CN106093536A - 一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法 - Google Patents

一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法，包括远端电路、传输电路、近端电路；所述远端电路包括可编程逻辑控制器PLC和触摸显示屏；所述PLC包括高速计数模块和高速置数模块；所述近端电路包括运算放大器、VF变换电路以及FV变换电路；所述运算放大器与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述传输电路与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述PLC与传输电路互相连接；所述触摸显示屏与PLC互相连接；本发明远端可以对近端的工作参数进行实时监测，便于及时了解近端的工作状况；同时，根据情况，远端可以实时修正近端的工作参数，实现远程控制。实施方法简单，抗干扰能力强，成本低，可靠性较高。

Description

一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法
技术领域
本发明涉及一种远距离采样与调整系统及方法，尤其涉及一种闭环系统的远距离采样与调整系统及方法。
背景技术
在雷达发射机领域，电源是不可缺少的组成部分。尤其是真空管发射机，其所需要的电源品种繁多，如电磁聚焦电源、高压电源、灯丝电源以及控制极电源等。这些电源各有特点，如电磁聚焦电源和灯丝电源属于恒流源，高压电源和控制极电源要求输出电压稳定，而且，灯丝电源和控制极电源均浮在几十千伏甚至更高的电位上。因此，这些电源都是闭环系统，其中的反馈电路使其输出电压或电流保持恒定，并且部分电源的采样电路处于高电位。
闭环系统一般是将输出电压或电流经采样电路后，转换为电压送给反馈电路实现稳压或稳流。因为电压信号在远距离传输过程中，经常会受到噪声的干扰，而且传输线缆的分布参数也会使其产生压降。一般情况下，为提高闭环系统的闭环精度、响应速度和保护速度，通常将控制保护电路靠近输出电压或电流采样值，并尽量减小电信号的传输路径。因此，如需调整输出电压或电流，则要到闭环电路调节电位器；如需调整各种保护参数时，则要到保护电路调整保护门限电位器。所以每次调整时，都要到现场测量采样值、基准值和保护门限值，指示不直观，调整不方便，不能远程操控。
发明内容
针对以上问题本发明提供了一种实现远程控制、实施方法简单、抗干扰能力强、成本低、可靠性高的闭环系统的远距离采样与调整系统及方法。
为了解决以上问题本发明采用的技术方案为：一种闭环系统的远距离采样与调整系统，包括远端电路、传输电路、近端电路；所述远端电路包括可编程逻辑控制器PLC和触摸显示屏；所述PLC包括高速计数模块和高速置数模块；所述近端电路包括运算放大器、VF变换电路以及FV变换电路；所述运算放大器与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述传输电路与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述PLC与传输电路互相连接；所述触摸显示屏与PLC互相连接。
所述运算放大器将闭环系统的采样电路送来的检测信号的电压值V1，经运算放大之后，转化为直流电平信号Vin，送给VF变换电路；所述的VF变换电路采用LM331芯片将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号，送给传输电路；当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，所述传输电路采用光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后采用AM26LS31芯片将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再采用AM26LS33芯片将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；所述PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，PLC根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的对应关系，得到对应的检测信号的电压值V1，然后送给触摸显示屏；所述触摸显示屏显示检测信号的电压值。
根据下面公式可以得到对应关系：
V1＝αVin，Vin＝mfout，fout＝f1，得到公式一：V1＝αmf1；
α为运算放大倍数，将V1转换为0～10V的电平信号Vin，一般α＝1；m为VF变换电路的线性对应因子。
相应的，所述触摸显示屏设置并显示脉冲信号频率f2，并送给PLC；所述PLC的高速置数模块输出对应频率的脉冲信号fin，送给传输电路；所述传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，再经过光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后将脉冲信号送给FV变换电路；所述FV变换电路采用LM331芯片将脉冲信号转换为对应大小的直流电平信号，送给运算放大器；所述运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号V2，设置相应的闭环系统的闭环基准电平和保护门限电平。
根据下面公式可以得到设置关系：
f2＝fin，fin＝nVout，Vout＝β V2，得到公式二：f2＝β nV2；
β为运算放大倍数，将Vout转换为合适的闭环基准电平或保护门限电平V2，一般β＝1；n为FV变换电路的线性对应因子。
