CN2676257Y - 电源多路控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型属于电气设备电源的控制装置设计技术领域。涉及电源多路控制装置。本装置由一台计算机、多台电源主控制器和多台电源分控器组成，其中该计算机同时与该多台电源主控制器相连，每台电源主控器的四个控制接口电路分别通过双绞线与四台电源分控器连接，每台电源分控器分别与三相电源的两相相连；每台电源分控器与被控的用电设备相连对其用电进行控制。本实用新型在快速、可靠、低价格的基础上达到远程控制终端设备电源，简化了操作过程，保证了操作人员的安全。并可以附加大功率继电器达到控制大电流设备目的。
Description
技术领域 本实用新型属于电气设备电源的控制装置设计技术领域。
背景技术 设备过多、摆放零散、距离遥远；在一处(如中央控制室)不能同时实现所有设备的单控与群控；同时开启多台设备产生大电流冲击，造成设备损坏或供电线路损坏等等现象是当今各行各业使用电气设备而非常头疼的事情。针对这种情况很多企业设计和生产了各种各样的电源控制装置，而由于设计方法与设计思路的不同，至今没有一种产品达到使用者的完全满足。
现行的产品一般采用近距离控制，并且使用强电控制强电，因此在安全方面留下了隐患，同时也容易造成三相电压不平衡输出的现象。也有采用计算机控制的产品，但一般都是为专用设备而单独设计，如电厂的控制墙就包含电源控制，而不能成为通用的产品。
本实用新型的目的是为了解决以上问题，设计出一种电源多路控制装置，解决了通用性与低成本的问题、远距离控制的问题、任意单控与群控的问题、一根线缆控制多处控制点的问题、弱电控制强电的问题、大电流冲击的问题、三相电压平衡输出的问题，并且该装置可以长期可靠的通电工作。
本实用新型提出的一种电源多路控制装置，其特征在于，由一台计算机、多台电源主控制器和多台电源分控器组成，其中该计算机同时与该多台电源主控制器相连，每台电源主控器的四个控制接口电路分别通过双绞线与四台电源分控器连接，每台电源分控器分别与三相电源的两相相连；每台电源分控器与被控的用电设备相连对其用电进行控制；该每台电源主控制器包括：中央处理器和与其相连的接口电路、驱动电路、地址选择开关、指示灯显示电路和供电控制电路，与供电控制电路相连的控制接口电路，与各电路提供+5V的直流电源；该接口电路包括通过通信插座与计算机相连的两个485接口电路1、2和232转换电路，以及与485接口电路1相连的收发控制电路。该每台电源分控器包括：控制信号插座，与控制信号插座相连由光耦控制电路、可控硅器件及强电输出插座组成的四路控制电路，及与各可控硅器件相连的交流220V电源；其中，控制信号插座的另一端通过一根双绞线与电源主控制器的一个控制接口电路相连。
本实用新型的特点及技术效果：
本实用新型采用了弱电控制强电的设计方式。弱电的执行由计算机控制电源主控制器内部的中央处理器(CPU)，CPU发出各种控制电平，各种控制电平再通过双绞线进行长距离传输进入电源分控器，电源分控器采用电流环控制方式，通过光电耦合后控制双向可控硅的开、关，从而达到控制外接设备电源的接通与断开。
由于采用了上述技术解决方案，使得本实用新型在快速、可靠、低价格的基础上达到远程控制终端设备电源，简化了操作过程，保证了操作人员的安全。并可以附加大功率继电器达到控制大电流设备目的。
附图说明
图1为本实用新型的总体框图。
图2为本实用新型的电源主控制器实施例组成框图。
图3为本实用新型的电源分控器实施例组成框图。
图4为本实施例存储在计算机内的程序流程图，其中，图4(a)为点状态读回流程图，图4(b)为点状态控制流程图。
图5为本实施例存储在电源主控制器内的程序流程图。
具体实施方式 下面结合实施例及附图对本实用新型的本装置作进一步的说明。
