CN207991652U - 一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，包括：单片机、通信模块、多路信号选择开关和信号隔离模块，其中单片机分别与通信模块和信号隔离模块连接，多路信号选择开关与PLC的开关输入端连接。本实用新型有开关量输入点实时接收PLC启停的命令，准确可靠，自动计算时间和脉冲个数，PLC用modbus 485来随时接收计算好的数据，完成后发出一个开关量信号；保留了PLC系统稳定性好、抗干扰能力强的优点；减小了PLC系统的工作量，使系统更准确；节省了硬件成本。

Description

一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块

技术领域

本实用新型涉及流量计标定技术领域，尤其是涉及一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块。

背景技术

工业流量计标定过程中，经常遇到一些外来因素造成的干扰及不稳定。标准表法是使液体或气体在相同时间间隔内连续通过标准表和被校表，用比较的方法确定被校表误差的方法。检定开始，流量调节到指定值，待流速稳定后，同时对标准表与被检表的脉冲信号计数，一段时间后，同时停止两流量计的计数并记录。

现在标准表法标定装置的方法是采用计算机装板卡的方式，来采集、控制和运算。但计算机板卡抗干扰能力差，使用久了容易出现板卡松动、接触不良等情况，造成装置使用不正常，维护周期较短。

另一种方法是采用PLC采集、控制和运算，上位机同意管理生成报表。这种方法PLC稳定性高，抗干扰能力强，维护率低。但是小型PLC的脉冲采集通道较少，而大型PLC成本价格比较高，所以这种方法不适合脉冲采集点多的标定装置使用。

发明内容

为解决上述技术问题，本实用新型提供一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块。

为了实现上述目的，本实用新型的技术方案是：

一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，包括：单片机、通信模块、多路信号选择开关和信号隔离模块，其中所述单片机分别与所述通信模块和信号隔离模块连接，所述多路信号选择开关与PLC的开关输入端连接。

以上技术方案优选的，所述通信模块包括485芯片IC1，所述IC1的A端分别与电阻R7的一端、稳压二极管Z2的正极和保险F2的一端连接，所述IC1的B端分别与电阻R8的一端、所述Z2的负极和保险F3的一端连接，所述IC1的电源端和所述R7的另一端接通信模块电源，所述IC1的接地端和所述R8的另一端接通信模块电源负极，所述IC1的接收器输出端与所述单片机的串行接口输入端连接，所述IC1的驱动器输入端分别与电阻R2一端和所述单片机的串行接口输出端连接，所述IC1的输出使能端分别和IC1的接收器输出使能端、电阻R1的一端和所述单片机的串行接口使能端连接，所述R2和R1的另一端接通信模块电源；

所述信号隔离模块包括使能输入信号隔离电路和结果输出信号隔离电路，所述使能输入信号隔离电路包括光电耦合器O2D，所述O2D的正极输入引脚与电阻R9的一端连接，所述O2D的阴极输入引脚分别与电容C8的一端和稳压二极管Z3的一端连接，所述O2D的发射极输出引脚接地，所述O2D的集电极输出引脚分别与电阻R19的一端和所述单片机的使能端连接，所述R19的另一端接电源，所述R9的另一端分别与所述C8的另一端、所述Z3的另一端和所述保险F4的一端连接；

所述结果输出信号隔离电路包括光电耦合器O2A，所述O2A的正极输入引脚与电阻R12的一端连接，所述O2A的阴极输入引脚接地，所述O2A的发射极输出引脚与稳压二极管Z5的负极连接，所述O2A的集电极输出引脚分别与所述Z5的正极和保险F6的一端连接，所述R12的另一端与电容C13的一端连接，所述C13的另一端接地。

以上技术方案优选的，所述通信模块还包括通信电源滤波电路，所述通信电源滤波电路的保险F7的一端接电源正极，所述F7的另一端分别与电容C7、C6和C5的一端连接，所述C7、C6和C5的一端输出通信模块电源，所述C7、C6和C5的另一端输出通信模块电源负极。

以上技术方案优选的，所述信号隔离模块还包括频率输入信号隔离电路，所述频率输入信号隔离电路包括光电耦合器O2B，所述O2B的正极输入引脚与电阻R10的一端连接，所述O2B的阴极输入引脚分别与电容C9的一端和稳压二极管Z4的一端连接，所述O2B的发射极输出引脚接地，所述O2B的集电极输出引脚分别与电阻R18的一端和所述单片机的使能端连接，所述R18的另一端接电源，所述R10的另一端分别与所述C9的另一端、所述Z4的另一端和所述保险F5的一端连接。

