CN109429744B - 粮仓多功能通风系统控制器 - Google Patents

Abstract

本发明涉及粮仓多功能通风系统控制器，技术方案是，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，所述的控制电路包括：CPU模块、RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块、电源管理模块，CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连，本发明一体化多功能，一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能，体积小，功能全，输出控制有多种方式可选，兼容性好，适应性强。

Description

粮仓多功能通风系统控制器

技术领域

本发明涉及一种粮仓多功能通风系统控制器。

背景技术

为了保证粮食品质，需要对粮仓进行智能通风、氮气气调等控制。不同粮仓的机械设备(通风窗、通风口、环流风机、离心风机等)配置各异(数量、参数)，既需要检测也需要控制，既需要现场控制也需要远程集中控制，现场和远程都需要直观查看。

目前市场上的控制系统方案大多采用PLC加各种扩展模块，存在以下不足：

(1)开环控制，目前的系统无粮温数据采集功能，不能根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态，无法达到较好的保粮效果；

(2)多种模块的拼接，为了实现上述功能要求，方案由PLC、多个IO模块、通讯模块、显示驱动模块等拼接组成。模块数量多，价格昂贵，且有些模块的功能实际只用了一小部分，造成模块资源浪费；

(3)兼容性差、适应性差，为了控制或对接各种现场设备，需要更换不同的模块。例如现场LCD有的是485通信，有的是TTL控制，无法做到同一模块对不同接口设备的兼容；

(4)成本高，由多种模块组成，总体成本很高，另外很多模块仅用了其中一小部分功能，功能浪费严重，整体体积偏大，造成其它相关的成本也增加。

因此，其改进和创新势在必行。

发明内容

针对上述情况，为克服现有技术之缺陷，本发明之目的就是提供一种粮仓多功能通风系统控制器，可有效解决粮仓电机开环控制，同时提高兼容性、适应性，降低成本的问题。

本发明解决的技术方案是：一种粮仓多功能通风系统控制器，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，所述的控制电路包括：

CPU模块：为主控制器，用于实现远程通信、显示驱动、数据采集和输出控制；

RTC时钟管理模块：用于为系统提供准确的时间；

Flash存储模块：用于存储系统运行参数、记录粮温历史数据、设备运行状态；

多点测温模块：用于检测粮堆温度；

反馈输入模块：用于检测通风系统中各个风机的运行状态；如电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态；

输出控制模块：用于根据CPU模块输出的控制信号来驱动继电器动作，达到控制电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备运行控制的目的；

LCD接口模块：用于连接人机界面；

RS485通信模块：用于进行远程通信、功能扩展；

电源管理模块：用于给系统提供稳定可靠的供电电源；

CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连。

所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A，芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端，晶振M1的另一端分别接芯片U1的6脚和电容C3的一端，电容C3的另一端与电容C2的另一端相连，共端接地，芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端，电容C9的另一端接地，电阻R3的另一端与电源模块的输出端相连，排电阻R25A包括四个并联的电阻，拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚，拨码开关S1的2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻R25A第一个电阻的一端，拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20脚和排电阻R25A第二个电阻的一端，拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端，拨码开关S1的5脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A第四个电阻的一端，排电阻R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端，拨码开关S1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地，芯片U1的55脚与Flash存储模块相连，芯片U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连，芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚均与输出控制模块相连，芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚均与反馈输入模块相连，芯片U1的1脚接电容C6的一端，共端与电源模块相连，电容C6的另一端接地，芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连，共端与电源模块相连，芯片U1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地。

本发明结构新颖独特，电路简单合理，易生产，易操作，成本低，体积小巧，一体化多功能，一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能，体积小，功能全，输出控制有多种方式可选，兼容性好，适应性强；可通过RS485级联扩展IO的控制点数，可接气体检测系统、压力检测系统等；具备粮温数据采集功能，从而可以根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态，实现开环控制，达到较好的保粮效果；功能集成到一块电路板，功能可共用电路，体积小巧，成本低，使用方便，效果好，是粮仓通风电机控制上的创新，有良好的社会和经济效益。

