CN107703827A - 工业大数据驱动的多模态过程控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种工业大数据驱动的多模态过程控制系统，包括：传感器阵列接口、多路采集卡，该多路采集卡与多选一转换开关相连，该多选一转换开关的输出端与调整电路模块的输入端相连，调整电路模块的输出端与一AD模块的输入端相连，该AD模块的输出端与处理器模块相连，该处理器模块的控制信号输出端与一通讯接口相连，且通过该通讯接口将控制信号发送至上位机以控制现场工业设备；以及处理器模块的控制输出端与多选一转换开关的控制端相连；本发明通过传感器阵列接口、多路采集卡、多选一转换开关、调整电路模块和AD模块将模拟量数据转换为数字量输入至处理器模块进行处理，实现了多种传感器数据采集、处理并进行相应控制的效果。

Description

工业大数据驱动的多模态过程控制系统
技术领域
本发明属于工程控制领域，尤其涉及一种工业大数据驱动的多模态过程控制系统。
背景技术
随着自动控制系统的发展，工业现场设备的种类越来越智能化，种类越来越多样化，在进行控制时，往往依赖于多种传感器进行同时检测，以达到多模态控制的目的，但是现有的控制系统往往存在数据采集效率低的缺点，并且由于某些传感器的输出模拟量数值不同，造成在数据采集时，单一的调整电路模块无法处理，引起控制故障。
发明内容
本发明的目的是提供一种工业大数据驱动的多模态过程控制系统，以解决多种模拟量传感器数据采集的技术问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种工业大数据驱动的多模态过程控制系统，包括：传感器阵列接口、用于获得传感器阵列接口输入数据的多路采集卡，该多路采集卡与多选一转换开关相连，该多选一转换开关的输出端与一调整电路模块的输入端相连，该调整电路模块的输出端与一AD模块的输入端相连，该AD模块的输出端与处理器模块相连，该处理器模块的控制信号输出端与一通讯接口相连，且通过该通讯接口将控制信号发送至上位机以控制现场工业设备；所述处理器模块的控制输出端与多选一转换开关的控制端相连。
优选的，为了提高调整电路模块的通用性，使对外部多种电压范围的数据均能进行调理，所述调整电路模块包括：第一、第二通道单元，通道选择单元，所述通道选择单元包括：比较器，该比较器的同相端作为调整电路模块的输入端，反相端接入一基准电压，该比较器的输出端分别与NPN三极管、PNP三极管的基极相连，所述NPN三极管的集电极、PNP三极管的发射极分别与电源端相连，所述NPN三极管的发射极、PNP三极管的集电极分别与第一通道单元、第二通道单元的供电端相连；所述比较器的同相端还分别与第一、第二通道单元的输入端相连，第一通道单元包括：用于对输入信号进行降压的分压电路，分压电路的输出端与第一电压跟随器的输入端相连；第二通道单元包括：第二电压跟随器，所述第一、第二电压跟随器的输出端相连作为调整电路模块的信号输出端。
进一步，为了解决数据存储的技术问题，所述处理器模块还连接有用于存储采集数据的存储器。
进一步，为了实现远距离数据传输，节约布线成本，所述处理器模块还与一无线模块相连，该无线模块采用ZigBee无线模块。
本发明的有益效果是，本发明通过传感器阵列接口、多路采集卡、多选一转换开关、调整电路模块和AD模块将模拟量数据转换为数字量输入至处理器模块进行处理，实现了多种传感器数据采集、处理并进行相应控制的效果，并且本控制系统具有集成度高，采集速度快的优点。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
图1示出了工业大数据驱动的多模态过程控制系统的原理框图；
图2示出了调整电路模块的原理框图；
图3示出了通道选择单元的原理框图。
图中：比较器U1A、NPN三极管T1、PNP三极管T2、第一集成运算放大器U1A、第二集成运算放大器U1B、第三集成运算放大器U1C。
具体实施方式
现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。
图1示出了工业大数据驱动的多模态过程控制系统的原理框图。
如图1所示，本发明的工业大数据驱动的多模态过程控制系统，包括：传感器阵列接口、用于获得传感器阵列接口输入数据的多路采集卡，该多路采集卡与多选一转换开关相连，该多选一转换开关的输出端与一调整电路模块的输入端相连，该调整电路模块的输出端与一AD模块的输入端相连，该AD模块的输出端与处理器模块相连，该处理器模块的控制信号输出端与一通讯接口相连，且通过该通讯接口将控制信号发送至上位机以控制现场工业设备；所述处理器模块的控制输出端与多选一转换开关的控制端相连。
其中，处理器模块可以采用51系列单片机，也可以采用STC系列或者PIC系列单片机。所述通讯接口例如但不限于采用10M/100M以太网接口，其支持标准MODBUS TCP/IP协议，优选的，所述10M/100M以太网接口采用2个，以及通讯接口还可以采用RS232/RS485串口通讯接口。
所述传感器阵列接口可以在多规模数据处理时，连接多种传感器，也可以在添加另一传感器阵列接口用于信号的反馈控制，即在多模态过程控制系统的技术方案基础上添加反馈控制电路。
如图2和图3所示，所述调整电路模块包括：第一、第二通道单元，通道选择单元，所述通道选择单元包括：比较器U1A，该比较器U1A的同相端作为调整电路模块的输入端，反相端接入一基准电压，该比较器的输出端分别与NPN三极管T1、PNP三极管T2的基极相连，所述NPN三极管T1的集电极、PNP三极管T2的发射极分别与电源端相连，所述NPN三极管T1的发射极、PNP三极管T2的集电极分别与第一通道单元、第二通道单元的供电端相连；所述比较器U1A的同相端还分别与第一、第二通道单元的输入端相连，第一通道单元包括：用于对输入信号进行降压的分压电路，分压电路的输出端与第一电压跟随器的输入端相连；第二通道单元包括：第二电压跟随器，所述第一、第二电压跟随器的输出端相连作为调整电路模块的信号输出端。
其中，所述分压电路通过电阻R2和电阻R3串联构成，电阻R2的一端接入输入信号ui，电阻R2的另一端与电阻R3的一端相连，并作为所述分压电路的输出端，且电阻R2或者电阻R3可以采用可调电位器(多圈电位器)对其输出电压进行调节。
所述比较器和第一、第二电压跟随器分别采用第一集成运算放大器U1A、第二集成运算放大器U1B、第三集成运算放大器U1C。
所述调整电路模块的工作原理是，通过基准电压与输入信号ui进行比较，例如基准电压采用5V，即，输入信号ui范围大于5V，则通过第一通道单元降低电压值，即通过分压电路调整到5V范围之内，经过第一电压跟随器后接入AD模块，若输入信号ui范围小于5V，则直接通过第二通道中的第一电压跟随器进行AD模块，因此，本调整电路模块能够对大于或小于基准电压的输入信号均能进行调理，提高了调整电路模块的通用性。由于分压电阻对信号的处理是线性的，因此，信号处理不会失真，并且提高了信号的稳定性。
作为一种可选的实施方式，所述处理器模块还连接有用于存储采集数据的存储器。
作为另一种可选的实施方式，所述处理器模块还与一无线模块相连，该无线模块采用ZigBee无线模块。

