CN2347125Y - 木材干燥执行机构控制装置 - Google Patents

Abstract

一种木材干燥执行机构控制装置,本装置设计成可直接装在执行机构控制柜中的一独立的模块,在该模块中安排了如下电路:微控制器、通信接口、位置探测电路、状态探测输入电路、驱动电路、光电隔离电路和电源电路,本装置可直接置于执行机构控制柜中,将众多的输入信号线和输出控制线限制在执行机构控制柜中,大大简化了与外接计算机的连接,并保证电路模块在执行机构控制柜中稳定可靠地工作。

Description

木材干燥执行机构控制装置

本实用新型涉及一种用于木材干燥设备系统的执行机构控制装置。

在木材干燥设备系统中，对系统各执行机构的控制和系统各状态的探测是一项很重要的工作。系统中需要控制的执行机构包括：加热电动阀、喷雾电动阀、电动换气门和循环风机等。需要探测的信号有各电动执行机构的位置和风机运行状态等信息。通常情况下，各电动执行机构的驱动是通过一个执行机构电气控制柜实现的，而各电动执行机构的位置信息和风机运行状态信息等的采集是由上一级控制机构完成的。由于木材干燥设备系统的执行机构较多，且多为模拟信号，为了探测各执行机构的位置或状态以及控制这些执行机构的动作需要众多的输入信号连接线和输出控制连接线，使得外接计算机与执行机构控制柜的连接变得很复杂，可靠性降低。此外，这些输入信号连接线和输出控制连接线进入上一级控制机，也使上一级控制机工作的稳定性受到严重影响。

本实用新型的目的一种能直接安装在执行机构控制柜中并能稳定可靠地工作的木材干燥执行机构控制装置，以便大大简化与外接计算机的连接并减轻外接计算机的工作负担。

本实用新型的目的通过以下的技术方案予以实现：将本装置设计成可直接装在执行机构控制柜中的一独立的模块，在该模块中安排了如下电路：微控制器(1)、通信接口(2)、位置探测电路(3)、状态探测输入电路(4)、驱动电路(5)、光电隔离电路(6)和电源电路(7)，微控制器(1)通过总线与光电隔离电路(5)中的各光电耦合器联接，再通过所说的各相应的光电耦合器与位置探测电路(3)、状态探测输入电路(4)、驱动电路(5)联接，该微控制器(1)还通过通信接口(2)与外接计算机建立联系，电源电路(7)提供两组独立的直流电源，分别作为微控制器(1)和其它电路的工作电源。

在本装置中，微控制器(1)是本装置的信息处理中心和执行机构控制中心，它通过通信接口(2)接收外接计算机的命令并向外接计算机传送系统各执行机构的位置或状态信息。微控制器(1)通过位置探测电路(3)不断采集系统中各电动调节机构的位置，并与来自外接计算机的控制命令进行比较，通过驱动电路(5)适时地调节系统各电动调节机构的位置，同时，根据外接计算机的控制命令，通过驱动电路(5)控制外接循环风机的转向，使得在木材干燥过程中始终保持一个合适的系统环境。此外，微控制器(1)还通过状态探测输入电路(4)采集外接循环风机的运行状态，了解各循环风机的运行情况。微控制器(1)及其相关电路通过光电隔离电路(6)与其它电路实现光电隔离。

本实用新型由于采用模块形式，可直接置于执行机构控制柜中，从而可将众多的输入信号线和输出控制线限制在执行机构控制柜中，大大简化了与外接计算机的连接，有利于将外接计算机与执行机构控制柜安装位置上的分离。同时，由于采用光电隔离电路对微控制器和其它电路实施光电隔离，保证电路模块在执行机构控制柜严重的电磁干扰环境中能够稳定可靠地工作。

图1为本实用新型的电路结构框图；

图2为本实用新型一实施方式的具体电路连接图。

以下结合附图对本实用新型的实施方式作进一步的详细说明：

本实施方式包括微控制器(1)、通信接口(2)、位置探测电路(3)、状态探测输入电路(4)、驱动电路(5)、光电隔离电路(6)和电源电路(7)(如图1所示)。其具体电路如图2所示，CN1-CN7是本装置(控制模块)与外部联系的连接器，其中，CN1对外连接加热电动阀，CN2对外连接喷雾电动阀，CN3对外连接换气风门，CN4对外连接循环风机控制接触器线包，CN5为外接计算机通信接口连接器，CN6对外连接电源变压器，CN7为循环风机的反馈输入接口。微控制器(1)包括一内含2K程序存储器、内置看门狗定时器的8-bit微处理器IC3(MCU)以及由晶振SL1和电容C10、C11组成的所说的MCU片内振荡器的外围元件，具有24条I/O线，分别是P00-P07、P20-P27和P30-P37，其中P04和P33分别作为通信口线TXD和RXD，所说的微处理器IC3(MCU)采用Z86C31。