附图说明

图1为本发明的电路框式原理图。

图2为本发明CPU模块的电路原理图。

图3为本发明接口模块的电路原理图。

图4为本发明反馈输入模块的电路原理图。

图5为本发明RS485通信模块的电路原理图。

图6为本发明多点测温模块的电路原理图。

图7为本发明输出控制模块的电路原理图。

图8为本发明使用状态的框式示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细说明。

由图1-8给出，本发明一种粮仓多功能通风系统控制器，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，所述的控制电路包括：

CPU模块：为主控制器，用于实现远程通信、显示驱动、数据采集和输出控制；

RTC时钟管理模块：用于为系统提供准确的时间；该模块为现有技术，如NXP(恩智浦半导体)公司生产的实时日历时钟芯片PCF8563芯片；

Flash存储模块：用于存储系统运行参数、记录粮温历史数据、设备运行状态；该模块为现有技术，如华邦电子股份有限公司生产的W25Q32FVSIG芯片；

多点测温模块：用于检测粮堆温度；

反馈输入模块：用于检测通风系统中各个风机的运行状态；如电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态；各个风机是否开关到位；轴流风机、离心风机是否出现过载、短路、缺项等故障；

输出控制模块：用于根据CPU模块输出的控制信号来驱动继电器动作，达到控制电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备运行控制的目的；

LCD接口模块：用于连接人机界面；人机界面置于控制器附近，可以显示控制器运行状态、粮温检测结果、粮温曲线、通风效果等，人机界面为现有产品，如北京迪文科技有限公司生产的10寸人机界面DMT10600T102_03W；

RS485通信模块：用于进行远程通信、功能扩展；该模块由3路RS485组成，其中1路用于远程通信，另外2路用于功能扩展；

电源管理模块：用于给系统提供稳定可靠的供电电源；该模块为现有技术，如广东三敏电子科技有限公司生产的型号为SM-PLF12A的电源模块；

CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连。

为保证使用效果，所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A，芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端，晶振M1的另一端分别接芯片U1的6脚和电容C3的一端，电容C3的另一端与电容C2的另一端相连，共端接地，芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端，电容C9的另一端接地，电阻R3的另一端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连，排电阻R25A包括四个并联的电阻，拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚，拨码开关S1的2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻R25A第一个电阻的一端(排电阻R25A的4脚)，拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20脚和排电阻R25A第二个电阻的一端(排电阻R25A的3脚)，拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端(排电阻R25A的2脚)，拨码开关S1的5脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A第四个电阻的一端(排电阻R25A的1脚)，排电阻R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)，拨码开关S1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地，芯片U1的55脚与Flash存储模块相连，芯片U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连，芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚(YO[7..1])均与输出控制模块相连，芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚(XI[7..1])均与反馈输入模块相连，芯片U1的1脚接电容C6的一端，共端与电源模块相连，电容C6的另一端接地，芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连，共端与电源模块相连，芯片U1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地。

如图2所示，CPU模块具有信号采集、数据处理、设备动作决策和控制输出的功能；

所述的芯片U1为的型号为STM32F103RCT6；

拨码开关S1的作用是进行设备通信站号设置；

电阻R3、电容C9组成了CPU模块上电复位电路，保证了CPU模块上电时可靠复位；

电容C2、C3和晶振M1构成了系统时钟电路，为CPU提供可靠的外部时钟输入。

所述的CPU模块还包括接口模块，接口模块包括接线端子P3、P4，接线端子P3分别与输出控制模块和RS485通信模块相连，接线端子P4分别与反馈输入模块、电源管理模块和芯片U1相连。

如图3所示，接线端子P3的1-8脚分别输出控制模块相连，接线端子P3的9-15脚分别与RS485通信模块相连；

接线端子P4的1脚为火线接口，2脚为零线接口，3脚分别稳压二极管D8的负极和熔断器F2的一端，熔断器F2的另一端与电源管理模块相连，接线端子P4的4脚分别接稳压二极管D8的负极和熔断器F3的一端，熔断器的另一端与电源管理模块相连，接线端子P4的5脚接地，保护器T4有相同的2个，接线端子P4的6脚与第一个保护器T4的一端相连，共端接芯片U1的42脚，接线端子P4的7脚与第二个保护器T4的一端相连，共端接芯片U1的43脚，两个保护器T4的另一端分别接稳压二极管D8的正极和稳压二极管D6的正极，共端接地，接线端子P4的8-15脚分别与反馈输入模块相连。