本实用新型构成如图1所示，由一台计算机、一台电源主控制器和四台电源分控器组成，其中该计算机与该电源主控制器相连，该电源主控器的四个控制接口电路分别通过双绞线与四台电源分控器连接，每台电源分控器分别与三相电源的两相相连。每台电源分控器与被控的用电设备相连对其用电进行控制，还可通过大功率继电器控制大功率的用电设备。
本实用新型还可将一台计算机同时与多台电源主控制器相连，每台电源主控制器与四台电源分控器相连。
当采用多台电源主控制器与计算机并联的方案时，电源主控制器的实施例组成如图2所示，它包括：中央处理器和与其相连的接口电路、驱动电路、地址选择开关和指示灯显示电路和供电控制电路，与供电控制电路相连的控制接口电路，与各电路提供+5V的直流电源；该接口电路包括通过通信插座与计算机相连的两个485接口电路1、2和232转换电路，以及与485接口电路1相连的收发控制电路。
若采用一台电源主控制器与计算机并联的方案时，上述的接口电路和地址选择开关可以省去。
各电路的功能及组成分别详细说明如下：
通讯插座作为计算机与电源主控制器的接口，可以将计算机发出的控制信号(TXJSJ)送到232接口电路中，也可以将电源主控制器内部的中央处理器(CPU)发出状态信号(RXJSJ)送到计算机，使操作者在计算机的友好界面上看到电源主控制器的状态。
232接口电路采用集成电路MAX232。将232通讯协议转换为TTL信号，然后与485接口电路1互通信息。采用该方式的目的在于485通讯协议便于控制连接的其它设备，为采用多台电源主控制器与多功能控制打下基础。
485接口电路1采用集成电路75176。通过接收信号(RX)对收发控制电路的控制，产生收发控制信号(CK1)，又由CK1对485接口1电路进行控制，确定信号是接收RX信号还是发送TX信号，本实施例中CK1为高电平时是发送，CK1为低电平时是接收。A、B信号为485通讯协议信号。
485接口2电路采用集成电路75176。通过中央处理器(CPU)的P1.1控制信号对485接口2电路进行控制，确定中央处理器(CPU)是接收来自485接口2电路的接收信号(RX1)还是发送信号(TX1)到485接口2电路，本实施例中CK1为高电平时是发送，CK1为低电平时是接收。A、B信号为485通讯协议信号。
485接口2电路的RX1信号送入中央处理器(CPU)，中央处理器(CPU)采用集成电路89C51和存储在其中的控制程序。通过该程序控制中央处理器(CPU)的P0.0-7、P2.0-7、P1.0状态为高电平还是低电平，从而达到对控制接口电路的1-16路弱电的控制。中央处理器(CPU)在收到RX1信号后，产生一个TX1信号经485接口2电路、通讯插座返回计算机。
为了保证中央处理器(CPU)可靠的、长寿命的工作，在中央处理器(CPU)和控制接口电路之间增加了一级驱动电路，该驱动电路采用的集成电路373。一片373集成电路可以驱动两路控制接口电路即8路电源控制信号，本实施例共使用两片373集成电路驱动四路控制接口电路即16路电源控制信号。
通过驱动电路输出的16路电源控制信号分别送到4个控制接口电路和指示灯显示电路，每个控制接口电路负责4路弱电控制，使用一根双绞线进行长距离传输，最后送到电源分控器。本实用新型的弱电控制为电流环方式，即长距离传输为电流传输，达到了有效的防止各种干扰影响。供电控制电路是为解决组控而设计，即不供电时所有弱电控制失效。指示灯显示电路采用发光二极管的方式，一路用一支发光二极管。
地址电路采用4位拨码器，通过计算机与对中央处理器(CPU)的P1.4-7的控制，16个电源主控制器可以同时使用，达到电源控制点扩展的目的(最多为256个电源控制点)。
本实施例的+5V直流电源采用交流220V降压变压器进行降压，然后整流、滤波得到。
本实施例的电源主控制器的技术参数：
A.该接口可以与计算机的COM1或COM2相连接；
