CN201381975Y

CN201381975Y - 空压机综合智能控制设备

Info

Publication number: CN201381975Y
Application number: CN200820153041U
Authority: CN
Inventors: 俞亮; 徐涛; 奚伟明; 杨军辉; 张伟; 袁海燕; 吴磊
Original assignee: SHANGHAI HOPE-SAILING AUTOMATION ELECTRICAL Corp Co Ltd
Current assignee: SHANGHAI HOPE-SAILING AUTOMATION ELECTRICAL Corp Co Ltd
Priority date: 2008-09-12
Filing date: 2008-09-12
Publication date: 2010-01-13
Anticipated expiration: 2018-09-12

Abstract

本实用新型涉及到一种空压机综合智能控制设备，属于空压机控制装置领域，其主要包括主控制板电源电路、微处理器、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入前端处理电路、液晶显示器显示电路、按键输入电路、远程通讯电路；模拟量输入前端处理电路处理获得的信号、开关量输入电路信号、按键输入电路信号、主控制板电源电路信号都传给CPU，CPU通过软件对获得的各路信号进行判断并依此发出指令，并传给液晶显示器显示电路、开关量输出电路、远程通讯电路。本实用新型使用双ATMEL16位高速CPU联网软件控制，能够实现对空压机的温度、压力、电压、电流、过载等运行参数进行实时的检测、显示、报警和控制。

Description

空压机综合智能控制设备

技术领域：

本实用新型涉及到一种空压机控制装置，尤其涉及到一种能精确跟踪压缩机三相电压顺序、并根据其变化优化控制、保护空压机的空压机综合智能控制设备。

背景技术：

空压机是将常温常压下的自然空气压缩处理，生成符合一定要求的高压气体，并以此作为推动其他设备运行的原动力。目前，压缩空气而产生的能源已经应用到各个领域。空压机的工作原理是利用马达带动机械，将空气压缩到需要的压力并输出。现有的空压机控制设备使用高速单片机芯片采集系统信息，通过电路信号转换、比较、判断来优化保护控制，对空压机的相序保护依靠外部低压部件相序继电器开关量输入来进行控制。现有技术中存在外部设备多、系统兼容性差、控制精度不能达到所需要求、控制原理简单、响应迟缓、不能对故障集中报警保护、抗干扰能力差、成本高等方面的缺点。

实用新型内容：

为了解决现在技术中的不足，本实用新型提供了一种响应速度快、精度高、抗干扰性能极强、电磁兼容性好、能实时对故障集中报警保护的空压机综合智能控制设备。

本实用新型所采用的技术方案如下：

一种空压机综合智能控制设备，其主要包括主控制板电源电路、微处理器、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入前端处理电路、液晶显示器显示电路、按键输入电路、远程通讯电路、JATAG仿真口、继电器组等。

所述的主控制板电源电路，由信号输入口JP5和电源电路组成，JP5的引脚3接大地，JP5的引脚1、2接入电源电路，电路中的光电耦合器U10(采用的型号为TLP521)接CPU的引脚P5，采用的三相相序检测电路，可将三相交流电源输入的正弦波信号衰减转化为低压脉冲信号，并将此信号输送给CPU，由软件来判别电源的相序，如果相序不对，则CPU发出报警信号。

所述的模拟量输入前端处理电路，由模拟量输入接口JP1、电压电流检测电路、温度压力检测电路、多路复用器U8(采用的型号为CD4051BCM)组成；JP1的引脚2、3、5接温度压力检测电路，JP1的引脚6、7、8、9、10接电压电流检测电路，JP1的引脚4、11接地；温度压力检测电路由电路a、电路b组成，电路a由电感L1、电阻R2、R1、电容C1、C2、运算放大器U1A(采用的芯片型号为TLC27L4ID)组成，电路b由电感组L2电阻R8、R4、R5、R6、R9、R10、R11、R13、电容C3、C7、C8、运算放大器U1B组成；电压电流检测电路由五路相同的单元电路组成，单元电路1由电阻R22、R18、R20、R24、电容C15、二极管D1、D2(采用的型号为BAT54HTIG)、运算放大器U1C(采用的型号为TLC27L4ID)组成，R22、R18、D2接在U1C的正极端，D1、R20、R24、C15接在U1C的负极端，R22的另一端接地，C15与R20相连的一端与多路复用器U8相连；电压电流检测电路和温度压力检测电路的输出端AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4、AIN5、AIN6分别接多路复用器U8的输入端X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6，多路复用器U8的输出端AOUT接CPU的引脚P61。