所述保护器T4型号为PESD5V0L2BT。

所述的反馈输入模块包括芯片U2、U3，芯片U2的1脚分别接二极管D22的负极、电阻R10D的一端、电容C10的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接接线端子P4的14脚，芯片U2的2脚分别接电阻R10D的另一端、电容C10的另一端、电容C11的一端、电阻R10C的一端、芯片U2的4脚、电容C12的一端、电阻R10B的一端、芯片U2的6脚、电容C13的一端、电阻R10A的一端、芯片U2的8脚、二极管D1、D11、D2、D22的正极、电容C14的一端、电阻R15D的一端、芯片U3的2脚、电容C15的一端、电阻R15C的一端、芯片U3的4脚、电容C16的一端、电阻R15B的一端、芯片U3的6脚、电阻R15A的一端、二极管D3、D33、D4、D44的正极，共端与接线端子P4的15脚相连，芯片U2的3脚分别接二极管D2的负极、电阻R10C的另一端、电容C11的另一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接接线端子P4的13脚，芯片U2的5脚分别接二极管D1的负极、电阻R10B的另一端、电容C12的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接接线端子P4的12脚，芯片U2的7脚分别接二极管D1的负极、电阻R10A的另一端、电容C13的另一端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接接线端子P4的12脚，芯片U2的9脚分别接芯片U2的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚，共端接地，芯片U2的16脚接芯片U1的54脚，芯片U2的14脚接芯片U1的45脚，芯片U2的12脚接芯片U1的44脚，芯片U2的10脚接芯片U1的41脚，芯片U3的16脚接芯片U1的38脚，芯片U3的14脚接芯片U1的37脚，芯片U3的12脚接芯片U1的36脚，芯片U3的1脚分别接二极管D44的负极、电阻R15D的另一端、电容C14的另一端和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接接线端子P4的10脚，芯片U3的3脚分别接二极管D4的负极、电阻R15C的另一端、电容C15的另一端和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接接线端子P4的9脚，芯片U3的5脚分别接二极管D33的负极、电阻R15C的另一端、电容C16的另一端和电阻R17的一端，电阻R17的另一端接接线端子P4的8脚，芯片U3的7脚接二极管D3的负极。

如图4所示，反馈输入模块是带隔离功能的反馈信号采集电路，由7通道相同功能电路组成；以第1通道为例，电阻R9、电容C10、电阻R10D组成了信号输入限流、滤波功能电路；当外接信号由于误操作而接反时，二极管D2、D22会将芯片U2光耦输入端的反向电压钳位的-0.2V左右，防止反向输入电压损坏光耦。

端口X[7..1]分别与接线端子P4的8-14脚对应，通过接线端子与电机反馈端相连，XCOM端口与接线端子P4的15脚对应，通过接电机反馈的公共端相连，用于检测电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备的运行状态，如电动窗、轴流窗、通风口是否开关到位；轴流风机、离心风机是否出现过载、短路、缺项等故障。

所述的RS485通信模块包括芯片U8、U9、U13，芯片U8的1脚接发光二极管DS4的负极，共端与CPU模块中芯片U1的17脚相连，芯片U8的2脚与3脚相连，共端接CPU模块中芯片U1的15脚，芯片U8的4脚与发光二极管DS3的负极相连，共端与CPU模块中芯片U1的16脚相连，发光二极管DS3的正极分别接发光二极管DS4的正极和电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别接芯片U8的8脚、电容C25的一端和电阻R28的一端，共端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连，芯片U8的5脚分别接电容C25的另一端、电阻R31的一端、保护器T6的一端和保护器T7的一端，共端接地，芯片U8的6脚经电阻R29分别接电阻R28的另一端和保护器T6的另一端，共端与接线端子P3的12脚相连，芯片U8的7脚经电阻R30分别接电阻R31的另一端和保护器T7的另一端，共端与接线端子P3的13脚相连；

芯片U13的1脚接发光二极管DS8的负极，共端与CPU模块中芯片U1的52脚相连，芯片U13的2脚与3脚相连，共端接CPU模块中芯片U1的23脚，芯片U13的4脚与发光二极管DS7的负极相连，共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连，发光二极管DS7的正极分别接发光二极管DS8的正极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别接芯片U13的8脚、电容C23的一端和电阻R33的一端，共端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连，芯片U13的5脚分别接电容C23的另一端、电阻R42的一端、保护器T3的一端和保护器T8的一端，共端接地，芯片U13的6脚经电阻R40分别接电阻R33的另一端和保护器T4的另一端，共端与接线端子P3的14脚相连，芯片U13的7脚经电阻R41分别接电阻R42的另一端和保护器T8的另一端，共端与接线端子P3的15脚相连。