B.该口也可以与传输RS485通讯信号的线缆口连接。
1).通讯速率：9600b/s、8位数据、无校验、1位停止。
2).使用环境：温度0℃至40℃，相对湿度≤75％。
3).输入电源：AC220V±10％/50Hz。
4).最大功耗：10W。
本实施例的一台电源分控器组成结构如图3所示，它包括：控制信号插座，与控制信号插座相连由光耦控制电路、可控硅器件及强电输出插座组成的四路控制电路，及与各可控硅器件相连的交流220V电源；其中，控制信号插座的另一端通过一根双绞线与电源主控制器的一个控制接口电路相连；一台被控设备插在一个强电输出插座上。
本实施例的电源分控器的每一路控制电路还可包括连接在光耦控制电路与可控硅器件之间的手动控制开关。本实施例的电源分控器的功能及各器件组成分别详细说明如下：
控制信号插座接收电源主控制器长距离传输过来的4路电流控制信号。然后将4路电流控制信号分别加入到光耦控制电路1-4。通过光耦器件(本实施例采用MOC3021集成电路)使电源主控制器与电源分控器的电源彻底分开，达到弱电控制强电、保护操作人员安全、提高本实用新型寿命的目的。
光耦控制电路发出的控制信号通过控制可控硅器件(本实施例采用TBA16集成电路)，使强电输出插座有电或者无电。
手动控制开关是一个强制性开关，当它打开时远程控制失效，是为了现场使用的方便。
本实施例的电源分控器的技术参数：
1)控制接口：收到的控制信号为驱动电平信号。其接口形式为RJ45口。
2).受控电源电压输入：AC220V±10％/50Hz。
3)受控电源电压输出：AC220V±10％/50Hz。
4)最大允许电流：10A。
本实施例的计算机与中央处理器(CPU)中的程序使用VB语言编程，其主要结构为三个部分：A/人机交互界面。B/通讯协议的制定。C/界面控制与命令联动。
人机交互界面：
其主要功能为：1)方便操作者理解，在界面中使用了电源开关(开与关)两种图形来代替某一开关的两种状态，使操作者见程序界面就基本懂得如何操作。2)方便操作者对一些参数(电源控制点地址、被控制点的名称、计算机控制口)的设定与更改。
通讯协议的制定：
通讯协议本身就是一种约定。当计算机发出命令时，需要有一种电控制装置能够读的懂命令。本通讯协议共分为三类。1)单点控制，即发出对某一被控制点的开或关命令。2)多点控制，即发出多点同时被开或关命令。3)各被控点的状态读回，即读回全部被控点的开或关的状态。
界面控件与命令联动：
将界面中任一开关点击，使开关改变原来的状态，同时通过计算机串行口向“装置”发出，某控制点应读。另外通过读回控制点的信息，再将各控制点的信息通过对应关系显示在界面上，从而达到双向联动功能。
本实施例计算机的控制程序如图4所示，包括以下步骤；
点状态读回
1)向串行口发“读回电源控制装置状态”的命令(“pow”+地址)；
2)等待该地址电源主控制器的回复命令；
3)由于命令是由一组数据组成，必须检查接收的命令是否完整；
4)检验接收回来的命令中地址是否与“发出命令“的地址相同，如果不同转回2；
5)将命令中的16个开关状态(“1”表示接通，“0”表示断开)分离后对应送到显示界面进行显示。
点状态控制
1)操作界面中有16个开关，每个开关都对应着一个设置地址；
2)当用鼠标点中界面上的某一个开关时，开关的显示状态改变，原来是接通(开关高亮)变为关断(开关色暗)，反之；
3)参照界面开关的显示状态，通过串行口发出该开关“接通”或“关断”命令(参照单点控制协议)；
4)2秒钟后读回电源主控制器的状态(参照点状态读回)；
5)读回该开关的状态，如果相同，转到6，如果不同，计数，并判断是否连续三次都不同，如果未超过三次重复3，如果三次转到6；
6)判断是否有开关被点中，被点中转到2，没有被点中重复6。
本实施例中央处理器的控制程序如图5所示，包括以下步骤；