以上技术方案优选的，所述单片机U3采用型号为MSP430F5418，所述485芯片IC1采用型号MAX3485，所述PLC采用型号为西门子SR30的PLC。

本实用新型具有的优点和积极效果是：本实用新型有开关量输入点实时接收PLC启停的命令，准确可靠，自动计算时间和脉冲个数，PLC用modbus 485来随时接收计算好的数据，完成后发出一个开关量信号；保留了PLC系统稳定性好、抗干扰能力强的优点；减小了PLC系统的工作量，使系统更准确；节省了硬件成本。

附图说明

图1表示本实用新型一实施例的通信模块的电路图

图2表示本实用新型一实施例的信号隔离模块的电路图

图3表示本实用新型一实施例的多路信号选择开关的示意图

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步描述。

本实施例利用PLC的较强的稳定性和抗干扰能力、维护周期长的优点，弥补小型PLC脉冲采集通道少的限制，构建一套稳定性高、抗干扰能力强、成本低、维护周期长的标定装置自动控制系统。

本实用新型一实施例提供一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，包括：单片机、通信模块、多路信号选择开关和信号隔离模块，其中单片机分别与通信模块和信号隔离模块连接，多路信号选择开关与PLC的开关输入端连接。

如图1所示，通信模块包括485芯片IC1，IC1的A端分别与电阻R7的一端、稳压二极管Z2的正极和保险F2的一端连接，IC1的B端分别与电阻R8的一端、Z2的负极和保险F3的一端连接，IC1的电源端和R7的另一端接通信模块电源，IC1的接地端和R8的另一端接通信模块电源负极，IC1的接收器输出端与单片机的串行接口输入端连接，IC1的驱动器输入端分别与电阻R2一端和单片机的串行接口输出端连接，IC1的输出使能端分别和IC1的接收器输出使能端、电阻R1的一端和单片机的串行接口使能端连接，R2和R1的另一端接通信模块电源；通信模块还包括通信电源滤波电路，通信电源滤波电路的保险F7的一端接电源正极，F7的另一端分别与电容C7、C6和C5的一端连接，C7、C6和C5的一端输出通信模块电源，C7、C6和C5的另一端输出通信模块电源负极。

通信模块使用485芯片，使用modbus通信协议。通过485通信实现利用PLC对标定过程中的脉冲采集模块的控制以及数据上传。图中的C5、C6、C7为电源滤波电容，提高系统可靠性。

如图2所示，信号隔离模块包括使能输入信号隔离电路和结果输出信号隔离电路，使能输入信号隔离电路包括光电耦合器O2D，O2D的正极输入引脚与电阻R9的一端连接，O2D的阴极输入引脚分别与电容C8的一端和稳压二极管Z3的一端连接，O2D的发射极输出引脚接地，O2D的集电极输出引脚分别与电阻R19的一端和单片机的使能端连接，R19的另一端接电源，R9的另一端分别与C8的另一端、Z3的另一端和保险F4的一端连接；

结果输出信号隔离电路包括光电耦合器O2A，O2A的正极输入引脚与电阻R12的一端连接，O2A的阴极输入引脚接地，O2A的发射极输出引脚与稳压二极管Z5的负极连接，O2A的集电极输出引脚分别与Z5的正极和保险F6的一端连接，R12的另一端与电容C13的一端连接，C13的另一端接地。结果输出是指一个输出的完成信号，它实现的功能是输出指示脉冲采集模块的一个采集计算完成。

信号隔离模块还包括频率输入信号隔离电路，频率输入信号隔离电路包括光电耦合器O2B，O2B的正极输入引脚与电阻R10的一端连接，O2B的阴极输入引脚分别与电容C9的一端和稳压二极管Z4的一端连接，O2B的发射极输出引脚接地，O2B的集电极输出引脚分别与电阻R18的一端和单片机的使能端连接，R18的另一端接电源，R10的另一端分别与C9的另一端、Z4的另一端和保险F5的一端连接。

信号隔离系统采用光电耦合器O2D、O2A、O2B进行信号隔离，可提高信号质量和系统安全。其中，R18、R19为光电耦合器输入信号的上拉电阻，增加抗干扰能力。F4、F5、F6为保险，起限流作用，以实现保护电路。Z3、Z4、Z5稳压二极管，防止电路中突然出现大电压，损毁电路。R9、R10为限流电阻，使电路中的电流符合光电耦合器的电流设计要求。