芯片U9的1脚与电容C26的一端相连，共端与电源模块的输出端(5V电压输出端VCC5V)相连，芯片U9的2脚与电容C26的另一端相连，共端接地，芯片U9的3脚接发光二极管DS5的负极，共端与CPU模块中芯片U1的29脚相连，芯片U9的4脚接发光二极管DS6的负极，共端与CPU模块中芯片U1的30脚相连，芯片U9的5脚与CPU模块中芯片U1的35脚相连，发光二极管DS5的正极分别接电阻R32的一端和发光二极管DS6的正极，电阻R32的另一端与电源模块的输出端(3.3V电压输出端VCC3.3V)相连，芯片U9的8脚分别接保护器T2的一端和保护器T5的一端，共端与接线端子P3的10脚相连，芯片U9的9脚分别接保护器T5的另一端和保护器T1的一端，共端与接线端子P3的9脚相连，芯片U9的10脚分别接保护器T1的另一端和保护器T2的另一端，共端与接线端子P3的11脚相连；

如图5所示，共有3个RS485接口，其中2个是非隔离接口，用于进行设备的扩展，比如气体检测系统、IO模块、气压传感器、气体浓度传感器、温湿度传感器、RS485接口的LCD触摸屏等，扩展设置可通过两种方式进行灵活设置，第一种方式是通过控制器连接的LCD触摸屏设置，第二种方式是通过远程PC端软件设置；1个隔离接口，用于远程通信，方便远程监控。

电阻R27、发光二极管DS3、DS4、芯片U8、电容C25、电阻R29、R30、R28、R31、保护器T6、T7组成了其中一个非隔离RS485通信电路，具备通信状态切换、通信状态指示、阻抗匹配和干扰抑制等功能，可容纳256个节点；。

电阻R2、发光二极管DS7、DS8、芯片U13、电容C23、电阻R40、R41、R33、R42、保护器T3、T8组成了另一个非隔离RS485通信电路，具备通信状态切换、通信状态指示、阻抗匹配和干扰抑制等功能，可容纳256个节点；

电阻R32、发光二极管DS5、DS6、芯片U9、电容C26、保护器T1、T2、T5组成了隔离RS485通信电路，具备通信状态切换、通信状态指示和干扰抑制等功能，

所述的芯片U9为广州金升阳科技有限公司生产的型号为TD501D485H的一体化隔离通信模块；包含了隔离电源、信号隔离、通信总线阻抗匹配等功能，使通信距离可达到1200米，可容纳256个节点；

所述的芯片U8、U13为Exar公司生产的型号为SP3485EN的RS485通信芯片；

所述的多点测温模块包括场效应管U12A、U12B，场效应管U12A的栅极与电阻R36的一端相连，共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连，电阻R36的另一端分别接熔断器F4的一端、电阻R38的一端、场效应管U12B的源极、电阻R39的一端、场效应管U12A的源极和电阻R37的一端，熔断器F4的另一端与电源模块相连，电阻R37的另一端分别接场效应管U12A的漏极、电容C32的一端，共端分别与CPU模块中芯片U1的40脚和接线端子P3的14脚相连，电阻R38的另一端与场效应管U12A的栅极相连，共端与CPU模块中芯片U1的23脚相连，电阻R39的另一端分别接场效应管U12A的漏极和电容C33的一端，共端分别与CPU模块中芯片U1的39脚和接线端子P3的15脚相连，电容C33的另一端与电容C32的另一端相连，共端接地。

如图6所示，多点测温电路共有2个通道，每个通道可连接至少120个测温点(数字温度传感器DS18B20)，用于检测粮堆温度，控制器内置智能通风算法，可根据粮堆温度和系统配置进行自主通风，为粮堆降温，使粮堆温度维持在最佳保存温度，提高粮食的品质。

