CN107656473A - 一种基于tft技术的防爆流量控制仪 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及控制仪技术领域，尤其为一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，包括：检测模块、CPU模块、开关量处理模块、TFT‑LCD模块以及电源模块，所述检测模块包括气体检测模块和液体检测模块，该气体检测模块和液体检测模块均与CPU模块通信连接，所述CPU模块通过RS485总线双向通信连接有管理模块，所述开关量处理模块输入端连接到CPU模块，所述TFT‑LCD模块与管理模块连接，且TFT‑LCD模块还通过模糊自适应控制模块分别与气体检测模块和液体检测模块连接，所述电源模块分别与CPU模块、管理模块电性连接。本发明，具有设备的维护、替换、升级方便、测量的可靠性和准确性高等特点。

Description

一种基于TFT技术的防爆流量控制仪
技术领域
本发明涉及控制仪技术领域，具体为一种基于TFT技术的防爆流量控制仪。
背景技术
具有显示功能的在智能线检测技术如孔板、涡轮、电磁等，被广泛应用于工业生产中，是用以显示(指示、记录等)被测值的工业自动化仪(表)，一般是把气、液体的密度含量、流量等检测量通过传感器传递，然后用显示出来。现有对于检测气、液体的密度含量、流量等物理量的，通过处理器处理后显示，然后根据结果再进行人工反馈调节，由于检测、通信和显示等部件较多，如果不分开进行管理，则造成处理器处理量大，处理率不高，而且不能及时根据输出结果及时自动适应参数、反馈以提高检测精度。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，以解决上述背景技术中提出的问题。所述基于TFT技术的防爆流量控制仪具有设备的维护、替换、升级方便、测量的可靠性和准确性高等特点。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，包括：检测模块、CPU模块、开关量处理模块、TFT-LCD模块以及电源模块，所述检测模块包括气体检测模块和液体检测模块，该气体检测模块和液体检测模块均与CPU模块通信连接，所述CPU模块通过RS485总线双向通信连接有管理模块，所述开关量处理模块输入端连接到CPU模块，所述TFT-LCD模块与管理模块连接，且TFT-LCD模块还通过模糊自适应控制模块分别与气体检测模块和液体检测模块连接，所述电源模块分别与CPU模块、管理模块电性连接。
优选的，所述气体检测模块和液体检测模块通过前置放大模块连接模拟量采集模块，所述模拟量采集模块与CPU模块的自带A/D转换模块连接。
优选的，所述气体检测模块为多合一气体传感器模组，所述液体检测模块为光纤液体浓度传感器，所述前置放大模块为前置放大器，所述模拟量采集模块为32路模拟量采集器。
优选的，所述CPU模块控制核心采用ARM11芯片S3C6410处理器。
优选的，所述管理模块控制核心为ARM7微处理器LPC2212。
优选的，所述TFT-LCD模块采用控制芯片为SSD1289的320×240像素26万色彩色图形点阵式液晶。
优选的，所述模糊自适应控制模块采用参数自适应的Fuzzy-PID控制器。
优选的，还包括与CPU模块通信连接的时钟模块、RS485模块以及存储器。
优选的，所述存储器包括DDR SDRAM和flash芯片。
优选的，还包括管理模块控制连接的报警模块，其中，所述报警模块为LED闪烁灯、语音喇叭、振动器及蜂鸣器中的一种或几种组合。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：在对于气体、液体温度、质量、密度等信号的检测时，通过采用CPU模块检测处理检测模块数据，以及管理模块控制显示、报警的功能分体化的设计使控制仪便于提高性能以及方便于外设的扩展、多任务的管理调度，且使处理效率更好，同时也便于设备的维护、替换、升级等；采用参数自适应的Fuzzy-PID控制器，提高了对检测模块检测非线性、时变的控制效果，保证了测量的可靠性和准确性。
附图说明
图1为本发明结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：
一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，包括：检测模块、CPU模块、开关量处理模块、TFT-LCD模块以及电源模块，所述检测模块包括气体检测模块和液体检测模块，该气体检测模块和液体检测模块均与CPU模块通信连接，所述CPU模块通过RS485总线双向通信连接有管理模块，所述开关量处理模块输入端连接到CPU模块，所述TFT-LCD模块与管理模块连接，且TFT-LCD模块还通过模糊自适应控制模块分别与气体检测模块和液体检测模块连接，所述电源模块分别与CPU模块、管理模块电性连接，电源模块采用2.5～5.5V的LTC3406系统电源模块。
所述气体检测模块和液体检测模块通过前置放大模块连接模拟量采集模块，所述模拟量采集模块与CPU模块的自带A/D转换模块连接，所述气体检测模块为多合一气体传感器模组，所述液体检测模块为光纤液体浓度传感器，所述前置放大模块为前置放大器，所述模拟量采集模块为32路模拟量采集器，ZPHS01型多合一气体传感器模组，用于对气体情况下检测温度、质量、密度等的信号，通讯采用串口(TTL)，集电化学甲醛传感器、VOC传感器、激光粉尘传感器、红外二氧化碳/硫传感器和温湿度传感器等为一体的多合一模组，检测功能多，通用性好，精度高，UQG-Ⅱ型光纤液体浓度传感器适应石油、化工、电力、冶金等油料或化工液体原料的温度、密度等检测，置于被检测对象内，前置放大模块将气体检测模块、液体检测模块采集到所检测的气、液流量的模拟量作整形放大，经过32路模拟量采集器传送，该采集器为ADS8341芯片内置I/V转换电路模块、分压电路模块，然后变成CPU模块能接收的数字量。
控制仪还包括与CPU模块通信连接的时钟模块、RS485模块以及存储器，所述存储器包括DDR SDRAM和flash芯片，所述时钟模块对CPU模块主要提供时钟服务，RSM485CHT型RS485模块将CPU模块与外部PC机的通信完成数据交换，DDR SDRAM存储处理的数据，flash芯片存储搭建、嵌入的驱动、运行程序。