1)开机，通过地址开关，取到本机地址，并使全部开关处于关断状态；
2)制订通讯速率为9600bit/S，8位有效位，1位停止位，无效验位；
3)判断是否从通讯口收到命令字符，未收到重复3；
4)收到的字符是命令字符“#”？不是转到3；
5)将整体命令中的“地址”取出，与本机地址对比，不同转到3；
6)延时10mS，不进行如何操作；
7)是“点”控制命令，将“点”所对应的开关按照命令中的状态(“1”为接通，“0”为关断)设置后转到3；
8)是“多点”控制，将“多点”所对应的开关按照命令中的状态设置后转到3；
9)是“读回命令”，转到10，不是则未读懂命令转到3；
10)将各点状态取出，按照“读回”协议格式组成“读回”命令；
11)将命令通过串行口送出后转到3。
上述控制流程的解释：
1、单点控制协议：“pow”+地址(两位十六进制数，代表是控制那一台装置)+两位数字(从“00”～“15”，分别代替装置的第一到第十六路控制开关)+“0”或“1”(代表本路开关“断开”与“接通”)+“#”。
2、状态返回协议(装置信息送回计算机)：“powA”+地址(同上)+16位数(“0”或“1”，“0”代表“断开”、“1”代表“接通”，从第一个到第十六个分别对应第一路到第十六路控制开关状态+“#”。
3、装置目前的状态查询协议：“pow？？”+地址(同上)+“#”。
注：以上的“pow”、“pow A”、“pow？？”分别为各种命令的命令头，它们是区别不同的命令，同时与其它命令不会冲突。
4、多点控制协议：与点状态相同，只是命令送的是全部点状态，读回状态与全部点进行比较。
5、参数设置：1)计算机通讯口设置，COM1、COM2。2)开关点的名称设置，可以改为英文或中文或数字组合。
Claims (3)
1、一种电源多路控制装置，其特征在于，由一台计算机、多台电源主控制器和多台电源分控器组成，其中该计算机同时与该多台电源主控制器相连，每台电源主控器的四个控制接口电路分别通过双绞线与四台电源分控器连接，每台电源分控器分别与三相电源的两相相连；每台电源分控器与被控的用电设备相连对其用电进行控制；该每台电源主控制器包括：中央处理器和与其相连的接口电路、驱动电路、地址选择开关、指示灯显示电路和供电控制电路，与供电控制电路相连的控制接口电路，与各电路提供+5V的直流电源；该接口电路包括通过通信插座与计算机相连的两个485接口电路(1、2)和232转换电路，以及与485接口电路(1)相连的收发控制电路。该每台电源分控器包括：控制信号插座，与控制信号插座相连由光耦控制电路、可控硅器件及强电输出插座组成的四路控制电路，及与各可控硅器件相连的交流220V电源；其中，控制信号插座的另一端通过一根双绞线与电源主控制器的一个控制接口电路相连。
2、如权利要求1所述的电源多路控制装置，其特征在于，每台电源分控器与被控的用电设备之间还连有大功率继电器，以控制大功率的用电设备。
3、一种电源多路控制装置，其特征在于，由一台计算机、一台电源主控制器和四台电源分控器组成，其中该计算机同时与该电源主控制器相连，该电源主控器的四个控制接口电路分别通过双绞线与四台电源分控器连接，每台电源分控器分别与三相电源的两相相连；每台电源分控器与被控的用电设备相连对其用电进行控制，该电源主控制器包括：与计算机相连的通讯插座、中央处理器，与该中央处理器相连的驱动电路、指示灯显示电路和供电控制电路，与该供电控制电路相连的控制接口电路，与各电路提供+5V的直流电源；该每台电源分控器包括：控制信号插座，与控制信号插座相连由光耦控制电路、可控硅器件及强电输出插座组成的四路控制电路，及与各可控硅器件相连的交流220V电源；其中，控制信号插座的另一端通过一根双绞线与电源主控制器的一个控制接口电路相连。
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