PL170416B1

PL170416B1 - Single-channel microprocessor-type controller

Info

Publication number: PL170416B1
Application number: PL29858093A
Authority: PL
Inventors: Edward Flisak; Elzbieta Chmielnik; Henryka Czajor; Urszula Bereza; Jozef Stapel
Original assignee: Lubuskie Zaklady Aparatow Elek
Priority date: 1993-04-13
Filing date: 1993-04-13
Publication date: 1996-12-31

Abstract

1 Układ jednokanałowego regulatora mikroproceS sorowego zawierający układy wejściowe, układy oddzielenia galwanicznego, układ sterujący, układy wyjściowe, układ klawiatury, układ wyświetlaczy, układy interfejsu 1 zasilacz, znamienny tym, zc wyjścia czujników pomiarowych (WG) 1 (WP) są połączone z odpowiednimi wejściami układu wejściowego (WE), który jest połączony linią danych (DP) poprzez układ izolacji galwanicznej (G1) z układem sterującym (US) połączonym odwrotnie liniami sterującymi (LD, CD, DW, DD) poprzez układ izolacji galwanicznej (G3) z układem wejściowym (WE) połączonymjednocześnie liniami sterującymi (DW, LW, CW) z układem wyjść analogowych (WA), przy czym układ sterujący (US)jest także połączony liniami danych (DO...D5)i liniami sterującymi(CS, Cl) z układem wyjść binarnych (WB). linią wejścia binarnego (LB) poprzez układ izolacji galwanicznej (G2) z układem blokady (BL) oraz linią danych (DO...D7), linią adresową (AO) i linią sterującą (WW) z układem wyświetlaczy (UW) oraz liniami sterującymi (LK, CK, DK) z układem klawiatury (UK), natomiast linią odbioru (RX), linią nadawania (TX) 1 linią blokady (BI) poprzez układ oddzielenia galwanicznego (G4) z układem interfejsu szeregowego (IS), którego wyjście jest połączone linią danych (RT + ), oraz linią danych (RT—) z odpowiednimi urządzeniami zewnętrznymi1 Single-channel microprocessor controller system sorber containing input systems, separation systems galvanic, control system, output systems, keyboard layout, display layout, interface layouts 1 power supply, characterized in that zc outputs for the measurement sensors (WG) 1 (WP) are connected to the corresponding inputs input circuit (EC) that is connected data line (DP) through a galvanic isolation system (G1) with the control circuit (US) connected inversely control lines (LD, CD, DW, DD) through the system galvanic isolation (G3) with input circuit (WE) simultaneously connected by control lines (DW, LW, CW) with analog output circuit (WA), where the control circuit (US) is also connected by data lines (DO ... D5) and control lines (CS, Cl) with output system binary (WB). the line of the binary input (LB) via galvanic isolation system (G2) with interlocking system (BL) and the data line (DO ... D7), the address line (AO) and the line control unit (WW) with the display system (UW) and control lines (LK, CK, DK) with a keyboard layout (UK), while the receiving line (RX), transmission line (TX) 1 interlock line (BI) through a galvanic isolation system (G4) with a serial interface (IS) chip, which the output is connected with the data line (RT +), and data line (RT—) with the appropriate devices external

Description

Przedmiotem wynalazku jest mikroprocesorowy jednokanałowy regulator z wewnętrznym programatorem wartości zadanej, umożliwiający: pomiar wartości rzeczywistej, regulację stałowartościową lub programowaną w jednym z dowolnie wybranych: rodzaju i algorytmie regulacji,The subject of the invention is a microprocessor-based single-channel controller with an internal setpoint programmer, enabling: measurement of the actual value, constant-value or programmed control in one of the freely selected: type and control algorithm,

