CN203350652U - 一种可任意扩展的多继电器电路控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，包括单片机控制芯片、电平转换电路、锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组，所述单片机控制芯片的输入端与上位机相电连接，一输出端与所述电平转换电路进行双向电连接，另一输出端同所述锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组依次电连接，所述继电器组电连接至下一级子控制系统。本案电路控制系统根据上位机与现场数据实现实时可编程控制作用，并且可以根据现场需要的继电器数量进行任意的扩展，设计电路简单，运用在工业控制系统中具有便捷、准确、可靠性高和便于维护等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及继电器控制技术领域，尤指一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，可应用在工业多领域控制系统中。
背景技术
随着集成电路产业的飞速发展，集成化、多功能化的芯片所组成的电路成为工业控制系统中的一个重要的组成部分。然而在现代的工业等多种控制系统中，基于逻辑的电路分析成为一个热点，传统的工业自动化控制系统大多都采用可编程逻辑控制器(PLC)，其常开或者常闭接点或线圈并不是真实的物理继电器接点或线圈，而是在软件编程中使用的编程元件，其输出继电器数量太少，很难满足现在工业控制系统中动辄上百个继电器切换控制的需要，也无法根据现场实际需求的继电器数量进行任意的扩展。对于小型的控制系统，PLC虽然满足了工业的控制需求，但是存在着集成化程度不高、资源消耗大、代价高等缺点，尤其是输出线圈开关的数量通常才十几个，很难满足多继电器切换控制的需要。针对多继电器切换控制的需求，目前的做法是采取较为繁琐复杂的组合控制系统进行组合控制，其在控制方便性、动作精确性及可靠性、维护方便性上存在不佳问题。
有鉴于此，本新型人针对现有多继电器控制存在的问题进行了深入研究，本案由此产生。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，其根据上位机与现场数据实现实时可编程控制作用，并且可以根据现场需要的继电器数量进行任意的扩展，设计电路简单，运用在工业控制系统中具有便捷、准确、可靠性高和便于维护等优点。
为了达成上述目的，本实用新型的解决方案是：
一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，包括单片机控制芯片、电平转换电路、锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组，所述单片机控制芯片的输入端与上位机相电连接，一输出端与所述电平转换电路进行双向电连接，另一输出端同所述锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组依次电连接，所述继电器组电连接至下一级子控制系统。
所述继电器组的各继电器器件安装在同一电路板上，或者所述继电器组按继电器器件所起功能、所在区域区分安装在若干个模块上。
所述继电器驱动电路为达林顿阵列驱动电路。
所述单片机控制芯片的输入端口还电连接有时钟振荡电路和复位电路。
采用上述方案后，本新型相对于现有技术的有益效果在于：上位机通过串口发出通讯指令，可编程实时控制单片机控制芯片的输入输出端口，从而控制相应的继电器组的动作，运用继电器组的开关动作控制下一级子系统。单片机控制芯片为整个电路控制系统的主要部分，其根据上位机串口通讯只利用其一个输入输出端口，运用单片机控制技术和通信技术，并同时使用多种数字芯片（包括有锁存、译码及驱动电路对应的各芯片），可以扩展实现任意数量的继电器控制。
所述电平转换电路、锁存和译码电路、继电器驱动电路共同作用，用来根据输出系统的需求以及下一级子系统的控制作用对所控制的继电器组根据时序进行对应的动作，实现多组继电器的程控通断操作。其中锁存和译码电路主要作用是根据系统的需求以及所控制的继电器组的动作需求对继电器组进行使能或者失能作用，从而避免继电器动作的混乱；继电器驱动电路具有用来驱动继电器的芯片，芯片内部的设计根据继电器的需要，输出外接负载继电器，可以根据参数设计的需要，使输出电流可以放大到理想的数值。
附图说明
图1是本新型电路控制系统的原理框图；
图2（a）是本新型电路控制系统对应的驱动电路示意图；
图2（b）是本新型电路控制系统对应的单片机最小系统的电路示意图；
图3（a）是本新型电路控制系统对应的继电器组的第一示意图；
图3（b）是本新型电路控制系统对应的继电器组的第二示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本作进一步详细的说明。
本新型涉及一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，是连接上位机和下位机数据传输的一个重要组成部分，主要功能是根据上位机的操作或预设的下位机数据信号进行相关的操作。
如图1所示，多继电器电路控制系统主要包括有单片机控制芯片1、电平转换电路2、锁存和译码电路3、继电器驱动电路4及继电器组5。单片机控制芯片1的输入端与上位机8相电连接，一输出端与电平转换电路2进行双向电连接，另一输出端同锁存和译码电路3、继电器驱动电路4及继电器组5依次电连接，继电器组5电连接至下一级子控制系统9。单片机控制芯片1的输入端口根据控制系统需要还可以电连接有时钟振荡电路6和复位电路7。电平转换电路2、锁存和译码电路3、继电器驱动电路4共同作用，用来根据输出系统的需求以及下一级子系统的控制作用对所控制的继电器组5根据时序进行对应的动作，实现多组继电器的程控通断操作。
