CN202929378U - 一种智能数据采集控制器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能数据采集控制器，包括有MCU模块、分别连接MCU模块的LCD显示模块、键盘输入模块、多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块与联网监控电路模块；其中，MCU模块用于控制和协调各个模块工作；键盘输入模块和LCD显示模块用于提供人机交互通道；而多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块主要用于数据采集的抗干扰与多种不同参数采集信号的自动适应。本实用新型智能数据采集控制器具有极强的抗干扰能力，可以适用各类参数的采集，方便系统的灵活配置；且上位机配套专门的编程软件，可以二次开发编程，实现任意控制逻辑。

Description

一种智能数据采集控制器

技术领域

本实用新型属于数据查询统计技术领域，涉及一种智能数据采集控制器。 

背景技术

工业生产过程中，为了清晰地反映出生产过程的详细信息，往往需要获得多个参量的动态数据，这就有必要对被控对象和生产过程进行数据采集。数据采集，又称数据获取，是利用一种装置，从系统外部采集数据并输入到系统内部的一个借口。数据采集技术广泛引用在各个领域。采集器是一种具有现场实时数据采集、处理功能的设备。具备实时采集、自动存储、即时显示、即时反馈、自动处理、自动传输功能。为现场数据的真实性、有效性、实时性、可用性提供了保证。 

目前，伴随着智能测控技术的发展，各种行业应用领域对智能测控技术的应用要求具有越来越多的相似性，智能测控技术中所应用的现场控制器，其通常主要由主控CPU卡和采集模块连接组成，采集模块负责采集对应被控设备的控制参数及向被控设备发送控制指令。目前市面上较为常见的数据采集器一般是输入模块和输出模块分开，不具备二次开发控制功能，以及自由改变控制逻辑的功能，且现有的采集模块，一般没有针对分体空调实现联网监控的功能，也没有实现联网能耗统计的功能。 

故，针对上述现有技术中数据采集器存在的缺陷，实有必要进行研究，以提供一种适用于各类能耗设备的智能数据采集控制器。 

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种智能数据采集控制器， 其可实现二次开发控制、自由改变控制逻辑功能，且针对分体空调可实现联网监控以及联网能耗统计功能。 

为实现上述目的，本实用新型的技术方案为： 

一种智能数据采集控制器，包括有MCU模块、分别连接MCU模块的LCD显示模块、键盘输入模块，所述MCU模块还连接有多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块与联网监控电路模块；其中，MCU模块用于控制和协调各个模块工作；键盘输入模块和LCD显示模块用于提供人机交互通道；而多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块主要用于数据采集的抗干扰与多种不同参数采集信号的自动适应。 

进一步地，所述多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块包括有复数个接口(AI1-AI8)，用以接收各类参数检测信号。 

进一步地，所述复数个接口连接有钳位保护电路，以用于将信号电压、电流控制在规定的范围内。 

进一步地，所述钳位保护电路连接有第一多路开关，与该第一多路开关连接有第二多路开关。 

进一步地，所述第二多路开关连接至信号调理电路，所述MCU模块包括有MCU为处理单元，所述信号调理电路通过限幅保护电路连接至MCU微处理单元。 

进一步地，所述联网监控电路包括有modbus总线通讯模块、can总线电路、电源模块以及两个隔离保护电路。 

进一步地，所述电源模块分别与modbus总线通讯模块、can总线电路以及MCU微处理器单元连接。 

进一步地，所述modbus总线通讯模块、can总线电路分别通过一隔离保护电路连接至MCU微处理器单元。 

进一步地，所述can总线还连接有扩展模块，以用于进行扩展。 

本实用新型智能数据采集控制器具有极强的抗干扰能力，可以适用各类参数的采集，方便系统的灵活配置；且上位机配套专门的编程软件，可以二次开 发编程，实现任意控制逻辑。 

附图说明

图1是本实用新型的原理模块框图。 

图2是本实用新型的多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块的原理框图。 

图3是本实用新型的联网监控电路的模块框图。 

图4是本实用新型应用于对普通分体空调的联网监控图示。 

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。 

请参照图1所示，本实用新型的智能数据采集控制器包括有MCU模块、分别连接MCU模块的LCD显示模块、键盘输入模块以及多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块与联网监控电路模块。其中，MCU模块用于控制和协调系统各个模块工作，其包括有MCU为处理单元；键盘输入模块和LCD显示模块为系统提供了人机交互的通道，便于用户对应用系统进行干预。多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块主要用于数据采集的抗干扰和多种不同参数采集信号的自动适应，包括温度，湿度，压力，流量，CO2浓度，电量数据等各种数据，这些数据通常会采用不同类型的传感器来感应，如：0～10vDC的传感器，4～20mA的传感器，PT1000传感器，以及NTC等传感器，该等传感器往往会混合使用，且该等传感器接入各个通道的种类是随机的，所以要求这些通道能够灵活适用各种不同类型的传感器，而不必固定为某种信号接入，从而可以大大的提高系统的适应性，方便了现场应用和维护，方案变动等多种应用需要。 