位置探测电路(3)由运算放大器IC6:D、IC6:C、IC6:A、电阻R32、R33、R34、电容C21、C22、C23以及运算放大器IC7:A、三极管T1、开关管T2、发光二极管L10、微调电阻W1、电容C24、电阻R31、R35、R36、R37组成；IC6:D、IC6:C、IC6:A为三个电压比较器，它们的三个负输入端分别连到加热电动阀连接器CN1的位置反馈电压端(H.B)、喷雾电动阀连接器CN2的位置反馈电压端(S.B)、换气风门连接器CN3的位置反馈电压端(G.B)，所说的三个电压比较器的输出端分别通过电阻R32、R33、R34连到光电隔离电路(6)中的一个光电耦合器(ISO10、ISO11)的输入端，以通过该光电隔离电路与微控制器(1)连接，分别接到MCU的三个输入端P32、P30和P31,MCU通过计算P32、P30、P31信号的宽度，完成对加热电动阀、喷雾电动阀和换气风门所在位置的测量；运算放大器IC7:A、三极管T1、发光二极管L10、微调电阻W1以及电阻R31、R36、R37组成一个恒流源，开关管T2的基极通过电阻R36连到光电隔离电路(6)的一个光电耦合器(ISO12)的输出端，以通过该光电耦合器接到MCU的P27输出端，接受微控制器(1)的控制；T2的集电极与T1的集电极以及接地的充电电容C24连接，从该端输出一个锯齿波电压信号输入到三个电压比较器IC6:D、IC6:C、IC6:A的正输入端。该锯齿波电压信号是这样形成的：MCU通过P27控制光电耦合器ISO12的通断。当ISO12导通时，开关管T2短路使充电电容C24放电到地电位；当ISO12关断时，开关管T2也关断，通过T1的恒定电流使C24上的电压线性上升，开关管T2周期性的通断便可在C24上得到一个锯齿波电压。所说的运算放大器IC6:D、IC6:C、IC6:A采用LM339。

通信接口(2)电路包括由光电耦合器ISO5、电阻R15、R16、R17组成的光电隔离电路以及通信接口连接器CN5,MCU的RXD线和TXD线作为串行通信口，经过光电耦合器ISO5和通信接口连接器CN5连到外接计算机上。所说的MCU一方面通过该通信接口接收外接计算机的命令，另一方面，MCU也通过该通信接口向外接计算机传送各执行机构的位置或状态信息。

光电隔离电路(6)包括光电耦合器ISO1、ISO2、ISO3、ISO4、ISO6、ISO7、ISO8、ISO9、ISO10、ISO11、ISO12及其输入、输出端附属电路元件：电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R30、R28、R29、电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7C8。ISO1、ISO2、ISO3、ISO4、ISO12中各光电耦合器的输入端分别通过电阻R7、R8、R9、R10、R11、R12、R13、R14、R30接到MCU的P02、P03、P00、P01、P05、P06、P36、P37、P27；ISO6、ISO7、ISO8、ISO9中的各光电耦合器的输入端分别连到风机状态探测输入电路(有八个风机状态输入)的八个输出端；电容C1、C2、C3、C4、C5、C6、C7、C8分别有一端接地，另一端分别接到ISO1、ISO2、ISO3、ISO4中各光电耦合器的输出端，这些输出端还分别接到加热电动阀、喷雾电动阀、换气风门、循环风机驱动电路[即驱动电路(5)]的输入端；电容C12、C13、C14、C15分别有一端接地，另一端分别接到ISO6、ISO7、ISO8、ISO9的输出端，这些输出端还分别接到MCU的P23、P22、P21、P20；电阻R28、R29分别有一端接地，另一端分别接到ISO10的一个光电耦合器的输出端，这两个输出端分别接到MCU的P32和P30；ISO11的输出端直接接到MCU的P31。

状态探测输入电路(4)包括循环风机反馈输入连接器CN7、电阻R19、R20、R21、R22、R23、R24、R25、R26、R27以及二极管D1、D2、D3、D4、D5、D6、D7、D8。八只循环风机的工作状态分别通过(R19,D1)、(R20,D2)、(R21,D3)、(R22,D4)、(R23,D5)、(R24,D6)、(R25,D7)、(R26,D8)八组电路反馈输入到光电隔离电路(6)的ISO6、ISO7、ISO8、ISO9中的八个光电耦合器的输入端。R19-R26为限流电阻，D1-D8为ISO6-ISO9的反向保护二极管。