熔断器F4为过流保护器件，防止输出电流过高而造成系统故障；

电阻R36、场效应管U12A、电阻R37组成了第1个检测通道，其中电阻R32和场效应管U12A是为通信线提供强上拉，并在适当时机为信号线供电，为测温点转换温度时提供足够的电流；电阻R37提供弱上拉，用于和测温点通信。该接口即支持两线制的测温点，也支持三线制的测温点，并可通过配置来设置系统连接测温点的类型；剩余元件组成了第2个检测通道，其功能和第1通道相同。

所述的输出控制模块包括芯片U4，芯片U4的1脚与CPU模块中芯片U1的61脚相连，芯片U4的2脚与CPU模块中芯片U1的63脚相连，芯片U4的3脚与CPU模块中芯片U1的8脚相连，芯片U4的4脚与CPU模块中芯片U1的9脚相连，芯片U4的5脚与CPU模块中芯片U1的10脚相连，芯片U4的6脚与CPU模块中芯片U1的11脚相连，芯片U4的7脚与CPU模块中芯片U1的14脚相连，芯片U4的8脚接地，芯片U4的9脚与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连；

芯片U4的10脚与第七继电器线圈的一端相连，第七继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第七继电器开关K7的动触点与电阻R24的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R24的另一端分别接第七继电器开关K7的静触点和接线端子P3的8脚；

芯片U4的11脚与第六继电器线圈的一端相连，第六继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第六继电器开关K6的动触点与电阻R23的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R23的另一端分别接第六继电器开关K6的静触点和接线端子P3的7脚；

芯片U4的12脚与第五继电器线圈的一端相连，第五继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第五继电器开关K5的动触点与电阻R22的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R22的另一端分别接第五继电器开关K5的静触点和接线端子P3的6脚；

芯片U4的13脚与第四继电器线圈的一端相连，第四继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第四继电器开关K4的动触点与电阻R21的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R21的另一端分别接第四继电器开关K4的静触点和接线端子P3的5脚；

芯片U4的14脚与第三继电器线圈的一端相连，第三继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第三继电器开关K3的动触点与电阻R20的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R20的另一端分别接第三继电器开关K3的静触点和接线端子P3的4脚；

芯片U4的15脚与第二继电器线圈的一端相连，第二继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第二继电器开关K2的动触点与电阻R19的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R19的另一端分别接第二继电器开关K2的静触点和接线端子P3的3脚；

芯片U4的16脚与第一继电器线圈的一端相连，第一继电器线圈的另一端与电源模块的输出端(12V电压输出端VDD12V)相连，第一继电器开关K1的动触点与电阻R18的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R18的另一端分别接第一继电器开关K1的静触点和接线端子P3的2脚。

如图7所示，所述的芯片U4为TI(德州仪器)生产的型号为ULN2003ADR的达林顿晶体管阵列驱动芯片；

输出控制模块接收CPU模块传送来的控制信号(YO[7..0]端口)来控制每个继电器的吸合或断开，继电器通过本设备的接线端子连接到外部电动窗、风机等设备控制回路中的中间继电器等电气控制元件上，继电器的动作会转换为中间继电器等电气控制元件的动作，从而达到控制电动窗、风机等设备运行状态的目的。

工作原理：

CPU模块输出的控制信号经YO[7..0]端口传送到芯片U4，芯片U4为达林顿晶体管阵列驱动芯片，对CPU模块输出的小信号进行功率放大，放大后的信号可以直接驱动继电器动作。每个继电器的输出端并联有压敏电阻(R18-R24)，在继电器驱动感性负载时(例如单向电机)，继电器触点断开瞬间设备会产生较高的感应电动势，会引起触点间的电弧放电，导致触电加速老化，甚至粘连。压敏电阻的作用就是在触点间电压上升到电弧放电之前，吸收掉电机感应所产生的能量，保护了继电器触点，延长了继电器寿命。

其中关键元件继电器为厦门宏发开关设备有限公司生产的型号为HF46F/12-HS1的继电器，压每电阻为深圳市瑞隆源电子有限公司生产的型号为10D471K的压敏电阻。