所述的VF变换电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3，电位器RP1、RP2、芯片LM331；直流电平信号Vin经电阻R1后，连接芯片LM331的7脚；电容C1的一端连接芯片LM331的7脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R2的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的5脚；电容C2的一端连接芯片LM331的5脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的1脚与6脚连接；电阻R3与电容C3并联后，一端连接芯片LM331的6脚，另一端分别接电阻R4与电阻R5；电阻R4的另一端连接芯片LM331的参考地，电阻R5的另一端连接电位器RP1的调节端；电位器RP1的两个固定端分别连接VCC和VEE；芯片LM331的4脚连接芯片LM331的参考地；电位器RP2的一个固定端与调节端连接；电阻R6和电位器RP2串联后，一端连接芯片LM331的2脚，另一端连接芯片LM331的参考地；电阻R7的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的3脚，芯片LM331的3脚输出脉冲信号fout；运算放大器送来的直流电平信号，经VF变换电路后，转换为脉冲信号；脉冲信号的频率和直流电平信号的大小线性对应，根据VF变换电路各参数值，可以根据下面公式计算得到性对应因子；通过调节电位器RP2，可改变线性对应因子的大小。
VF变换电路中，各参数及元件典型值及计算公式如下：
电源VCC＝15V，VEE＝-15V；直流电平信号0≤Vin≤10V；
电阻R1＝100kΩ，R2＝6.8kΩ，R3＝100kΩ，R4＝47Ω，R5＝22kΩ，R6＝12kΩ，R7＝10kΩ；
电容C1＝0.1uF，C2＝0.01uF，C3＝1uF；电位器RP1＝0～10kΩ，RP2＝0～5kΩ；
fout＝Vin×(R6+RP2)/2.09V/R3/(R2×C2)，即fout＝mVin；
公式三：线性对应因子m＝(R6+RP2)/2.09V/R3/(R2×C2)。
所述的FV变换电路包括电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26，电容C21、C22、C23，电位器RP21以及第二芯片LM331；脉冲信号fin经电容C21后，连接第二芯片LM331的6脚；电阻R21的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的6脚；电阻R22的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的7脚；电阻R23的一端连接第二芯片LM331的7脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R24的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的5脚；电容C22的一端连接第二芯片LM331的5脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；电位器RP21的一个固定端与调节端连接；电阻R25和电位器RP21串联后，一端连接第二芯片LM331的2脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的3脚和4脚均连接第二芯片LM331的参考地；电阻R26和电容C23并联后，一端连接第二芯片LM331的1脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的1脚输出直流电平信号Vout。传输电路送来的脉冲信号，经FV变换电路后，转换为直流电平信号；直流电平信号的大小和脉冲信号的频率线性对应，根据FV变换电路各参数值，可以根据下面公式计算得到性对应因子；通过调节电位器RP21，可改变线性对应因子的大小。
FV变换电路中，各参数及元件典型值及计算公式如下：
电源VCC＝15V；脉冲信号0≤fin≤10kHz；
电阻R21＝R22＝10kΩ，R23＝68kΩ，R24＝6.81kΩ，R25＝12kΩ，R26＝100k Ω；
电容C21＝470pF，C22＝0.01uF，C23＝1uF；电位器RP21＝0～5kΩ。
Vout＝fin×2.09V×R26×(R24×C22)/(R25+RP21)，即Vout＝nfin。
公式四：线性对应因子n＝2.09V×R26×(R24×C22)/(R25+RP21)
所述第一种形式的传输电路包括两个AM26LS31电路，两个AM26LS33电路以及两对双绞线，分别组成两个完全相同的通道电路。在任一通道电路中，所述AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
所述第二种形式的传输电路包括两个HFBR1404电路，两根光纤，两个HFBR2404电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路。通道电路一，所述HFBR1404电路、光纤、HFBR2404电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、HFBR1404电路、光纤以及HFBR2404电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
所述第三种形式的传输电路包括两个IXDI414电路，两个互感器，两个HCPL2601电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路。通道电路一，所述IXDI414电路、互感器、HCPL2601电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、IXDI414电路、互感器以及HCPL2601电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送给FV变换电路。
一种闭环系统的远距离采样与调整方法，其特征在于：近端电路将需要远端显示的检测信号转换为脉冲信号，传输电路将脉冲信号转换为差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，经远端电路读取显示；相对应的，远端电路将需要调整的工作参数，以脉冲信号方式送至传输电路，传输电路将脉冲信号转换为差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，近端电路将其转换为可识别的电压信号，实现工作状态修正。
所述的检测信号为闭环系统的采样电路提供的电压值，经运算放大器运算放大之后，转化为直流电平信号；VF变换电路将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号；