所述的开关量输入电路，由开关量信号输入口JP4、驱动器U7(采用的型号为ULN2003AD)、多路相同的驱动电路组成；JP4的引脚1、2、3、4、5各接入一驱动电路，JP4的引脚6接地，JP4的引脚7、8为485通讯口，分别接通讯电路的输入端A、B；驱动电路由电阻R1、R2、电容C组成，电阻R1与R2的一端并联，电阻R2的另一端与电容C连接；多路驱动电路的输出端分别连接驱动器U7的输入端B1、B2、B3、B4、B5，驱动器U7的输出端D10、D11、D12、D13、D14分别接CPU的引脚P10、P11、P12、P13、P14。

所述的开关量输出电路，由开关量信号输出口JP3、驱动器U2(采用的型号为ULN2003AD)、继电器电路组件组成，驱动器U2的输入端B1、B2、B3、B4、B5分别与CPU的引脚P25、P26、P27、P28、P29连接，驱动器U2的输入端B6、B7、E接地，驱动器U2的输出端KM0、KM1、KM3、KM4接入继电器组件组成的电路，继电器组的输出端与开关量信号输出口JP3连接，JP3再与空压机的外设电路连接。

所述的液晶显示器显示电路，液晶显示器(采用的型号为YXMI2232)的引脚P4、P5和P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P18分别与CPU的引脚P18、P34、P33、P43、P51、P50、P49、P48、P47、P46、P45、P44、P19连接，由CPU控制液晶显示器显示压力、温度、故障的原因、时间、日期等，及时显示运行的状态，另外液晶显示器采用TOUCH SCREEN(触摸屏)，有10个故障记录点，且可与PC机连接。

所述的微处理器CPU，采用的型号为ATmega128.16AU，CPU的引脚P23、P24之间连接一个晶振电路，该晶振电路由晶振Y1的两端分别连接电容C45、C46构成，P58、P59、P60接地，P54、P55、P56、P57分别连接电阻R61、R62、R63、R64加一电压，P64、P21、P52直接加一电压，P62连接电容C41并接地，P22、P53、P63直接接地，P1连接电阻R66并加一电压，P20连接一个电阻R65(另一端加电压)和电容C43(另一端接地)，CPU能够将相序检测部分信号通过比较、运算后发送指令，CPU采用双ATMEL16位高速CPU桥连控制，实时响应速度可达到0.1ms，控制精度高，抗干扰性能极强，EMC测试可达到IV级。

所述的按键输入电路，按键信号输入口JP2的引脚1、2、3、4、5、6、7通过一个电路分别与CPU的P35、P36、P37、P38、P39、P40、P41连接；按键信号输入口JP2接启动、停止、设定、上移、下移、移位、返回键，按不同的键可分别进入查询状态、参数状态、远近切换、加卸载切换功能。

所述的远程通讯电路，由差分总线接收器U5(采用的型号为SN75176BD)、电阻R52、R46组成，U5的引脚1、2和3、4分别与CPU的P2、P6、P3连接，公共信号点GND接地，引脚6、8之间接一个电阻R46，引脚7与R52并联(另一端接地)，引脚6、7接RS485通讯口，RS485通讯口通过总线可以连接多台空压机，通过MODBUSSLAVE协议可实现远程显示，远程控制，可实现联控，通过MODBUSMASTER协议可实现变频控制，通过内部协议实现简易联控功能。