本发明使用时，控制器通过RS485通信模块接收PC机发来的配置信息，设置系统运行参数，CPU模块通过多点测温模块定时采集粮堆温度，并将粮堆温度数据存储在Flash存储模块中，在Flash存储模块中会存储至少1个月的粮温数据，CPU模块从Flash存储模块读取历史粮温数据，并通过扩展接口读取仓温湿度、气温湿度，根据系统运行参数对采集到的数据进行处理，判断当前状态是否满足通风条件，如果满足条件，则控制输出模块，打开电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机和离心风机进行通风降温，在开启电动窗或风机设备过程中，系统实时检测设备反馈信号，一旦发现设备运行故障，则发出报警信号，并停止设备运行，有效保护设备，PC机通过远程通信模块可实时采集到报警信息，并对报警信息做出处理。在通风过程中，系统实时采集粮温、仓温、仓湿、气温和气湿，并对数据进行处理，当满足停止通风条件时，系统关闭离心风机和轴流风机，再关闭电机窗、轴流窗和通风口，对仓房进行密闭，达到保持低温的效果。与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)一体化多功能，一台控制器包括多点测温、输入输出控制、参数检测、远程控制、液晶屏控制等多种功能，体积小，功能全，输出控制有多种方式可选，兼容性好，适应性强；

(2)可扩展性，可通过RS485级联扩展IO的控制点数，可接气体检测系统、压力检测系统等；

(3)具备粮温数据采集功能，从而可以根据粮温数据来自动控制通风设备的运行状态，实现开环控制，达到较好的保粮效果；

(4)成本低，功能集成到一块电路板，功能可共用电路，体积小巧，成本低。

Claims (1)

1.一种粮仓多功能通风系统控制器，包括壳体和装在壳体内的电路板，电路板上装有控制电路，其特征在于，所述的控制电路包括：

CPU模块：为主控制器，用于实现远程通信、显示驱动、数据采集和输出控制；

RTC时钟管理模块：用于为系统提供准确的时间；

Flash存储模块：用于存储系统运行参数、记录粮温历史数据、设备运行状态；

多点测温模块：用于检测粮堆温度；

反馈输入模块：用于检测通风系统中各个风机的运行状态；

输出控制模块：用于根据CPU模块输出的控制信号来驱动继电器动作，达到控制电动窗、轴流窗、通风口、轴流风机、离心风机等设备运行控制的目的；

LCD接口模块：用于连接人机界面；

RS485通信模块：用于进行远程通信、功能扩展；

电源管理模块：用于给系统提供稳定可靠的供电电源；

CPU模块分别与RTC时钟管理模块、Flash存储模块、多点测温模块、反馈输入模块、输出控制模块、LCD接口模块、RS485通信模块和电源管理模块相连；

所述的CPU模块包括芯片U1、拨码开关S1和排电阻R25A，芯片U1的5脚分别接电容C2的一端和晶振M1的一端，晶振M1的另一端分别接芯片U1的6脚和电容C3的一端，电容C3的另一端与电容C2的另一端相连，共端接地，芯片U1的7脚分别接电阻R3的一端和电容C9的一端，电容C9的另一端接地，电阻R3的另一端与电源模块的输出端相连，排电阻R25A包括四个并联的电阻，拨码开关S1的1脚接芯片U1的22脚，拨码开关S1的2脚分别接芯片U1的21脚和排电阻R25A第一个电阻的一端，拨码开关S1的3脚分别接芯片U1的20脚和排电阻R25A第二个电阻的一端，拨码开关S1的4脚分别接芯片U1的2脚和排电阻R25A第三个电阻的一端，拨码开关S1的5脚分别接芯片U1的53脚和排电阻R25A第四个电阻的一端，排电阻R25A四个电阻的另一端并联接电源模块的输出端，拨码开关S1的6脚、7脚、8脚、9脚、10脚并联接地，芯片U1的55脚与Flash存储模块相连，芯片U1的15脚、16脚、17脚、29脚、30脚、35脚、51脚、52脚、23脚均与RS485通信模块相连，芯片U1的61脚、62脚、8脚、9脚、10脚、11脚、14脚均与输出控制模块相连，芯片U1的54脚、45脚、44脚、41脚、38脚、37脚、36脚均与反馈输入模块相连，芯片U1的1脚接电容C6的一端，共端与电源模块相连，电容C6的另一端接地，芯片U1的32脚分别与芯片U1的48脚、64脚、19脚、13脚相连，共端与电源模块相连，芯片U1的31脚、47脚、63脚、18脚、12脚并联接地；