170 416 sygnalizację stanów alarmowych, współpracę z zewnętrznym programatorem wartości zadanej oraz współpracę z komputerowym systemem nadrzędnym. Regulator może być stosowany szczególnie w przemysłowych układach regulacji automatycznej do: precyzyjnej regulacji temperatury w tp tAohnnlnni1V&UŁUVJ1 kW^AA^AM^l cznych w przemyśle maszynowym i chemicznym, programowanej regulacji przebiegów temperatury i wilgotności przy wytwarzaniu materiałów budowlanych, regulacji parametrów technologicznych w komputerowych systemach automatycznej regulacji170 416 signaling of alarm states, cooperation with an external setpoint programmer and cooperation with a supervisory computer system. The controller can be used especially in industrial automatic control systems for: precise temperature control at tAohnnlnni1V & UŁUVJ1V & UŁUVJ1V & UŁUVJ1 kW ^ AA ^ AM ^ Cumulative in the machine and chemical industry, programmed regulation of temperature and humidity in the production of building materials, regulation of technological parameters in computer automatic systems regulation

Typowe rozwiązania regulatorów tego typu mają na ogół ściśle określoną strukturę wewnętrzną zawierającą układ wejściowy, układy wyjściowe, układy izolacji galwanicznej, układ wyświetlaczy i klawiatury, układ sterujący oraz zasilacz i nie umożliwiają szerszej ingerencji przez użytkownika w strukturę wewnętrzną oraz sposób definiowania i wykorzystania oferowanych możliwości sprzętowych.Typical solutions of this type of regulators generally have a strictly defined internal structure, including the input system, output systems, galvanic isolation systems, display and keyboard system, control system and power supply, and do not allow a wider user intervention in the internal structure and the way of defining and using the offered hardware capabilities. .

Znany z polskiego opisu patentowego nr P. 290 591 mikroprocesorowy wielokanałowy regulator zawierający układy wejściowe, układy oddzielenia galwanicznego, układ sterujący, układy wyjściowe, układy interfejsu i zasilacz ma wyjścia czujników pomiarowych połączone z odpowiednimi wejściami układu wejściowego. Układ wejściowy jest połączony linią danych poprzez układ izolacji galwanicznej z układem sterującym połączonym odwrotnie liniami sterującymi, liniami adresowymi oraz limą zerującą poprzez układ izolacji galwanicznej z układem wejściowym. Układ wejściowy połączony jest także liniami kluczującymi i linią sterowania analogowego z układem wyjść analogowych oraz liniami binarnymi, linią strobującą i linią zerującą z układem wyjść przekaźnikowych. Układ sterujący jest połączony także liniami danych, limą adresową, liniami sterującymi z układem klawiatury i wyświetlaczy oraz linią odbioru, limą nadawania i linią blokady poprzez układ oddzielenia galwanicznego z układem interfejsu szeregowego, którego wyjście jest połączone linią odbioru danych, linią nadawania oraz linią blokady z odpowiednimi urządzeniami zewnętrznymi.The microprocessor-based multi-channel controller, known from the Polish patent description No. 290 591, containing input circuits, galvanic separation circuits, control circuit, output circuits, interface circuits and a power supply, has the outputs of the measuring sensors connected to the appropriate inputs of the input circuit. The input circuit is connected by a data line through a galvanic isolation system with a control system which is inversely connected with control lines, address lines and a reset limit through the galvanic isolation system with the input circuit. The input circuit is also connected with the keying lines and the analog control line with the analog output system and binary lines, the strobe line and the reset line with the relay output system. The control system is also connected with data lines, address limit, control lines with the layout of the keyboard and displays, as well as the reception line, transmission limit and blocking line through the galvanic separation system with the serial interface system, the output of which is connected by the data reception line, transmission line and blocking line with suitable external devices.

Funkcje wyjść ciągłych oraz przekaźnikowych można zmieniać w szerokim zakresie. W przedstawionym regulatorze brak dodatkowego wejścia pomiarowego do pomiaru zewnętrznej wartości zadanej, brak wejścia binarnego do blokady programu regulatora, brak wyjść binarnych typu otwarty kolektor, brak możliwości przyłączenia dwóch czujników pomiarowych do jednego wejścia pomiarowego. Charakteryzuje się on również mniejszą odpornością interfejsu szeregowego na zakłócenia zewnętrzne.The functions of the continuous and relay outputs can be changed in a wide range. In the presented controller, there is no additional measuring input for measuring the external setpoint, no binary input to block the controller program, no open collector binary outputs, no possibility to connect two measuring sensors to one measuring input. It is also characterized by a lower resistance of the serial interface to external interferences.