请参照图2所示，多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块包括有复数 个接口(AI1-AI8)，用以接收各类参数检测信号，如：温度、湿度、压力、流量、电流、电压等等各种参数，从而实现数据或能耗的检测和控制；与所述复数个接口连接有钳位保护电路，以用于将信号电压、电流控制在规定的范围内，防止各类信号极性接反造成电路损坏；与所述钳位保护电路连接有第一多路开关，与该第一多路开关连接有第二多路开关；所述第二多路开关连接至信号调理电路。其中，两个多路开关系采用CD4051，通过配合，可以使来自钳位保护电路的0～10v、4～20Ma，PT1000，NTC10K等不同的输入信号，进入信号调理电路，由于多路开关是高速切换的，这样就实现了任意输入信号的数据的混合采集，可以灵活的定义任一输入，例如AI1的输入信号类型，而不必限制AI1只能输入某种信号。信号调理电路是各种不同输入信号的调理电路，最终调理到0～3.3v的A/D转换需要的电压值。信号调理电路通过限幅保护电路连接至MCU微处理单元。限幅保护电路用于防止信号调理电路故障，导致调理的最终电压超出3.3V，损坏MCU。MCU微处理器单元内含有A/D转换电路，把各种参数采集结果最终变成数字量，并换算成最终显示值。 

请参阅图3所示，联网监控电路包括有modbus总线通讯模块、can总线电路、电源模块以及两个隔离保护电路。其中，电源模块分别与modbus总线通讯模块、can总线电路以及MCU微处理器单元连接，而modbus总线通讯模块、can总线电路分别通过一隔离保护电路连接至MCU微处理器单元。MCU是微处理器单元里面运算modbus和can总线两种通讯协议，实现数据的收发。modbus通讯模块电路的物理层为RS485，采用MAX1487芯片，可以在一条通讯总线上连接128个数据采集模块，再连接到上位机，实现数据联网采集。电源模块，分别给modbus总线电路，can总线电路，和微处理器电路供电，3路独立的供电电路可以防止相互干扰，大大提高数据采集器的可靠性。Can总线通讯模块采用TJA1050收发器。can总线连接有扩展模块，在输入数据较多，单个采集模块端口不够时可以连接扩展模块，以实现多达14400点以上的数据采集。 

请参照图3所示，应用时，本实用新型的智能数据采集控制器连接至上位 机(计算机、PC)，智能数据采集控制器将实时采集的各类数据上传到上位机。在上位机中安装有能源计量管理软件，实现集中动态数据显示，计量计费，分析报表，打印等功能；并且在网络内的任何一台计算机通过授权后都可以查询整个系统的设备和能耗管理情况。本实用新型的智能数据采集控制器适用于各类能耗设备的智能数据采集控制器，可用于各类介质：蒸汽、水、电、天然气、氢气、煤气、冷却媒介等的数据采集，以及各类参数，如：压力、温度、湿度、风速、流量、CO2浓度、PH值等采集和控制。其中，智能数据采集控制器的多种保护电路，具有极强的抗干扰能力；模拟量输入通道的量程范围由配套软件自由设定，因此可以适用各类参数的采集；AI和DI可相互转换使用，从而可以减低系统硬件成本，方便了系统的灵活配置；上位机配套专门的编程软件，可以二次开发编程，实现任意控制逻辑。如：配套的能源计量管理软件具备工业监控软件系统的常用功能，如动态显示数据、画面组态、实时(历史)趋势图、历史数据查询、报警记录和报表处理等。且能够长时间稳定运行，提供可靠的远程客户端浏览功能，远程客户端只需通用的IE浏览器即可查询或操作终端界面。 

本实用新型可应用于对普通分体空调的联网监控，其可以在上位机上实现定时开关，根据人体感应开关，能耗统计，冷热转换等功能。如图4所示，其通过扩展端子排对楼宇的分体空调进行控制，包括有空调遥控模块、连接空调遥控模块的红外发射头以及用于操控的触摸屏，触摸屏通过一转换器连接至上位机。本实用新型智能数据采集控制器应用于楼宇分体空调的联网能耗采集和控制，可以实现以下功能： 

(一)定时开关机； 

(二)强制开关机； 

(三)根据人体感应开关机； 

(四)根据温度控制自动开关机； 

(五)节假日自动开关机； 

(六)能耗数据统计分析； 

(七)系统最佳开关机时间控制等。 

而上位机能源计量管理软件设置有监控界面，可以监控各种参数，并在上位机上设定各种参数。 

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。 

Claims (9)

1.一种智能数据采集控制器，包括有MCU模块、分别连接MCU模块的LCD显示模块、键盘输入模块，其特征在于：所述MCU模块还连接有多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块与联网监控电路模块；其中，MCU模块用于控制和协调各个模块工作；键盘输入模块和LCD显示模块用于提供人机交互通道；而多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块主要用于数据采集的抗干扰与多种不同参数采集信号的自动适应。

2.如权利要求1所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述多种保护和模拟输入通道自动转换电路模块包括有复数个接口(AI1-AI8)，用以接收各类参数检测信号。

3.如权利要求2所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述复数个接口连接有钳位保护电路，以用于将信号电压、电流控制在规定的范围内。

4.如权利要求3所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述钳位保护电路连接有第一多路开关，与该第一多路开关连接有第二多路开关。

5.如权利要求4所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述第二多路开关连接至信号调理电路，而信号调理电路通过限幅保护电路连接至MCU微处理单元。

6.如权利要求5所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述联网监控电路包括有modbus总线通讯模块、can总线电路、电源模块以及两个隔离保护电路。

7.如权利要求6所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述电源模块分别与modbus总线通讯模块、can总线电路以及MCU微处理器单元连接。

8.如权利要求7所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述modbus总线通讯模块、can总线电路分别通过一隔离保护电路连接至MCU微处理器单元。

9.如权利要求8所述智能数据采集控制器，其特征在于：所述can总线还连接有用以进行扩展的扩展模块。

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