所述的CPU模块还包括接口模块，接口模块包括接线端子P3、P4，接线端子P3分别与输出控制模块和RS485通信模块相连，接线端子P4分别与反馈输入模块、电源管理模块和芯片U1相连；

所述的反馈输入模块包括芯片U2、U3，芯片U2的1脚分别接二极管D22的负极、电阻R10D的一端、电容C10的一端和电阻R9的一端，电阻R9的另一端接接线端子P4的14脚，芯片U2的2脚分别接电阻R10D的另一端、电容C10的另一端、电容C11的一端、电阻R10C的一端、芯片U2的4脚、电容C12的一端、电阻R10B的一端、芯片U2的6脚、电容C13的一端、电阻R10A的一端、芯片U2的8脚、二极管D1、D11、D2、D22的正极、电容C14的一端、电阻R15D的一端、芯片U3的2脚、电容C15的一端、电阻R15C的一端、芯片U3的4脚、电容C16的一端、电阻R15B的一端、芯片U3的6脚、电阻R15A的一端、二极管D3、D33、D4、D44的正极，共端与接线端子P4的15脚相连，芯片U2的3脚分别接二极管D2的负极、电阻R10C的另一端、电容C11的另一端和电阻R11的一端，电阻R11的另一端接接线端子P4的13脚，芯片U2的5脚分别接二极管D1的负极、电阻R10B的另一端、电容C12的另一端和电阻R12的一端，电阻R12的另一端接接线端子P4的12脚，芯片U2的7脚分别接二极管D1的负极、电阻R10A的另一端、电容C13的另一端和电阻R13的一端，电阻R13的另一端接接线端子P4的12脚，芯片U2的9脚分别接芯片U2的10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚、芯片U3的9脚、10脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚，共端接地，芯片U2的16脚接芯片U1的54脚，芯片U2的14脚接芯片U1的45脚，芯片U2的12脚接芯片U1的44脚，芯片U2的10脚接芯片U1的41脚，芯片U3的16脚接芯片U1的38脚，芯片U3的14脚接芯片U1的37脚，芯片U3的12脚接芯片U1的36脚，芯片U3的1脚分别接二极管D44的负极、电阻R15D的另一端、电容C14的另一端和电阻R14的一端，电阻R14的另一端接接线端子P4的10脚，芯片U3的3脚分别接二极管D4的负极、电阻R15C的另一端、电容C15的另一端和电阻R16的一端，电阻R16的另一端接接线端子P4的9脚，芯片U3的5脚分别接二极管D33的负极、电阻R15C的另一端、电容C16的另一端和电阻R17的一端，电阻R17的另一端接接线端子P4的8脚，芯片U3的7脚接二极管D3的负极；

所述的RS485通信模块包括芯片U8、U9、U13，芯片U8的1脚接发光二极管DS4的负极，共端与CPU模块中芯片U1的17脚相连，芯片U8的2脚与3脚相连，共端接CPU模块中芯片U1的15脚，芯片U8的4脚与发光二极管DS3的负极相连，共端与CPU模块中芯片U1的16脚相连，发光二极管DS3的正极分别接发光二极管DS4的正极和电阻R27的一端，电阻R27的另一端分别接芯片U8的8脚、电容C25的一端和电阻R28的一端，共端与电源模块的输出端相连，芯片U8的5脚分别接电容C25的另一端、电阻R31的一端、保护器T6的一端和保护器T7的一端，共端接地，芯片U8的6脚经电阻R29分别接电阻R28的另一端和保护器T6的另一端，共端与接线端子P3的12脚相连，芯片U8的7脚经电阻R30分别接电阻R31的另一端和保护器T7的另一端，共端与接线端子P3的13脚相连；

芯片U13的1脚接发光二极管DS8的负极，共端与CPU模块中芯片U1的52脚相连，芯片U13的2脚与3脚相连，共端接CPU模块中芯片U1的23脚，芯片U13的4脚与发光二极管DS7的负极相连，共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连，发光二极管DS7的正极分别接发光二极管DS8的正极和电阻R2的一端，电阻R2的另一端分别接芯片U13的8脚、电容C23的一端和电阻R33的一端，共端与电源模块的输出端相连，芯片U13的5脚分别接电容C23的另一端、电阻R42的一端、保护器T3的一端和保护器T8的一端，共端接地，芯片U13的6脚经电阻R40分别接电阻R33的另一端和保护器T4的另一端，共端与接线端子P3的14脚相连，芯片U13的7脚经电阻R41分别接电阻R42的另一端和保护器T8的另一端，共端与接线端子P3的15脚相连；

