CN108735025A - 一种面向对象的仿真培训柜控制单元 - Google Patents
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Abstract
本发明为一种面向对象的仿真培训柜控制单元，包括处理器、内置时钟、通信模块、存储模块和为控制单元供电的开关电源，内置时钟、通信模块和存储模块分别与处理器相连，所述的通信模块包括若干路RS485接口、一路RS232接口、至少一路USB接口和至少一路以太网口，所述的存储模块包括闪存和内存。本发明的优点是：设有开关电源直接市电供电，无需额外转换电源；采用Cortex‑A8处理器，运算速度块；内置Linux系统，编程维护方便；多个RS485接口和多种其他通信接口，满足培训使用；体积小，便于安装；设有内存和闪存，容量大。
Description
技术领域
本发明涉及仿真柜控制单元，尤其涉及种面向对象的仿真培训柜控制单元。
背景技术
仿真培训柜控制单元是仿真培训柜的核心组件，用于仿真柜的培训仿真，实时监测和控制仿真柜各个组件；接收主站或者面板指令来协调仿真柜里组件的运作，现有的仿真培训柜的控制单元有如下缺点：自带的RS485接口少，而扩展的RS485板价格高并且数量又少；运算处理速度慢，基本指令需要0.55～0.7us，应用指令需要3.7～几百us；基于逻辑梯形图和指令清单，编程及维护复杂；容量小，只内置8K步EEPROM；其他资源少，无高精度时钟、USB、SD和网口； 24V DC供电，需要另配市电转24V的电源；大型导轨式模块安装，无法嵌入到紧凑的仿真柜里。
发明内容
本发明主要解决了通信接口少，需要额外转换电源，运算速度慢，数据存储量小，不适用于紧凑型仿真柜的问题，提供了一种通信接口丰富，直接由市电供电，运算速度块，容量大，体积小的面向对象的仿真培训柜控制单元
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种面向对象的仿真培训柜控制单元，包括处理器、内置时钟、通信模块、存储模块和为控制单元供电的开关电源，内置时钟、通信模块和存储模块分别与处理器相连，所述的通信模块包括若干路RS485接口、一路RS232接口、至少一路USB接口和至少一路以太网口，所述的存储模块包括闪存和内存。
本发明中，该仿真培训柜控制单元设有多种通信接口和多路RS485口，通信接口丰富，能够满足培训需求，采用DDR3 RAM和NANDFLASH存储量大，设有内置时钟能够提供精确时间。
作为上述方案的一种优选方案，所述的开关电源包括整流桥D2，电感L1、L4、L5、L6,无极电容C2、C4、C5、C8、C9，有极电容C6、C13、C14、C17、C19、C22、C23、C24，二极管D1、D3、D5、D6、D7、VR1，电阻R1、R3、R4、R7、R8、R10、R11，变压器T1，DC-DC转换器IC1，线性光耦U4，稳压源U5，稳压器U6、U7，排针J2，电源VCC、VDD,电源负极VSS和若干其他导线，，整流桥D2输入端为开关电源的输入端，整流桥D2输出端正极与电感L1相连，电感L1另一端分别与电容C2、电容C4和电阻R1相连，电容C2另一端与整流桥D2输出端负极相连，电阻R1另一端与DC-DC转换器IC1相连，电容C4另一端与变压器T1的第九管脚相连，变压器T1的第一管脚与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极分别与有极电容C23正极和线性光耦的第四管脚相连，有极电容C23负极分别与变压器T1的第二管脚和整流器D2输出端负极相连，线性光耦U4的第三管脚分别与电阻R4，无极电容C5和DC-DC转换器IC1相连，电阻R4另一端与有极电容C6正极相连，有极电容C6负极与整流桥D2输出端负极相连，无极电容C5另一端与整流桥D2输出端负极相连，线性光耦U4的第二管脚分别与二极管D3正极和电阻R8相连，二极管D3负极分别与无极电容C8和电阻R7相连，无极电容C8另一端接地，电阻R7另一端与线性光耦U4第一管脚相连，电阻R8另一端分别与无极电容C9和稳压源U5阴极相连，无极电容C9另一端与电阻R9相连，电阻R9另一端分别与稳压源U5参考价、电阻R10和电阻R11相连，电阻R10另一端接电源VCC，电阻R11另一端接地，稳压源U5阳极接地。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的DC-DC转换器IC1为DPA-Switch，其设有管脚D、S、X、F、L、C，管脚D与二极管VR1负极相连，二极管VR1正极与整流桥D2输出端负极相连，管脚S和F分别与整流桥D2输出端负极相连，管脚L与电阻R1相连，管脚C与线性光耦U4第三管脚相连，管脚X通过电阻R3与整流桥D2输出端负极相连。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的变压器T1的第六管脚分别与排针J2和二极管D5正极相连，排针J2与电源负极VSS相连，二极管D5负极与电感L4相连，电感L4另一端分别与有极电容C13正极和稳压器U6输入端相连，有极电容C13负极与电源VSS相连，稳压器U6接地端与电源负极VSS相连，稳压器U6输出端分别与电源VDD和有极电容C14正极相连，有极电容C14 负极与电源负极VSS相连。