控制系统工作时，上位机8通过串口发出通信控制指令，可编程实时控制单片机控制芯片1的输入输出端口，从而控制相应的继电器组5的动作，运用继电器组5的开关动作控制下一级子系统9。单片机控制芯片1为整个电路控制系统的主要部分，其根据上位机8串口通讯只利用单片机一个输入输出端口，运用单片机控制技术和通信技术，并同时使用多种数字芯片（包括有锁存、译码及驱动电路对应的各芯片），可以扩展实现任意数量的继电器控制。
如图2（a）、图2(b)所示为控制系统所涉及的各数字芯片的示意图，其中单片机控制芯片1具体采用STC89C51芯片，锁存器采用74HC573芯片，继电器驱动电路为达林顿阵列驱动电路，即由ULN2003组成的驱动电路阵列，目的用来驱动继电器的芯片。如图3（a）、图3(b)所示为控制系统所控制的可任意扩展的继电器组5。
STC89C51芯片的P0端口作为一个输出端与74HC573芯片连接，其他的相关端口可以选择性作为锁存器的控制端，利用锁存器的使能和失能作用选择相应的74HC573芯片。将74HC573芯片输出的信号作为3-8译码器的输入端，通过译码来扩展对多个继电器的控制作用。锁存和译码电路3主要作用是根据系统的需求以及所控制的继电器组的动作需求对继电器组进行使能或者失能作用，从而避免继电器动作的混乱。
为了保证锁存器锁存的准确性，将单片机P1的三个端口通过译码器的输出，和单片机相应的端口通过与非门电路的输出，该二输出作为锁存器的使能/失能端信号。利用译码器的输出驱动ULN2003驱动芯片，芯片内部的设计根据继电器的需要，输出外接负载继电器，可以根据参数设计的需要，使输出电流可以放大到理想的数值。
较佳的，为了便于继电器的更换及维护，本新型还可以将继电器组5部分与控制系统的其他电路部分相分离设计，一种方式是将继电器组5的所有继电器器件安装在同一电路板上，另一种方式是按继电器器件所起功能、所在区域区分，将继电器组5分类安装在若干个模块上。继电器组5的该种结构设计，当继电器达到一定的通断寿命损坏时，可实现便捷、快速的更换，从而不必更换整个控制电路板，实现了资源的合理利用和节约，提高了系统的可靠性。
综上，本实用新型可任意扩展的多继电器电路控制系统，其中运用单片机控制技术和通信技术等，设计出一套采用多种控制芯片和继电器器件的多功能控制系统。主要优点有：
(1)利用计算机与单片机的串口通讯处理技术，进行多组继电器的实时可编程控制，实现了系统的时序控制；通过利用单片机的控制作用可以实现智能化的控制，对各组继电器的闭合时间进行时序控制，而且还可以实现继电器组的连续控制等；
(2)实现了电路设计的模块化原则，将单片机控制电路和多继电器组器件进行分离，在更换继电器等组件时，可以实现维护方便；
(3)使用了锁存器、译码器和驱动芯片等多种数字芯片，可实现对多路继电器组的任意扩展；
(4)在工业控制等领域可取代PLC逻辑控制开关作用，控制通道多，且成本低廉，设计方法简单，能够准确可靠地实现对大电流和高电压的控制作用。
本新型可任意扩展的多继电器电路控制系统可以实现对工业控制中大电流和高电压的通断控制，可以作为数字开关在工业控制系统中广泛应用。
以上所述仅为本新型的优选实施例，凡跟本新型权利要求范围所做的均等变化和修饰，均应属于本新型权利要求的范围。
Claims (4)
1.一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，其特征在于：包括单片机控制芯片、电平转换电路、锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组，所述单片机控制芯片的输入端与上位机相电连接，一输出端与所述电平转换电路进行双向电连接，另一输出端同所述锁存和译码电路、继电器驱动电路及继电器组依次电连接，所述继电器组电连接至下一级子控制系统。
2.如权利要求1所述的一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，其特征在于：所述继电器组的各继电器器件安装在同一电路板上，或者所述继电器组按继电器器件所起功能、所在区域区分安装在若干个模块上。
3.如权利要求1所述的一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，其特征在于：所述继电器驱动电路为达林顿阵列驱动电路。
4.如权利要求1所述的一种可任意扩展的多继电器电路控制系统，其特征在于：所述单片机控制芯片的输入端口还电连接有时钟振荡电路和复位电路。
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| CN 201320230864 CN203350652U (zh) | 2013-04-28 | 2013-04-28 | 一种可任意扩展的多继电器电路控制系统 |
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Publications (1)
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| CN (1) | CN203350652U (zh) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104965451A (zh) * | 2015-06-23 | 2015-10-07 | 中国航空工业集团公司西安飞机设计研究所 | 一种互锁控制电路及系统及互锁控制电路控制方法 |
| CN109960205A (zh) * | 2019-05-09 | 2019-07-02 | 郑州春泉节能股份有限公司 | 一种多继电器的串行控制接口电路 |
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- 2013-04-28 CN CN 201320230864 patent/CN203350652U/zh not_active Expired - Fee Related
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