芯片U9的1脚与电容C26的一端相连，共端与电源模块的输出端相连，芯片U9的2脚与电容C26的另一端相连，共端接地，芯片U9的3脚接发光二极管DS5的负极，共端与CPU模块中芯片U1的29脚相连，芯片U9的4脚接发光二极管DS6的负极，共端与CPU模块中芯片U1的30脚相连，芯片U9的5脚与CPU模块中芯片U1的35脚相连，发光二极管DS5的正极分别接电阻R32的一端和发光二极管DS6的正极，电阻R32的另一端与电源模块的输出端相连，芯片U9的8脚分别接保护器T2的一端和保护器T5的一端，共端与接线端子P3的10脚相连，芯片U9的9脚分别接保护器T5的另一端和保护器T1的一端，共端与接线端子P3的9脚相连，芯片U9的10脚分别接保护器T1的另一端和保护器T2的另一端，共端与接线端子P3的11脚相连；

所述的多点测温模块包括场效应管U12A、U12B，场效应管U12A的栅极与电阻R36的一端相连，共端与CPU模块中芯片U1的51脚相连，电阻R36的另一端分别接熔断器F4的一端、电阻R38的一端、场效应管U12B的源极、电阻R39的一端、场效应管U12A的源极和电阻R37的一端，熔断器F4的另一端与电源模块相连，电阻R37的另一端分别接场效应管U12A的漏极、电容C32的一端，共端分别与CPU模块中芯片U1的40脚和接线端子P3的14脚相连，电阻R38的另一端与场效应管U12A的栅极相连，共端与CPU模块中芯片U1的23脚相连，电阻R39的另一端分别接场效应管U12A的漏极和电容C33的一端，共端分别与CPU模块中芯片U1的39脚和接线端子P3的15脚相连，电容C33的另一端与电容C32的另一端相连，共端接地；

所述的输出控制模块包括芯片U4，芯片U4的1脚与CPU模块中芯片U1的61脚相连，芯片U4的2脚与CPU模块中芯片U1的63脚相连，芯片U4的3脚与CPU模块中芯片U1的8脚相连，芯片U4的4脚与CPU模块中芯片U1的9脚相连，芯片U4的5脚与CPU模块中芯片U1的10脚相连，芯片U4的6脚与CPU模块中芯片U1的11脚相连，芯片U4的7脚与CPU模块中芯片U1的14脚相连，芯片U4的8脚接地，芯片U4的9脚与电源模块的输出端相连；

芯片U4的10脚与第七继电器线圈的一端相连，第七继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第七继电器开关K7的动触点与电阻R24的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R24的另一端分别接第七继电器开关K7的静触点和接线端子P3的8脚；

芯片U4的11脚与第六继电器线圈的一端相连，第六继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第六继电器开关K6的动触点与电阻R23的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R23的另一端分别接第六继电器开关K6的静触点和接线端子P3的7脚；

芯片U4的12脚与第五继电器线圈的一端相连，第五继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第五继电器开关K5的动触点与电阻R22的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R22的另一端分别接第五继电器开关K5的静触点和接线端子P3的6脚；

芯片U4的13脚与第四继电器线圈的一端相连，第四继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第四继电器开关K4的动触点与电阻R21的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R21的另一端分别接第四继电器开关K4的静触点和接线端子P3的5脚；

芯片U4的14脚与第三继电器线圈的一端相连，第三继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第三继电器开关K3的动触点与电阻R20的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R20的另一端分别接第三继电器开关K3的静触点和接线端子P3的4脚；

芯片U4的15脚与第二继电器线圈的一端相连，第二继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第二继电器开关K2的动触点与电阻R19的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R19的另一端分别接第二继电器开关K2的静触点和接线端子P3的3脚；

芯片U4的16脚与第一继电器线圈的一端相连，第一继电器线圈的另一端与电源模块的输出端相连，第一继电器开关K1的动触点与电阻R18的一端相连，共端接接线端子P3的1脚，电阻R18的另一端分别接第一继电器开关K1的静触点和接线端子P3的2脚。

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