作为上述方案的一种进一步的优选方案，所述的变压器T1的第十管脚与二极管D6正极相连，二极管D6另一端分别与电感L5、有极电容C17正极和线性光耦U4第一管脚相连，电感L5分别与有极电容C19正极和电源VCC相连，有极电容C19负极接地，有极电容C17负极接地且与有极电容C22正极相连，有极电容C22负极分别与二极管D7正极和电感L6相连，二极管D7负极与变压器T1第八管脚相连，电感L6与稳压器U7输入端相连，稳压器U7接地端接地，稳压器U7输出端向外输出电源且与有极电容C24 负极相连，有极电容C24正极接地。
作为上述方案的一种优选方案，所述的开关电源直接与市电相连。无需额外的转换电源。
作为上述方案的一种优选方案，所述的处理器为ARM Cortex-A8处理器，嵌入Linux操作系统。最高运行频率为800MHz,满足日常使用，采用Linux操作系统，控制单元编程维护方便。
作为上述方案的一种优选方案，集成于高度为1U的19英寸机架中。控制单元整体体积小，便于安装。
本发明的优点是：设有开关电源直接市电供电，无需额外转换电源；采用Cortex-A8处理器，运算速度块；内置Linux系统，编程维护方便；多个RS485接口和多种其他通信接口，满足培训使用；体积小，便于安装；设有内存和闪存，容量大。
附图说明
图1为本发明的一种结构框图。
图2为开关电源第一部分的电路原理图。
图3为开关电路第二部分的电路原理图。
图4为开关电路第三部分的电路原理图。
1-USB接口 2-内置时钟 3-RS232接口 4-以太网口 5-闪存 6-内存 7-RS485接口8-处理器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步的说明。
实施例：
本实施例一种面向对象的仿真培训柜控制单元，如图1所示，包括处理器8、内置时钟2、通信模块、存储模块和为控制单元供电的开关电源，内置时钟2、通信模块和存储模块分别与处理器8相连，所述的通信模块包括十六路RS485接口7、一路RS232接口3、一路USB接口1和两路以太网口4，所述的存储模块包括闪存5和内存6。处理器8采用ARM Cortex-A8处理器，嵌入Linux操作系统，存储模块采用容量256M 频率800MHz的DDR3 RAM和256M的NANDFLASH。开关电源直接与市电相连。控制单元集成于高度为1U的19英寸机架中。
如图2所示，开关电源包括整流桥D2，电感L1、L4、L5、L6,无极电容C2、C4、C5、C8、C9，有极电容C6、C13、C14、C17、C19、C22、C23、C24，二极管D1、D3、D5、D6、D7、VR1，电阻R1、R3、R4、R7、R8、R10、R11，变压器T1，DC-DC转换器IC1，线性光耦U4，稳压源U5，稳压器U6、U7，排针J2，电源VCC、VDD,电源负极VSS和若干其他导线，整流桥D2输入端为开关电源的输入端，整流桥D2输出端正极与电感L1相连，电感L1另一端分别与电容C2、电容C4和电阻R1相连，电容C2另一端与整流桥D2输出端负极相连，电阻R1另一端与DC-DC转换器IC1相连，电容C4另一端与变压器T1的第九管脚相连，变压器T1的第一管脚与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极分别与有极电容C23正极和线性光耦的第四管脚相连，有极电容C23负极分别与变压器T1的第二管脚和整流器D2输出端负极相连，线性光耦U4的第三管脚分别与电阻R4，无极电容C5和DC-DC转换器IC1相连，电阻R4另一端与有极电容C6正极相连，有极电容C6负极与整流桥D2输出端负极相连，无极电容C5另一端与整流桥D2输出端负极相连，线性光耦U4的第二管脚分别与二极管D3正极和电阻R8相连，二极管D3负极分别与无极电容C8和电阻R7相连，无极电容C8另一端接地，电阻R7另一端与线性光耦U4第一管脚相连，电阻R8另一端分别与无极电容C9和稳压源U5阴极相连，无极电容C9另一端与电阻R9相连，电阻R9另一端分别与稳压源U5参考价、电阻R10和电阻R11相连，电阻R10另一端接电源VCC，电阻R11另一端接地，稳压源U5阳极接地。
DC-DC转换器IC1为DPA-Switch，其设有管脚D、S、X、F、L、C，管脚D与二极管VR1负极相连，二极管VR1正极与整流桥D2输出端负极相连，管脚S和F分别与整流桥D2输出端负极相连，管脚L与电阻R1相连，管脚C与线性光耦U4第三管脚相连，管脚X通过电阻R3与整流桥D2输出端负极相连。
如图3所示，变压器T1的第六管脚分别与排针J2和二极管D5正极相连，排针J2与电源负极VSS相连，二极管D5负极与电感L4相连，电感L4另一端分别与有极电容C13正极和稳压器U6输入端相连，有极电容C13负极与电源VSS相连，稳压器U6接地端与电源负极VSS相连，稳压器U6输出端分别与电源VDD和有极电容C14正极相连，有极电容C14 负极与电源负极VSS相连。
如图4所示，变压器T1的第十管脚与二极管D6正极相连，二极管D6另一端分别与电感L5、有极电容C17正极和线性光耦U4第一管脚相连，电感L5分别与有极电容C19正极和电源VCC相连，有极电容C19负极接地，有极电容C17负极接地且与有极电容C22正极相连，有极电容C22负极分别与二极管D7正极和电感L6相连，二极管D7负极与变压器T1第八管脚相连，电感L6与稳压器U7输入端相连，稳压器U7接地端接地，稳压器U7输出端向外输出电源且与有极电容C24 负极相连，有极电容C24正极接地。