所述的JATAG仿真口，能够实时观察CPU的状态。

所述的继电器组，能够对外围RC灭弧，并将信号通过继电器输出。

由于采用以上的技术方案本实用新型具有以下的有益效果：

1.双ATMEL16位高速CPU联网控制，实时速度快，控制精度高，搞干扰强，EMC试验IV级。

2.对空压机相序、电压、电流综合检测、保护功能可靠性好。

3.控制元件少，降低控制成本约50％。

4.内部设计多种自选通讯协议，并可实现联控。

5.经济指标较高。

6.外部少，操作方便。

附图说明：

图1为本实用新型的电路框图

图2为本实用新型的主控制板电源电路图

图3为本实用新型的模拟量输入前端处理电路图

图4为本实用新型的开关量输入电路图

图5为本实用新型的开关量输出电路图

图6为本实用新型的液晶显示器显示电路图

图7为本实用新型的微处理器CPU图

图8为本实用新型的远程通讯电路图

具体实施方式：

下面结合附图对本实用新型进一步说明：

参照附图1，主控板上布控有主控制板电源电路、微处理器、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入前端处理电路、液晶显示器显示电路、按键输入电路、远程通讯电路；模拟量输入前端处理电路上安置有多个温度、压力、电压、电流传感器，把传感器获得的信号通过处理传给CPU；开关量输入电路、按键输入电路、主控制板电源电路都把信号CPU；CPU对获得的各路信号进行判断并依此发出指令，并传给液晶显示器显示电路、开关量输出电路、远程通讯电路；远程通讯电路是设有多个RS485通讯口，可以连接多台空压机；主控制板电源电路提供24V的工作电压。

参照附图2，JP5的引脚3接大地，JP5的引脚1、2接入电源电路，电源电路中设有半导体U9(采用的芯片型号为LM7824CT)、光电耦合器U10，R67接入L5的输入端口1、3之间，D12与C42并联接在L5的输出端口4、6之间，C39与C37并联接入U9的输入端口1和公共信号口2之间，U9的输出端口3与C38接+24V电压，D13并联接光电耦合器U10，光电耦合器U10接CPU的引脚P5，采用的三相相序检测电路，可将三相交流电源输入的正弦波信号衰减转化为低压脉冲信号，光电耦合器U10把采集到的三相电源的上升沿通过CPU的引脚P5传给CPU，由CPU中的软件来判别电源的相序，如果相序不对，则CPU发出报警信号，光电耦合器U10还有干扰信号隔离作用。

参照附图3，JP1的引脚2、3、5接温度压力检测电路，JP1的引脚6、7、8、9、10接电压电流检测电路，JP1的引脚4、11接地；温度压力检测电路由电路a、电路b组成，电路a由电感L1、电阻R2、R1、电容C1、C2、运算放大器U1A(采用的芯片型号为TLC27L4ID)组成，电路b由电感组L2电阻R8、R4、R5、R6、R9、R10、R11、R13、电容C3、C7、C8、运算放大器U1B组成；电压电流检测电路由五路相同的单元电路组成，单元电路1由电阻R22、R18、R20、R24、电容C15、二极管D1、D2(采用的型号为BAT54HTIG)、运算放大器U1C(采用的型号为TLC27L4ID)组成，R22、R18、D2接在U1C的正极端，D1、R20、R24、C15接在U1C的负极端，R22的另一端接地，C15与R20相连的一端与多路复用器U8相连；电压电流检测电路和温度压力检测电路的输出端AIN0、AIN1、AIN2、AIN3、AIN4、AIN5、AIN6分别接多路复用器U8的输入端X0、X1、X2、X3、X4、X5、X6，多路复用器U8的输出端AOUT接CPU的引脚P61。

参照附图4，JP4的引脚1、2、3、4、5各接入一驱动电路，JP4的引脚6接地，JP4的引脚7、8为485通讯口，分别接通讯电路的输入端A、B；驱动电路由电阻R1、R2、电容C组成，电阻R1与R2的一端并联，电阻R2的另一端与电容C连接；多路驱动电路的输出端分别连接驱动器U7的输入端B1、B2、B3、B4、B5，驱动器U7的输出端D10、D11、D12、D13、D14分别接CPU的引脚P10、P11、P12、P13、P14。

参照附图5，驱动器U2的输入端B1、B2、B3、B4、B5分别与CPU的引脚P25、P26、P27、P28、P29，驱动器U2的输入端B6、B7、E接地，驱动器U2的输出端KM0、KM1、KM3、KM4接入继电器组件组成的电路，继电器组的输出端与开关量信号输出口JP3连接，JP3再与空压机的外设电路连接。