Celem wynalazku jest skonstruowanie mikroprocesorowego jednokanałowego regulatora wolnego od opisanych powyżej niedogodności, umożliwiającego w prosty sposób zmianę funkcji sprzętowych oraz programowych konkretnie dedykowanych zamawiającym użytkownikom.The aim of the invention is to construct a microprocessor-based single-channel controller free from the above-described drawbacks, enabling a simple change of hardware and software functions specifically dedicated to the ordering users.

Regulator według wynalazku zawierający układy wejściowe, układy oddzielenia galwanicznego, układ sterujący, układy wyjściowe, układ klawiatury, układy interfejsu i zasilacz ma wyjścia czujników pomiarowych połączone z odpowiednimi wejściami układu wejściowego oraz układ wejściowy połączony linią danych poprzez układ izolacji galwanicznej z układem sterującym, połączonym odwrotnie liniami sterującymi, poprzez układ izolacji galwanicznej z układem wejściowym. Układ wejściowy połączony jest liniami sterującymi z układem wyjść analogowych. Układ sterujący jest połączony także liniami danych, liniami sterującymi z układem wyjść binarnych, linią wejścia binarnego poprzez układ izolacji galwanicznej z układem blokady oraz liniami danych, linią adresową i linią sterującą z układem wyświetlaczy, a przy pomocy linii danych linii adresowej i linii sterującej z układem klawiatury. Ponadto układ sterujący jest połączony linią odbioru, linią nadawania i linią blokady poprzez układ oddzielenia galwanicznego z układem interfejsu szeregowego zawierającego scalony układ sterownika interfejsu, scalony układ bufora oraz trzy transoptory Wyjście układu sterującego jest połączone dwiema liniami danych z odpowiednimi urządzeniami zewnętrznymi. Pierwsza lima danych jest połączona szeregowo z rezystorem, do którego jest przyłączona nóżka numer 6 scalonego układu sterownika interfejsu, oraz szeregowo połączone diody, których jedna z anod jest dołączona do masy zasilania interfejsu. Druga linia danych jest połączona szeregowo z rezystorem, do którego jest przyłączona nóżka numer 7 scalonego układu sterownika interfejsu oraz szeregowo połączone diody, których jedna z anod jest dołączona do masy zasilania interfejsu. Także do masy zasilania interfejsu są dołączone nóżki numer 2 oraz 5The regulator according to the invention, including input circuits, galvanic isolation circuits, control circuit, output circuits, keyboard circuit, interface circuits and the power supply, has the outputs of the measuring sensors connected to the appropriate inputs of the input circuit, and the input circuit connected by a data line through a galvanic isolation circuit to the control circuit, inversely connected control lines, through the galvanic isolation system with the input system. The input circuit is connected with the analog output circuit through control lines. The control system is also connected with data lines, control lines with the system of binary outputs, a binary input line through a galvanic isolation system with a lock system and data lines, an address line and a control line with the display system, and by means of an address line data line and a control line with the system keyboard. In addition, the control circuit is connected to the receive line, the transmit line and the interlock line via a galvanic isolation circuit with a serial interface circuit including an interface driver IC, a buffer IC and three optocouplers. The output of the control circuit is connected by two data lines to the appropriate external devices. The first data line is connected in series with a resistor to which pin 6 of the interface driver IC is connected, and diodes connected in series, one of the anodes of which is connected to the interface power supply ground. The second data line is connected in series with a resistor to which pin 7 of the interface driver IC is connected, and diodes connected in series, one of the anodes of which is connected to the interface power supply ground. Also pins 2 and 5 are attached to the interface's power ground

