接收，在本控制器与数据发送端作无线连接调通时使用；通信，在通信方式下，可以经串口接收或发送用户级程序。另外，本发明的编程语言类似自然语言的叙述，适于顺序思维；程序由指令字构成，其格式和数控加工程序格式一致，易于掌握、普及；指令系统功能较齐全，具有条件判断、计时、脉冲功能、串口通信、输入、输出，以及无线收发并执行外部指令等相关功能指令字，尤其是还具有无线收发数据信息功能的指令字。

要在数控加工中实现尺寸、位置的在线监测，除了本发明，还要使用另外一种工具——无线位置探头（另案申请，以下简称探头），本发明与加工设备的控制系统相连，形成二个回路，一路为输出到加工设备控制系统的启动加工信号，另一路加工设备运行状态的回馈信号。

在线测量仪进入正常工作流程前，应做好一些准备工作，具体是：

1、安装探头在工作位置，比如数控车床安装探头部分于刀塔，铣镗类机床安装探头部分于主轴或刀库。

2、预设置，包括：（1）、设置无线收发地址，并调通与探头的无线通信。（2）、设置加工设备的监测点位置，并在加工程序中适当位置插入监测点位置定位以及暂停等程序内容。（3）、设置数据，即设置允许范围，包括最大允许值、最小允许值，操作过程类似数控机床的对刀过程。

3、选择本发明和探头为简单或程控工作方式并启动运行，使控制器做接收准备。

经过上述的一系列准备后，本发明下面将发挥作用，正式进入工作流程，具体过程如图2所示，下面结合附图详细说明本发明在工作中的功能、作用，以及工作过程和原理。

4、启动加工设备执行包含监测点定位、暂停的零件加工程序：加工设备开始上料，然后进行加工，至完成或到某特定节点。

5、被测工件保持原固定状态，进入测量环节，换刀（选择探头到工作位）—>定位到监测点—>暂停。

6、探头探针受压迫而发生位移，处理器监测探针运动停止后处理成位置数据并经RFID发送。

7、本发明接收到探头数据后自动与预设值比较，并判断质量，合格则发出外设启动信号，继而整体工作流程循环回至上述第4步，不合格则发出告警信号，加工设备则保持暂停状态，等待人为处理。

8、要停止循环加工时，可手动断开本发明的禁止循环开关4，这样则与加工设备控制系统间的交互信号将不能传送，或切换至其它工作方式（非简单、非程控），以杜绝相互间的不正常干扰。

Claims (9)

1.一种无线监测控制器，其特征在于：硬件以单片机为核心，使用无线通信技术以避开被测物和母机控制器间复杂的空间环境；系统软件可以预设数据允许范围，可以接收数据并与预设数据比较并判断结果，以及根据结果输出相应信号等。

2.根据权利要求1所述的无线监测控制器包括：禁止循环开关，其特征在于：断开该开关则与加工设备控制系统的交互信号将不能传送，杜绝相互干扰。

3.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：简单工作方式，其特征在于：系统循环等待接收数据，如有收到后则立即与预设数据进行比较，合格则发出启动外设的信号，不合格则发出告警。

4.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：程控工作方式，其特征在于：按照用户编写的程序执行，还具有连贯/单段、单件/连续等程序控制功能。

5.根据权利要求1所述控制器的软件包括：编辑工作方式，其特征在于：编写用户级程序。

6.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：设置工作方式，其特征在于：可以预设数据，其数据既可以由按键输入，也可以由无线接收输入，数据以组为单位管理，每组有最大允许值、最小允许值、参考值，其中最大允许值和最小允许值约定了允许范围，参考值用于确定允许值时的参考。

7.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：调试工作方式，其特征在于：修改接收、发送的地址，还可以试发送、试接收。

8.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：通信工作方式，其特征在于：可以经串口接收或发送用户级程序。

9.根据权利要求1所述无线监测控制器的软件包括：一套以实现无线通信、数据判断为特色功能的指令系统，其特征在于：顺序编程，与人类思维习惯一致；程序由指令字构成，其格式和数控加工程序格式一致，易于掌握、普及；功能齐全，具有条件判断、计时、脉冲功能、串口通信、输入、输出，以及无线收发并执行外部指令等相关功能指令字，尤其是还具有无线收发数据信息并进行条件判断功能的指令字。