所述CPU模块控制核心采用ARM11芯片S3C6410处理器，所述S3C6410处理器采用ARMv6架构，为16/32为RISC微处理器，具有丰富片上功能：TFT24bit真色彩LCD控制器，4通道的UART，32通道的DMA连接32路模拟量采集器，通用I/O接口，I2S、I2C总线、PLL时钟发生器，SD Host与连接的DDR SDRAM和flash芯片配合工作，存储处理的数据、μC/OS-II源代码及应用程序代码，可实现在系统编程(ISP)和在应用编程(IAP)，方便外部扩展。
所述管理模块控制核心为ARM7微处理器LPC2212，所述LPC2212具有16K的片内RAM，128K的片内flash，设计中晶振采用110 592kHz，微处理器主频为44MHz，系统实时时钟采用32.768kHz的晶振，程序放在LPC2212的片内FLASH中，这样可以使程序的运行速度最快，由于该设计支持语音报告测量结果，连接报警器，还包括管理模块控制连接的报警模块，其中，所述报警模块为LED闪烁灯、语音喇叭、振动器及蜂鸣器中的一种或几种组合，外扩一片NORFLASH芯片39VF1601，用以存放语音MP3文件，用于驱动报警器报警，同时NOR2FLASH中也存放了中文字库，LPC2212与TFT-LCD模块连接，用于支持人机界面的TFT-LCD液晶显示，MP3语音文件和中文字库被采用小尺寸的bin格式的文件，下载到NORFLASH中，方便被LPC2212读取。
所述CPU模块和管理模块两个部分采用RS485总线来进行通信，可以使控制(系统)小型化，功能集成度高，便于提高性能以及方便于外设的扩展，采用嵌入式实时操作系统μC/OS-Ⅱ，便于多任务的管理调度，其中，CPU模块用于处理检测的信号、与上位计算机进行通信，通过控制开关量处理模块，实现对泵、电磁阀等的设备的直接控制打开/关闭，管理模块用于控制液晶显示、人机交互、语音报警的功能，管理模块分担CPU模块工作量，使处理效率更好，同时也便于设备的维护、替换、升级等。
所述TFT-LCD模块采用控制芯片为SSD1289的320×240像素26万色彩色图形点阵式液晶，不仅可以显示检测处理数字、字符、运行状态、调试信息等内容，还可以显示汉字和任意图形，该模块的控制芯片为SSD1289，LPC2212读写8080并行时序显示控制，所述TFT-LCD模块还连接4×4矩阵式键盘，实现参数设定、调整等功能。
所述模糊自适应控制模块采用参数自适应的Fuzzy-PID控制器，该Fuzzy-PID控制器。利用模糊控制规则在线地对PID参数进行自动修正，形成了模糊自适应策略，在气、液体流量测量的基础上，设定值信息和气体检测模块和液体检测模块实际测得到的瞬时流量信息进行比较后算出偏差，然后对气体检测模块和液体检测模块检测气、液体流量信号进行自动适应调节，通过控制开关量处理模块对泵、电磁阀等的设备的直接控制打开/关闭；反馈调节补偿了误差，保证了测量的可靠性和准确性，模糊控制算法具有人的智能思维、适应性好、鲁棒性强等特点，采用模糊控制算法对气、液体流量进行自动控制，得到气体检测模块和液体检测模块对较高的控制特性，其中模糊控制规则、算法参照文章编号：1002-0640(2008)07-0096-04自适应模糊PID控制器的设计和仿真-殷云华。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于，包括：检测模块、CPU模块、开关量处理模块、TFT-LCD模块以及电源模块，所述检测模块包括气体检测模块和液体检测模块，该气体检测模块和液体检测模块均与CPU模块通信连接，所述CPU模块通过RS485总线双向通信连接有管理模块，所述开关量处理模块输入端连接到CPU模块，所述TFT-LCD模块与管理模块连接，且TFT-LCD模块还通过模糊自适应控制模块分别与气体检测模块和液体检测模块连接，所述电源模块分别与CPU模块、管理模块电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述气体检测模块和液体检测模块通过前置放大模块连接模拟量采集模块，所述模拟量采集模块与CPU模块的自带A/D转换模块连接。
3.根据权利要求2所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述气体检测模块为多合一气体传感器模组，所述液体检测模块为光纤液体浓度传感器，所述前置放大模块为前置放大器，所述模拟量采集模块为32路模拟量采集器。
4.根据权利要求1所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述CPU模块控制核心采用ARM11芯片S3C6410处理器。
5.根据权利要求1所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述管理模块控制核心为ARM7微处理器LPC2212。
6.根据权利要求1所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述TFT-LCD模块采用控制芯片为SSD1289的320×240像素26万色彩色图形点阵式液晶。
7.根据权利要求1所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述模糊自适应控制模块采用参数自适应的Fuzzy-PID控制器。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：还包括与CPU模块通信连接的时钟模块、RS485模块以及存储器。
9.根据权利要求8所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：所述存储器包括DDR SDRAM和flash芯片。
10.根据权利要求8所述的一种基于TFT技术的防爆流量控制仪，其特征在于：还包括管理模块控制连接的报警模块，其中，所述报警模块为LED闪烁灯、语音喇叭、振动器及蜂鸣器中的一种或几种组合。
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