170 416 scalonego układu sterownika interfejsu, nóżka numer 4 drugiego transoptora, emiter tranzystora oraz rezystor, druga końcówka rezystora jest połączona z nóżką numer 4 trzeciego transoptora oraz z nóżką numer 3 scalonego układu sterownika interfejsu. Do nóżki numer 3 drugiego transoptora j’est przyłączona nóżka numer 4 scalonego układu sterownika interfejsu oraz rezystor, którego diugi koniec jest przyłączony do napięcia zasilania interfejsu. Do napięcia zasilania interfejsu jest również przyłączona nóżka numer 8 scalonego układu sterownika interfejsu, nóżka numer 3 trzeciego transoptora oraz rezystor, którego drugi koniec jest połączony z nóżką numer 1 pierwszego transoptora. Nóżka numer 1 scalonego układu sterownika interfejsu jest połączona z rezystorem, którego drugi koniec jest połączony z bazą tranzystora, natomiast kolektor tranzystora jest połączony z nóżką numer 2 pierwszego transoptora. Do nóżki numer 3 pierwszego transoptora jest przyłączony rezystor, którego drugi koniec jest połączony z napięciem zasilania, oraz jest przyłączona nóżka numer 3 scalonego układu bufora, którego nóżka numer 4 jest połączona z linią odbioru.170,416 of the interface driver IC, pin number 4 of the second optocoupler, transistor emitter and resistor, the second end of the resistor is connected to pin number 4 of the third optocoupler and pin number 3 of the interface driver IC. The pin number 3 of the second optocoupler is connected to pin number 4 of the interface driver IC and a resistor, the end of which is connected to the interface supply voltage. Also connected to the supply voltage of the interface are pin number 8 of the interface driver IC, pin number 3 of the third optocoupler and a resistor, the other end of which is connected to pin number 1 of the first optocoupler. The pin number 1 of the interface driver IC is connected to a resistor the other end of which is connected to the base of the transistor and the collector of the transistor is connected to the pin number 2 of the first optocoupler. Connected to pin 3 of the first optocoupler is a resistor, the other end of which is connected to the supply voltage, and to pin 3 of the buffer chip, the pin of which 4 is connected to the receiving line.

Linia odbioru nadawania jest połączona z nóżką numer 1 scalonego układu bufora, którego nóżka numer 2 jest połączona z rezystorem połączonym z nóżką numer 1 drugiego transoptora, ponadto do nóżki numer 1 trzeciego transoptora przyłączony jest rezystor, którego drugi koniec połączony jest z linią blokady; nóżka numer 4 pierwszego transoptora oraz nóżki numer 2 transoptorów drugiego i trzeciego są połączone do masy zasilania.The transmit receive line is connected to the pin number 1 of the buffer chip, the pin number 2 of which is connected to a resistor connected to the pin number 1 of the second optocoupler, furthermore a resistor is connected to the pin number 1 of the third optocoupler, the other end of which is connected to the blocking line; pin 4 of the first optocoupler and pin number 2 of the second and third optocouplers are connected to the power ground.

Zaletami regulatora według wynalazku jest możliwość łatwego konfigurowania regulatora dla konkretnych potrzeb użytkownika wyboru oraz możliwość wyboru wielu rodzajów czujników i sygnałów dołączanych do wejść pomiarowych regulatora, możliwość wyboru wielu rodzajów regulacji oraz typów algorytmów regulacji, a także prowadzenia regulacji stałowartościowej lub programowanej z programatora wewnętrznego lub zewnętrznego. Regulator umożliwia sygnalizowanie różnorodnych stanów alarmowych oraz ich zapamiętanie, dowolne wykorzystanie istniejących wyjść ciągłych i nieciągłych, oraz pełną rejestrację przebiegu procesu regulacji poprzez dołączenie do regulatora systemu nadrzędnego.The advantages of the regulator according to the invention are the possibility of easy configuration of the regulator for the specific needs of the user, selection and the possibility of choosing many types of sensors and signals connected to the measuring inputs of the regulator, the possibility of choosing many types of regulation and types of regulation algorithms, as well as constant value or programmed regulation from an internal or external programmer. . The controller enables signaling of various alarm states and their storage, any use of the existing continuous and discontinuous outputs, and full registration of the control process by attaching a supervisory system to the controller.