Claims (4)

1.一种工业大数据驱动的多模态过程控制系统，其特征在于包括：传感器阵列接口、用于获得传感器阵列接口输入数据的多路采集卡，该多路采集卡与多选一转换开关相连，该多选一转换开关的输出端与一调整电路模块的输入端相连，该调整电路模块的输出端与一AD模块的输入端相连，该AD模块的输出端与处理器模块相连，该处理器模块的控制信号输出端与一通讯接口相连，且通过该通讯接口将控制信号发送至上位机以控制现场工业设备；以及
所述处理器模块的控制输出端与多选一转换开关的控制端相连。
2.如权利要求1所述的工业大数据驱动的多模态过程控制系统，其特征在于，
所述调整电路模块包括：第一、第二通道单元，通道选择单元，
所述通道选择单元包括：比较器，该比较器的同相端作为调整电路模块的输入端，反相端接入一基准电压，该比较器的输出端分别与NPN三极管、PNP三极管的基极相连，所述NPN三极管的集电极、PNP三极管的发射极分别与电源端相连，所述NPN三极管的发射极、PNP三极管的集电极分别与第一通道单元、第二通道单元的供电端相连；
所述比较器的同相端还分别与第一、第二通道单元的输入端相连，
第一通道单元包括：用于对输入信号进行降压的分压电路，分压电路的输出端与第一电压跟随器的输入端相连；
第二通道单元包括：第二电压跟随器，
所述第一、第二电压跟随器的输出端相连作为调整电路模块的信号输出端。
3.如权利要求2所述的工业大数据驱动的多模态过程控制系统，其特征在于，所述处理器模块还连接有用于存储采集数据的存储器。
4.如权利要求3所述的工业大数据驱动的多模态过程控制系统，其特征在于，所述处理器模块还与一无线模块相连，该无线模块采用ZigBee无线模块。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN204166375U (zh) * 2014-11-07 2015-02-18 河海大学 工业大数据驱动的多模态过程控制系统
CN204215195U (zh) * 2014-11-07 2015-03-18 南京工业职业技术学院 多种模拟量传感器数据采集系统

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