当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤隔离传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离；然后，传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC；
检测信号的电压值与脉冲信号的频率是线性对应的关系，PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，并根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的线性对应关系，根据公式一计算送给触摸显示屏显示；
触摸显示屏设置并显示多个脉冲信号的频率，每个脉冲信号分别对应需要调整的工作参数，每个脉冲信号的频率与需要调整的工作参数的电压值根据公式二建立线性对应的关系PLC根据触摸显示屏设置的各脉冲信号的频率，从高速置数模块输出对应频率的脉冲信号；传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号；
当远端和近端需要进行高低电位的隔离，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离；FV变换电路接收到传输电路送来的脉冲信号后，根据脉冲信号的频率，将其转化为直流电平信号，送给运算放大器；运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号，根据公式二重新设置对应的需要调整的工作参数。
本发明，远端可以对近端的工作参数进行实时监测，便于及时了解近端的工作状况；同时，根据情况，远端可以实时修正近端的工作参数，实现远程控制。实施方法简单，抗干扰能力强，成本低，可靠性较高。
附图说明
图1为本发明系统的结构框图。
图2为本发明系统的VF变换电路图。
图3为本发明系统的FV变换电路图。
图4为本发明系统的传输电路图I。
图5为本发明系统的传输电路图II。
图6为本发明系统的传输电路图III。
具体实施方式
下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。
如图1所示，本发明提供了一种闭环系统的远距离采样与调整系统包括远端电路、传输电路、近端电路；所述远端电路包括可编程逻辑控制器PLC和触摸显示屏；所述近端电路包括运算放大器、VF变换电路以及FV变换电路。所述运算放大器与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述传输电路与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述PLC与传输电路互相连接；所述触摸显示屏与PLC互相连接。
所述PLC包含高速计数模块和高速置数模块；
所述VF变换电路采用LM331芯片将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号；
所述FV变换电路采用LM331芯片将脉冲信号转换为对应大小的直流电平信号；
所述传输电路采用AM26LS31芯片将脉冲信号转换为相同频率的差分信号；
所述传输电路采用AM26LS33芯片将差分信号转换为相同频率的脉冲信号；
所述传输电路在实现高低电位隔离时采用光纤或互感器；
所述传输电路采用串口总线进行远距离传输。
所述运算放大器将闭环系统的采样电路送来的检测信号的电压值，经运算放大之后，转化为直流电平信号，送给VF变换电路；所述的VF变换电路将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号，送给传输电路；当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，所述传输电路采用光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；所述PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，PLC根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的对应关系，得到对应的检测信号的电压值，然后送给触摸显示屏；所述触摸显示屏显示检测信号的电压值。
相应的，所述触摸显示屏设置并显示脉冲信号频率，并送给PLC；所述PLC的高速置数模块输出对应频率的脉冲信号，送给传输电路；所述传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，再经过光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后将脉冲信号送给FV变换电路；所述FV变换电路将脉冲信号转换为直流电平信号，送给运算放大器；所述运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号，根据公式二设置相应的闭环系统的闭环基准电平和保护门限电平。
如图2所示，所述的VF变换电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3，电位器RP1、RP2、芯片LM331；直流电平信号Vin经电阻R1后，连接芯片LM331的7脚；电容C1的一端连接芯片LM331的7脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R2的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的5脚；电容C2的一端连接芯片LM331的5脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的1脚与6脚连接；电阻R3与电容C3并联后，一端连接芯片LM331的6脚，另一端分别接电阻R4与电阻R5；电阻R4的另一端连接芯片LM331的参考地，电阻R5的另一端连接电位器RP1的调节端；电位器RP1的两个固定端分别连接VCC和VEE；芯片LM331的4脚连接芯片LM331的参考地；电位器RP2的一个固定端与调节端连接；电阻R6和电位器RP2串联后，一端连接芯片LM331的2脚，另一端连接芯片LM331的参考地；电阻R7的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的3脚，芯片LM331的3脚输出脉冲信号fout；运算放大器送来的直流电平信号，经VF变换电路后，转换为脉冲信号；脉冲信号的频率和直流电平信号的大小线性对应，根据VF变换电路各参数值，可以根据下面公式计算得到性对应因子；通过调节电位器RP2，可改变线性对应因子的大小。