Przedmiot wynalazku uwidoczniony jest w przykładzie wykonania na rysunkach, z których rys. 1 przedstawia schemat blokowy regulatora, a rys. 2 schemat ideowy układu interfejsu szeregowego z układem oddzielenia galwanicznego.The subject of the invention is shown in the embodiment on the drawings, where Fig. 1 shows a block diagram of the controller, and Fig. 2 shows a schematic diagram of a serial interface system with a galvanic isolation system.

Sygnały wejściowe WG i WP z czujników pomiarowych są podawane na układ wejściowy WE gdzie są standaryzowane, a następnie przetwarzane na wartość liczbową. Wartość ta jest przesyłana szeregową linią danych DP poprzez układ izolacji galwanicznej G1 do układu sterującego US. Układ sterujący steruje układem wejściowym WE przy pomocy linii sterujących LD, CP, DW, DD, poprzez układ izolacji galwanicznej G3 oraz jest połączony z układem blokady przy pomocy linii blokady LB.The WG and WP input signals from the measuring sensors are fed to the WE input circuit, where they are standardized and then converted into a numerical value. This value is sent via the serial DP line through the G1 galvanic isolation system to the US control system. The control system controls the input system WE by means of the LD, CP, DW, DD control lines, through the G3 galvanic isolation system and is connected to the interlock system by means of the LB interlocking line.

Układ wyjść analogowych WA jest sterowany przy pomocy linii sterujących DW, LW, CW, natomiast układem wyjść binarnych WB sterują linie danych D0...D5 oraz linie sterujące CS, CL. Układ sterujący US komunikuje się poprzez linie danych D0...D7, linię adresową A0, linię sterującą WW, z układem wyświetlacza UW, który ma za zadanie wyświetlanie niezbędnych informacji na wyświetlaczu.The system of analog outputs WA is controlled by means of DW, LW, CW control lines, while the system of binary outputs WB is controlled by data lines D0 ... D5 and control lines CS, CL. The US control system communicates via the D0 ... D7 data lines, A0 address line, WW control line, with the UW display system, which is to display the necessary information on the display.

Układ interfejsu szeregowego IS jest sterowany liniami RX, TX, BL poprze'/, układ oddzielenia galwanicznego G4 z układu sterującego US. Układ interfejsu szeregowego IS umożliwia współpracę z wieloma urządzeniami zewnętrznymi przy pomocy linii sygnałowych: linii danych RT + oraz linii danych RT—. Schemat ideowy układu interfejsu szeregowego przedstawiony na rys. 2 zapewnia współpracę wielu regulatorów oraz komputera nadrzędnego na jednym łączu interfejsu szeregowego.The IS serial interface system is controlled by the lines RX, TX, BL by means of the G4 galvanic separation circuit from the US control system. The system of the IS serial interface enables cooperation with many external devices using signal lines: RT + data line and RT data line—. The schematic diagram of the serial interface system presented on the fig. 2 ensures cooperation of many regulators and a master computer on one serial interface link.

Sygnały linii danych RT + oraz RT— przepływają odpowiednio przez rezystory R8 i R9 do układu sterownika interfejsu U2, natomiast diody D1, D2, D3, D4 zabezpieczają układ sterownika interfejsu U2. Sygnał danych odbieranych ze sterownika interfejsu U2 przepływa przez rezystor R5, tranzystor Tl, transoptor TOl oraz układ bufora U1, do układu odbiorczego przy pomocy linii odbiorczej RX. Rezystory R1 oraz R4 zasilają transoptor TO1, natomiast rezystory R2 i R6 zasilają transoptor TO2, a rezystory R3 i R7 zasilają transoptor TO3. Sygnał danych nadawanych TXRT + and RT data line signals - flow through the R8 and R9 resistors respectively to the U2 interface driver, while the D1, D2, D3, D4 diodes protect the U2 interface driver circuit. The data signal received from the U2 interface controller flows through the resistor R5, the transistor T1, the optocoupler TO1 and the buffer circuit U1 to the receiving circuit via the receiving line RX. Resistors R1 and R4 power the optocoupler TO1, while resistors R2 and R6 power the optocoupler TO2, and resistors R3 and R7 power the optocoupler TO3. TX data broadcast signal

Rys. 2.Fig. 2.