如图3所示，地址选择模块，利用拨码开关实现对多路频率信号采集的选择。图中显示最多可实现八路信号的采集和标定。

单片机U3采用型号为MSP430F5418，485芯片IC1采用型号MAX3485，PLC采用型号为西门子SR30的PLC。

使用时，脉冲采集模块对输入的脉冲计数，PLC的部分脉冲采集工作由脉冲采集模块完成，计数完成后通过modbus 485将计算好的数据发送给PLC，这样减小了PLC系统的工作量，弥补小型PLC脉冲采集通道少的限制。

本实施例有开关量输入点实时接收PLC启停的命令，准确可靠，自动计算时间和脉冲个数，PLC用modbus 485来随时接收计算好的数据，完成后发出一个开关量信号；保留了PLC系统稳定性好、抗干扰能力强的优点；减小了PLC系统的工作量，使系统更准确；节省了硬件成本。

以上对本实用新型的一个实施例进行了详细说明，但所述内容仅为本实用新型的较佳实施例，不能被认为用于限定本实用新型的实施范围。凡依本实用新型申请范围所作的均等变化与改进等，均应仍归属于本实用新型的专利涵盖范围之内。

Claims (5)

1.一种流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，包括：单片机、通信模块、多路信号选择开关和信号隔离模块，其中所述单片机分别与所述通信模块和信号隔离模块连接，所述多路信号选择开关与PLC的开关输入端连接。

2.根据权利要求1所述的流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，其特征在于：

所述通信模块包括485芯片IC1，所述IC1的A端分别与电阻R7的一端、稳压二极管Z2的正极和保险F2的一端连接，所述IC1的B端分别与电阻R8的一端、所述Z2的负极和保险F3的一端连接，所述IC1的电源端和所述R7的另一端接通信模块电源，所述IC1的接地端和所述R8的另一端接通信模块电源负极，所述IC1的接收器输出端与所述单片机的串行接口输入端连接，所述IC1的驱动器输入端分别与电阻R2一端和所述单片机的串行接口输出端连接，所述IC1的输出使能端分别和IC1的接收器输出使能端、电阻R1的一端和所述单片机的串行接口使能端连接，所述R2和R1的另一端接通信模块电源；

所述信号隔离模块包括使能输入信号隔离电路和结果输出信号隔离电路，所述使能输入信号隔离电路包括光电耦合器O2D，所述O2D的正极输入引脚与电阻R9的一端连接，所述O2D的阴极输入引脚分别与电容C8的一端和稳压二极管Z3的一端连接，所述O2D的发射极输出引脚接地，所述O2D的集电极输出引脚分别与电阻R19的一端和所述单片机的使能端连接，所述R19的另一端接电源，所述R9的另一端分别与所述C8的另一端、所述Z3的另一端和所述保险F4的一端连接；

所述结果输出信号隔离电路包括光电耦合器O2A，所述O2A的正极输入引脚与电阻R12的一端连接，所述O2A的阴极输入引脚接地，所述O2A的发射极输出引脚与稳压二极管Z5的负极连接，所述O2A的集电极输出引脚分别与所述Z5的正极和保险F6的一端连接，所述R12的另一端与电容C13的一端连接，所述C13的另一端接地。

3.根据权利要求2所述的流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，其特征在于：所述通信模块还包括通信电源滤波电路，所述通信电源滤波电路的保险F7的一端接电源正极，所述F7的另一端分别与电容C7、C6和C5的一端连接，所述C7、C6和C5的一端输出通信模块电源，所述C7、C6和C5的另一端输出通信模块电源负极。

4.根据权利要求3所述的流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，其特征在于：

所述信号隔离模块还包括频率输入信号隔离电路，所述频率输入信号隔离电路包括光电耦合器O2B，所述O2B的正极输入引脚与电阻R10的一端连接，所述O2B的阴极输入引脚分别与电容C9的一端和稳压二极管Z4的一端连接，所述O2B的发射极输出引脚接地，所述O2B的集电极输出引脚分别与电阻R18的一端和所述单片机的使能端连接，所述R18的另一端接电源，所述R10的另一端分别与所述C9的另一端、所述Z4的另一端和所述保险F5的一端连接。

5.根据权利要求4所述的流量标定用自动控制系统脉冲采集模块，其特征在于：所述单片机U3采用型号为MSP430F5418，所述485芯片IC1采用型号MAX3485，所述PLC采用型号为西门子SR30的PLC。