如图3所示，所述的FV变换电路包括电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26，电容C21、C22、C23，电位器RP21以及第二芯片LM331；脉冲信号经电容C21后，连接第二芯片LM331的6脚；电阻R21的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的6脚；电阻R22的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的7脚；电阻R23的一端连接第二芯片LM331的7脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R24的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的5脚；电容C22的一端连接第二芯片LM331的5脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；电阻R25和电位器RP21串联后，一端连接第二芯片LM331的2脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的3脚和4脚均连接第二芯片LM331的参考地；电阻R26和电容C23并联后，一端连接第二芯片LM331的1脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的1脚输出直流电平信号。传输电路送来的脉冲信号，经FV变换电路后，转换为直流电平信号；直流电平信号的大小和脉冲信号的频率线性对应，根据FV变换电路各参数值，根据公式四可以计算得到线性对应因子；通过调节电位器RP1，可改变线性对应因子的大小。
如图4所示，所述第一种形式的传输电路包括两个AM26LS31电路，两个AM26LS33电路以及两对双绞线，分别组成两个完全相同的通道电路。在任一通道电路中，所述AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
如图5所示，所述第二种形式的传输电路包括两个HFBR1404电路，两根光纤，两个HFBR2404电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路。通道电路一，所述HFBR1404电路、光纤、HFBR2404电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、HFBR1404电路、光纤以及HFBR2404电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
如图6所示，所述第三种形式的传输电路包括两个IXDI414电路，两个互感器，两个HCPL2601电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路。通道电路一，所述IXDI414电路、互感器、HCPL2601电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、IXDI414电路、互感器以及HCPL2601电路依次串联。通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送给FV变换电路。
本发明的工作原理如下：近端电路将需要远端显示的检测信号转换为脉冲信号，传输电路将脉冲信号转换为适合远距离传输的差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，经远端电路读取显示；相对应的，远端电路将需要调整的工作参数，以脉冲信号方式送至传输电路，传输电路将脉冲信号转换为适合远距离传输的差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，近端电路将其转换为可识别的电压信号，实现工作状态修正。
检测信号为闭环系统的采样电路提供的电压值。经运算放大器运算放大之后，转化为对应的合适大小的直流电平信号。VF变换电路将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号。如果远端和近端需要进行高低电位的隔离，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤隔离传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离。然后，传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC。因此，检测信号的电压值与脉冲信号的频率显然是线性对应的关系。从而，PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，并根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的线性对应关系，根据公式一计算后送给触摸显示屏显示。
修正闭环系统的工作状态时，需要调整闭环的基准电平信号，同时保护门限电平也需要相应的调整。首先，触摸显示屏设置并显示多个脉冲信号的频率，每个脉冲信号分别对应需要调整的工作参数，如基准电平信号和保护门限电平。而且，每个脉冲信号的频率与需要调整的工作参数的电压值根据公式二建立线性对应的关系。PLC根据触摸显示屏设置的各脉冲信号的频率，从高速置数模块输出对应频率的脉冲信号。传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号。同样的，如果远端和近端需要进行高低电位的隔离，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离。Fv变换电路接收到传输电路送来的脉冲信号后，根据脉冲信号的频率，将其转化为对应的合适大小的直流电平信号，送给运算放大器。运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号，根据公式二重新设置对应的需要调整的工作参数，如闭环基准电平和保护门限电平。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不限制于本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的权利要求范围之内。

Claims (10)