Rys. 1.Fig. 1.

Departament Wydawnictw UP RP Nakład 90 egz Cena 2,00 złPublishing Department of the Polish Patent Office. Circulation of 90 copies. Price PLN 2.00

Claims

Patent claims

1. Single-channel microprocessor controller system including input circuits, galvanic separation circuits, control circuit, output circuits, keyboard circuit, display system, interface circuits and power supply, characterized in that the outputs of the measuring sensors (WG) and (WP) are connected to the appropriate inputs input circuit (WE), which is connected by a data line (DP) through a galvanic isolation system (G1) with a control system (US), inversely connected with control lines (LD, CD, DW, DD) through a galvanic isolation system (G3) with an input circuit (WE) simultaneously connected by control lines (DW, LW, CW) with the system of analog outputs (WA), while the control system (US) is also connected by data lines (DO ... D5) and control lines (CS, Cl) with with the binary output system (WB), the binary input line (LB) through the galvanic isolation system (G2) with the blocking system (BL) and the data line (DO ... D7), the address line (AO) and the control line (WW) with the displays (UW) and control lines (LK, CK, DK) with the keyboard layout (UK), while the receiving line (RX), transmission line (TX) and blocking line (BI) through the galvanic isolation system (G4) with the serial interface system (IS), whose output is connected by a data line (RT +) and a data line (RT—) with appropriate external devices.

2. The system according to claim 6. The method of claim 1, characterized in that the data line (RT +) is connected in series with a resistor (R8) to which pin 6 of the interface driver IC (U2) is connected, and diodes (D1) and (D2) are connected in series, of which the anode the diode (DI) is connected to the ground of the interface power supply (GNDI), while the data line (RT—) is connected in series with the resistor (R9) to which the pin number 7 of the interface driver IC (U2) is connected, and the diodes ( D3) and (D4), of which the diode (D4) anode is connected to the ground of the interface power supply (GNDI), also pins number 2 and 5 of the interface driver IC (U2) are connected to the ground of the interface power supply (GNDI), pin number 4 optocoupler (TO2), transistor emitter (Tl) and resistor (R7), the second end of the resistor (R7) is connected to pin number 4 of the optocoupler (TO3) and to pin number 3 of the interface driver IC (U2), to pin number 3 of the optocoupler Pin 4 of the chip p is connected (TO2) interface controller (U2) and a resistor (R6), the other end of which is connected to the interface supply voltage (VCCI), pin number 8 of the interface driver IC (U2) is connected to the interface supply voltage (VCCI), pin number 3 of the optocoupler (TO3) ) and a resistor (R4), the other end of which is connected to pin 1 of the optocoupler (TO1), pin 1 of the interface driver IC (U2) is connected to a resistor (R5), the other end of which is connected to the base of the transistor (Tl) , while the collector of the transistor (Tl) is connected to pin 2 of the optocoupler (TO1), and to pin 3 of the optocoupler (TO1) a resistor (R1) is connected, the other end of which is connected to the supply voltage (VCC), and the pin is connected number 3 of the buffer chip (Ul), pin number 4 of which is connected to the receive line (RX), while the transmit line (TX) is connected to pin number 1 of the buffer chip (U1), whose pin number 2 is connected to the resistor ( R 2) connected to the pin number 1 of the optocoupler (TO2), moreover, a resistor (R3) is connected to the pin number 1 of the optocoupler (TO3), the other end of which is connected to the blocking line (BL), while the pin number 4 of the optocoupler (TO1), number 2 of the optocoupler (TO2) and pin number 2 of the optocoupler (TO3) are connected to the power supply ground (GND).