驱动电路(5)包括加热电动阀驱动电路、喷雾电动阀驱动电路、换气风门驱动电路和循环风机驱动电路共四组八路驱动电路。每路驱动电路由一个驱动器连接一个继电器以及一个发光二极管显示电路构成，所说的驱动器的输入端接到光电隔离电路(6)的相应光电耦合器的输出端，所说的继电器则与CN1、CN2、CN3或CN4的相应控制端相联系。现将其电路的主要工作过程简述如下：MCU将采集到的加热电动阀、喷雾电动阀或换气风门所在位置的测量值与来自外接计算机的命令进行比较，当测量值小于命令值某一数值时，MCU通过P02、P00或P05，再通过相应的光电耦合器ISO1、ISO2、ISO3使驱动器IC1:A、IC1:C或IC1:E导通，进而使继电器RL1、RL3或RL5吸合，电网火线加到正转控制端H.F.、S.F.、或G.F.上使加热电动阀、喷雾电动阀或换气风门的开启度加大；当测量值大于命令值某一数值时，MCU通过P03、P01或P06，再通过相应的光电耦合器ISO1、ISO2或ISO3使驱动器IC1:B、IC1:D或IC1:F导通，进而使继电器RL2、RL4或RL6吸合，电网火线加到正转控制端H.R.、S.R.或G.R.上使加热电动阀、喷雾电动阀或换气风门的开启度减小；而当测量值与命令值的误差在某一范围内时，MCU令RL1-RL6均释放，加热电动阀、喷雾电动阀或换气风门的开启度保持不变；可逆循环风机的正转、反转或停止命令来自外接计算机。当要求风机正转时，MCU通过P36，再通过光电耦合器ISO4使驱动器IC2:F导通，进而使继电器RL7吸合，电网火线加到风机正转控制端M.F.使外部接触器构成正转回路使可逆循环风机正转；当要求风机反转时，MCU通过P37，再通过光电耦合器ISO4使驱动器IC2:G导通，进而使继电器RL8吸合，电网火线加到风机反转控制端M.R.使外部接触器构成反转回路使可逆循环风机反转；而当要求风机停止时，MCU令RL7和RL8均释放。当要求风机换向时，MCU会自动插入120秒的延时以保护循环风机。所说的驱动器IC1:A、IC1:B、IC1:C、IC1:D、IC1:E、IC1:F、IC2:F、IC2:G采用八驱动器MC1413。

电源电路(7)由连接器CN6连接外接电源变压器，来自外接变压器的9V交流电压通过连接器CN6输入，经由整流二极管D9-D12和电容C16、C17组成的整流滤波电路得到+9V和-9V直流电压，供运算放大器IC7和比较器IC6使用；+9V电压再经三端稳压源IC4后得到+5V稳定电压，供驱动器和光电耦合器使用；+5V电压通过DC-DC隔离电源IC5后，得到一组与其他电源相隔离的电源VCC，专供MCU使用。所说的IC4为7805,IC5为MD555。

Claims (3)

1．一种木材干燥执行机构控制装置，其特征在于本装置设计成可直接装在执行机构控制柜中的一独立的模块，在该模块中安排了如下电路：微控制器(1)、通信接口(2)、位置探测电路(3)、状态探测输入电路(4)、驱动电路(5)、光电隔离电路(6)和电源电路(7)，微控制器(1)通过总线与光电隔离电路(5)中的各光电耦合器联接，再通过所说的各相应的光电耦合器与位置探测电路(3)、状态探测输入电路(4)、驱动电路(5)联接，该微控制器(1)还通过通信接口(2)与外接计算机建立联系。

2．根据权利要求1所述的木材干燥执行机构控制装置，其特征在于所说的微控制器包括一内含2K程序存储器、内置看门狗定时器的8-bit微处理器IC3(MCU)以及由晶振SL1和电容C10、C11组成的所说的MCU片内振荡器的外围元件，具有24条I/O线，分别是P00-P07、P20-P27和P30-P37，其中P04和P33分别作为通信口线TXD和RXD。

3．根据权利要求1所述的木材干燥执行机构控制装置，其特征在于所说的位置探测电路(3)由运算放大器IC6：D、IC6：C、IC6：A、电阻R32、R33、R34、电容C21、C22、C23以及运算放大器IC7：A、三极管T1、开关管T2、发光二极管L10、微调电阻W1、电容C24、电阻R31、R35、R36、R37组成；IC6:D、IC6:C、IC6:A为三个电压比较器，它们的三个负输入端分别连到加热电动阀连接器CN1的位置反馈电压端(H.B)、喷雾电动阀连接器CN2的位置反馈电压端(S.B)、换气风门连接器CN3的位置反馈电压端(G.B)，所说的三个电压比较器的输出端分别通过电阻R32、R33、R34连到光电隔离器(6)中的一个光电耦合器(ISO10、ISO11)的输入端，以通过该光电隔离器与微控制器(1)连接；运算放大器IC7:A、三极管T1、发光二极管L10、微调电阻W1以及电阻R31、R36、R37组成一个恒流源，开关管T2的基极通过电阻R36连到光电隔离器(6)的一个光电耦合器(ISO12)的输出端，以通过该光电耦合器接受微控制器(1)传来的控制信号，T2的集电极与T1的集电极以及接地的充电电容C24连接，从该端输出一个锯齿波电压信号输入到三个电压比较器IC6:D、IC6:C、IC6:A的正输入端。

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