1.一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：包括远端电路、传输电路、近端电路；所述远端电路包括可编程逻辑控制器PLC和触摸显示屏；所述PLC包括高速计数模块和高速置数模块；所述近端电路包括运算放大器、VF变换电路以及FV变换电路；所述运算放大器与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述传输电路与VF变换电路和FV变换电路分别连接；所述PLC与传输电路互相连接；所述触摸显示屏与PLC互相连接；
所述运算放大器将闭环系统的采样电路送来的检测信号的电压值V1，经运算放大之后，转化为直流电平信号Vin，送给VF变换电路；所述的VF变换电路采用LM331芯片将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号，送给传输电路；当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，所述传输电路采用光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后采用AM26LS31芯片将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再采用AM26LS33芯片将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；所述PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，PLC根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的对应关系，得到对应的检测信号的电压值V1，然后送给触摸显示屏；所述触摸显示屏显示检测信号的电压值；
根据下面公式可以得到对应关系：
V1＝α Vin，Vin＝mfout，fout＝f1，得到公式一：V1＝α mf1；
α为运算放大倍数，将V1转换为0～10V的电平信号Vin，一般α＝1；m为VF变换电路的线性对应因子；
相应的，所述触摸显示屏设置并显示脉冲信号频率f2，并送给PLC；所述PLC的高速置数模块输出对应频率的脉冲信号fin，送给传输电路；所述传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，再经过光纤或互感器进行高低电位的隔离，然后将脉冲信号送给FV变换电路；所述FV变换电路采用LM331芯片将脉冲信号转换为对应大小的直流电平信号，送给运算放大器；所述运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号V2，设置相应的闭环系统的闭环基准电平和保护门限电平；
根据下面公式可以得到设置关系：
f2＝fin，fin＝nVout，Vout＝β V2，得到公式二：f2＝β nV2；
β为运算放大倍数，将Vout转换为合适的闭环基准电平或保护门限电平V2，一般β＝1；n为FV变换电路的线性对应因子。
2.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：所述的VF变换电路包括电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7，电容C1、C2、C3，电位器RP1、RP2、芯片LM331；直流电平信号Vin经电阻R1后，连接芯片LM331的7脚；电容C1的一端连接芯片LM331的7脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R2的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的5脚；电容C2的一端连接芯片LM331的5脚，另一端连接芯片LM331的参考地；芯片LM331的1脚与6脚连接；电阻R3与电容C3并联后，一端连接芯片LM331的6脚，另一端分别接电阻R4与电阻R5；电阻R4的另一端连接芯片LM331的参考地，电阻R5的另一端连接电位器RP1的调节端；电位器RP1的两个固定端分别连接VCC和VEE；芯片LM331的4脚连接芯片LM331的参考地；电位器RP2的一个固定端与调节端连接；电阻R6和电位器RP2串联后，一端连接芯片LM331的2脚，另一端连接芯片LM331的参考地；电阻R7的一端连接VCC，另一端连接芯片LM331的3脚，芯片LM331的3脚输出脉冲信号fout；运算放大器送来的直流电平信号，经VF变换电路后，转换为脉冲信号；脉冲信号的频率和直流电平信号的大小线性对应，根据VF变换电路各参数值，可以得到线性对应因子；通过调节电位器RP2，可改变线性对应因子的大小。
3.根据权利要求2所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：VF变换电路中，各参数及元件典型值及计算公式如下：
电源VCC＝15V，VEE＝-15V；直流电平信号0≤Vin≤10V；
电阻R1＝100kΩ，R2＝6.8kΩ，R3＝100kΩ，R4＝47Ω，R5＝22kΩ，R6＝12kΩ，R7＝10kΩ；
电容C1＝0.1uF，C2＝0.01uF，C3＝1uF；电位器RP1＝0～10kΩ，RP2＝0～5kΩ；
fout＝Vin×(R6+RP2)/2.09V/R3/(R2×C2)，即fout＝mVin；
公式三：线性对应因子m＝(R6+RP2)/2.09V/R3/(R2×C2)。
4.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：所述的FV变换电路包括电阻R21、R22、R23、R24、R25、R26，电容C21、C22、C23，电位器RP21以及第二芯片LM331；脉冲信号fin经电容C21后，连接第二芯片LM331的6脚；电阻R21的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的6脚；电阻R22的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的7脚；电阻R23的一端连接第二芯片LM331的7脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的8脚连接VCC；电阻R24的一端连接VCC，另一端连接第二芯片LM331的5脚；电容C22的一端连接第二芯片LM331的5脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；电位器RP21的一个固定端与调节端连接；电阻R25和电位器RP21串联后，一端连接第二芯片LM331的2脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的3脚和4脚均连接第二芯片LM331的参考地；电阻R26和电容C23并联后，一端连接第二芯片LM331的1脚，另一端连接第二芯片LM331的参考地；第二芯片LM331的1脚输出直流电平信号Vout；传输电路送来的脉冲信号，经FV变换电路后，转换为直流电平信号；直流电平信号的大小和脉冲信号的频率线性对应，根据FV变换电路各参数值，可以得到线性对应因子；通过调节电位器RP21，可改变线性对应因子的大小。