开关电源中的二极管VR1为SMBJ150A,变压器T1为EE25，线性光耦U4为EL817，稳压源U5为TL431，稳压器U6为78M05，稳压器U7为79L05。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。
尽管本文较多地使用了通信模块、存储模块等术语但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
Claims (8)
1.一种面向对象的仿真培训柜控制单元，其特征是：包括处理器（8）、内置时钟（2）、通信模块、存储模块和为控制单元供电的开关电源，内置时钟（2）、通信模块和存储模块分别与处理器（8）相连，所述的通信模块包括若干路RS485接口（7）、一路RS232接口（3）、至少一路USB接口（1）和至少一路以太网口（4），所述的存储模块包括闪存（5）和内存（6）。
2.根据权利要求1所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的开关电源包括整流桥D2，电感L1、L4、L5、L6,无极电容C2、C4、C5、C8、C9，有极电容C6、C13、C14、C17、C19、C22、C23、C24，二极管D1、D3、D5、D6、D7、VR1，电阻R1、R3、R4、R7、R8、R10、R11，变压器T1，DC-DC转换器IC1，线性光耦U4，稳压源U5，稳压器U6、U7，排针J2，电源VCC、VDD,电源负极VSS和若干其他导线，整流桥D2输入端为开关电源的输入端，整流桥D2输出端正极与电感L1相连，电感L1另一端分别与电容C2、电容C4和电阻R1相连，电容C2另一端与整流桥D2输出端负极相连，电阻R1另一端与DC-DC转换器IC1相连，电容C4另一端与变压器T1的第九管脚相连，变压器T1的第一管脚与二极管D1的正极相连，二极管D1的负极分别与有极电容C23正极和线性光耦的第四管脚相连，有极电容C23负极分别与变压器T1的第二管脚和整流器D2输出端负极相连，线性光耦U4的第三管脚分别与电阻R4，无极电容C5和DC-DC转换器IC1相连，电阻R4另一端与有极电容C6正极相连，有极电容C6负极与整流桥D2输出端负极相连，无极电容C5另一端与整流桥D2输出端负极相连，线性光耦U4的第二管脚分别与二极管D3正极和电阻R8相连，二极管D3负极分别与无极电容C8和电阻R7相连，无极电容C8另一端接地，电阻R7另一端与线性光耦U4第一管脚相连，电阻R8另一端分别与无极电容C9和稳压源U5阴极相连，无极电容C9另一端与电阻R9相连，电阻R9另一端分别与稳压源U5参考价、电阻R10和电阻R11相连，电阻R10另一端接电源VCC，电阻R11另一端接地，稳压源U5阳极接地。
3.根据权利要求2所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的DC-DC转换器IC1为DPA-Switch，其设有管脚D、S、X、F、L、C，管脚D与二极管VR1负极相连，二极管VR1正极与整流桥D2输出端负极相连，管脚S和F分别与整流桥D2输出端负极相连，管脚L与电阻R1相连，管脚C与线性光耦U4第三管脚相连，管脚X通过电阻R3与整流桥D2输出端负极相连。
4.根据权利要求2所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的变压器T1的第六管脚分别与排针J2和二极管D5正极相连，排针J2与电源负极VSS相连，二极管D5负极与电感L4相连，电感L4另一端分别与有极电容C13正极和稳压器U6输入端相连，有极电容C13负极与电源VSS相连，稳压器U6接地端与电源负极VSS相连，稳压器U6输出端分别与电源VDD和有极电容C14正极相连，有极电容C14负极与电源负极VSS相连。
5.根据权利要求2所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的变压器T1的第十管脚与二极管D6正极相连，二极管D6另一端分别与电感L5、有极电容C17正极和线性光耦U4第一管脚相连，电感L5分别与有极电容C19正极和电源VCC相连，有极电容C19负极接地，有极电容C17负极接地且与有极电容C22正极相连，有极电容C22负极分别与二极管D7正极和电感L6相连，二极管D7负极与变压器T1第八管脚相连，电感L6与稳压器U7输入端相连，稳压器U7接地端接地，稳压器U7输出端向外输出电源且与有极电容C24负极相连，有极电容C24正极接地。
6.根据权利要求1或2所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的开关电源直接与市电相连。
7.根据权利要求1所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：所述的处理器（8）为ARM-Cortex-A8处理器，嵌入Linux操作系统。
8.根据权利要求1所述的仿真培训柜控制单元，其特征是：集成于高度为1U的19英寸机架中。
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