参照附图6，液晶显示器的引脚P4、P5和P6、P7、P8、P9、P10、P11、P12、P13、P14、P15、P16、P18分别与CPU的引脚P18、P34、P33、P43、P51、P50、P49、P48、P47、P46、P45、P44、P19连接，由CPU控制液晶显示器显示压力、温度、故障的原因、时间、日期等，及时显示运行的状态，另外液晶显示器采用TOUCH SCREEN(触摸屏)，有10个故障记录点，且可与PC机连接。

参照附图7，CPU的引脚P23、P24之间连接一个晶振电路，该晶振电路由晶振Y1的两端分别连接电容C45、C46构成，P58、P59、P60接地，P54、P55、P56、P57分别连接电阻R61、R62、R63、R64加一电压，P64、P21、P52直接加一电压，P62连接电容C41并接地，P22、P53、P63直接接地，P1连接电阻R66并加一电压，P20连接一个电阻R65(另一端加电压)和电容C43(另一端接地)，CPU能够将相序检测部分信号通过比较、运算后发送指令。

参照附图8，U5的引脚1、2和3、4分别与CPU的P2、P6、P3连接，公共信号点GND接地，引脚6、8之间接一个电阻R46，引脚7与R52并联(另一端接地)，引脚6、7接RS485通讯口，RS485通讯口通过总线可以连接多台空压机，通过MODBUS SLAVE协议可实现远程显示，远程控制，可实现联控，通过MODBUS MASTER协议可实现变频控制，通过内部协议实现简易联控功能。

本实用新型空压机综合智能控制设备的具体实施例：

操作人员通过设定按键来设定、修改参数，通过LCD来显示空压机的温度、压力及工作状态，按启动键，5秒后系统自动进入缺省页面，LCD上显示缺省页的第一行为压力值，第二行为温度值，按不同的键分别进入查询状态、参数设置、远近控切换，加卸载切换功能；按上移键，在缺省页面下作为时间查询键，数据修改时，按此键可以增加数位，在菜单选择时作为选择键；按下移键，在缺省页面下作为主菜单键，修改数据时来减少该数位，在菜单选择时作为选择键；按移位键，在缺省页面下作为远/近控切换键，数据修改时作为移位键，在菜单选择时作为确认键。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型而并非限制本实用新型所描述的技术方案；因此，尽管本说明书参照上述的各个实施例对本实用新型已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，仍然可以对本实用新型进行修改或等同替换；而一切不脱离本实用新型的精神和范围的技术方案及其改进，其均应涵盖在本实用新型的权利要求范围中。

Claims

1.本实用新型公开了一种空压机综合智能控制设备，其特征在于：控制板上布控有主控制板电源电路、微处理器、开关量输入电路、开关量输出电路、模拟量输入前端处理电路、液晶显示器显示电路、按键输入电路、远程通讯电路、JATAG仿真口；模拟量输入前端处理电路上安置有多个温度、压力、电压、电流传感器，把传感器获得的信号通过处理传给CPU；开关量输入电路、按键输入电路、主控制板电源电路都把信号CPU；CPU对获得的各路信号进行判断并依此发出指令，并传给液晶显示器显示电路、开关量输出电路、远程通讯电路；远程通讯电路是设有多个RS485通讯口，可以连接多台空压机；主控制板电源电路提供24V的工作电压。

2.根据权利要求书1所述的空压机综合智能控制设备，其特征在于：微处理器采用双ATMEL16位高速CPU联网控制。

3.根据权利要求书1所述的空压机综合智能控制设备，其特征在于：模拟量输入前端处理电路上安置有多个温度、压力、电压、电流传感器，把传感器获得的信号通过处理传给CPU。

4.根据权利要求书1所述的空压机综合智能控制设备，其特征在于：远程通讯电路是设有多个RS485通讯口，可以连接多台空压机。

5.根据权利要求书1所述的空压机综合智能控制设备，其特征在于：JATAG仿真口实时观察CPU的状态。