5.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：所述的FV变换电路中，各参数及元件典型值及计算公式如下：
电源VCC＝15V；脉冲信号0≤fin≤10kHz；
电阻R21＝R22＝10kΩ，R23＝68kΩ，R24＝6.81kΩ，R25＝12kΩ，R26＝100kΩ；
电容C21＝470pF，C22＝0.01uF，C23＝1uF；电位器RP21＝0～5kΩ；
Vout＝fin×2.09V×R26×(R24×C22)/(R25+RP21)，即Vout＝nfin；
公式四：线性对应因子n＝2.09V×R26×(R24×C22)/(R25+RP21)。
6.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：所述的传输电路包括两个AM26LS31电路，两个AM26LS33电路以及两对双绞线，分别组成两个完全相同的通道电路；在任一通道电路中，所述AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
7.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：传输电路包括两个HFBR1404电路，两根光纤，两个HFBR2404电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路；通道电路一，所述HFBR1404电路、光纤、HFBR2404电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、HFBR1404电路、光纤以及HFBR2404电路依次串联；通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至HFBR1404电路的输入端，所述HFBR1404电路将其转换为脉冲光信号，经光纤进行高低电位的隔离，然后送至HFBR2404电路的输入端，HFBR2404电路将接收到的脉冲光信号转化为脉冲信号，然后送给FV变换电路。
8.根据权利要求1所述的一种闭环系统的远距离采样与调整系统，其特征在于：传输电路包括两个IXDI414电路，两个互感器，两个HCPL2601电路，两个AM26LS31电路，两对双绞线以及两个AM26LS33电路，分别组成两个通道电路；通道电路一，所述IXDI414电路、互感器、HCPL2601电路、AM26LS31电路、双绞线以及AM26LS33电路依次串联；通道电路二，所述AM26LS31电路、双绞线、AM26LS33电路、IXDI414电路、互感器以及HCPL2601电路依次串联；通道电路一，所述VF变换电路输出的脉冲信号送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送给PLC的高速计数模块；通道电路二，所述PLC的高速置数模块输出的脉冲信号送至AM26LS31电路的输入端，AM26LS31电路将其转换为差分信号，经双绞线进行远距离传输后，送至AM26LS33电路的输入端，AM26LS33电路将其转化为脉冲信号，然后送至IXDI414电路的输入端，所述IXDI414电路将其进行整形放大，经互感器进行高低电位的隔离，耦合至HCPL2601电路的输入端，HCPL2601电路将其限幅整形，然后送给FV变换电路。
9.一种闭环系统的远距离采样与调整方法，其特征在于：近端电路将需要远端显示的检测信号转换为脉冲信号，传输电路将脉冲信号转换为差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，经远端电路读取显示；相对应的，远端电路将需要调整的工作参数，以脉冲信号方式送至传输电路，传输电路将脉冲信号转换为差分信号，经过远距离传输后，再转换为脉冲信号，近端电路将其转换为可识别的电压信号，实现工作状态修正。
10.根据权利要求9所述的一种闭环系统的远距离采样与调整方法，其特征在于：所述的检测信号为闭环系统的采样电路提供的电压值，经运算放大器运算放大之后，转化为直流电平信号；VF变换电路将直流电平信号转换为对应频率的脉冲信号；
当远端和近端需要进行高低电位的隔离时，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤隔离传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离；然后，传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号，然后送给PLC；
检测信号的电压值与脉冲信号的频率是线性对应的关系，PLC的高速计数模块检测脉冲信号的频率，并根据脉冲信号的频率与检测信号的电压值的线性对应关系，根据公式一计算后送给触摸显示屏显示；
触摸显示屏设置并显示多个脉冲信号的频率，每个脉冲信号分别对应需要调整的工作参数，每个脉冲信号的频率与需要调整的工作参数的电压值根据公式二建立线性对应的关系；PLC根据触摸显示屏设置的各脉冲信号的频率，从高速置数模块输出对应频率的脉冲信号；传输电路将脉冲信号转换为相同频率的差分信号，经串口总线远距离传输后，再将差分信号转换为相同频率的脉冲信号；
当远端和近端需要进行高低电位的隔离，则传输电路先将脉冲信号经光电转换，转换为光信号，经光纤传输后，再将光信号转换为相同频率的脉冲信号；或者，传输电路利用互感器进行电位隔离；FV变换电路接收到传输电路送来的脉冲信号后，根据脉冲信号的频率，将其转化为直流电平信号，送给运算放大器；运算放大器根据FV变换电路送来的直流电平信号，根据公式二重新设置对应的需要调整的工作参数。
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