应用于电镀控制系统的通信控制采集板及电镀控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种通信控制采集板，尤其是一种应用于电镀控制系统的通信控制采集板及电镀控制系统。

背景技术：

在电镀生产工艺中，涉及一整套复杂的流程，为了满足生产工艺的要求，在每个电镀环节工位都会有各种需要监测与控制的电气或机械设备，在现有技术中，为了实现将现场各种设备按控制要求做集中管理与控制的目的，往往需要将分布在不同工位的各种电气与机械设备的电源线与信号线等通过走线槽统一拉到控制室的电气控制柜中（参见图5），通过电气柜中的plc上位机，控制若干继电开关对现场设备进行控制，同时检测现场各类设备的参数，如温度、压力、开关等信号，现有技术的方式，存在现场布线复杂困难的问题，电镀现场与中央控制室之间距离较远，而现场控制与检测设备数量较多，需要将全部控制与检测设备的电源与控制线，传感信号线全部拉到控制柜集中控制，不仅存在施工困难、材料成本费高的现实问题，同时因为各种电源线长距离布线导致动力电缆线的电磁干扰问题将更加复杂。

技术实现要素：

本实用新型的目的是针对上述问题，向社会提供一种可以现场进行信号采集和现场控制电镀设备的应用于电镀控制系统的通信控制采集板及电镀控制系统。

本实用新型的技术方案是：提供一种应用于电镀控制系统的通信控制采集板，包括供电单元、数字量输入隔离单元、数字量输出隔离单元、模拟量采集单元、mcu处理器单元和通讯接口单元；

所述供电单元将外部市电转换为多路稳定的隔离低电压电源，为所述数字量输入隔离单元、数字量输出隔离单元、模拟量采集单元、mcu处理器单元和通讯接口单元提供电能；

所述数字量输入隔离单元是由光耦隔离的端口检测电路构成，为所述mcu处理器单元提供数字量检测信号；

所述数字量输出隔离单元根据mcu处理器单元所发出的驱动信号，来驱动工位现场的执行单元工作；

所述模拟量采集单元负责接收外部模拟量信号，将外部模拟量信号转换成标称参数的可供mcu处理器单元的模拟输入口检测的模拟电压量，并将所述模拟电压量提供给所述mcu处理器单元；

所述通讯接口单元负责与上位机进行信号交换的通信接口，实现电平转换，确保接收的上位机指令和返回的数据电平符合相应通信规范；

所述mcu处理器单元由单片机及其外围电路构成，负责接收数字量输入隔离单元所采的全部输入电平状态信息；以及接收模拟量采集单元的模拟量电压，通过通讯接口单元接收的数据指令，发出可控制外部设备的驱动信号给数字量输出执行单元，以驱动外部设备启停工作；同时将实时所采集的数字量检测信号与模拟电压量，通过通讯接口单元向上位机回应所请求的全部数据，实现上位机对现场设备的生产数据采集。

作为对本实用新型的改进，所述供电单元是高频开关电源。

作为对本实用新型的改进，所述数字量输入隔离单元具有多路独立的输入检测端口。

作为对本实用新型的改进，所述执行单元是继电器或可控硅开关。

作为对本实用新型的改进，所述外部模拟量信号可以是温度采集信号、外部电压信号、外部电流信号或外部压力传感模拟量信号。

作为对本实用新型的改进，所述外部模拟量信号是温度采集信号、外部电压信号、外部电流信号和外部压力传感模拟量信号中的任意两种以上的信号。

作为对本实用新型的改进，所述通讯接口单元是串口通讯接口单元。

本实用新型还提供一种电镀控制系统，包含有上述的通信控制采集板。

本实用新型由于采用了具有通信功能的控制采集板，将原本全部集成在中央控制室的上位机的部分控制采集功能发配到电镀现场各个功位上，实现主从机的数据访问与控制方式，大量减少了现场各类控制设备与检测设备的长距离布线工作，从线材成本的节约到人工施工成本的节约上具有较为明显的优势，带来了直接的经济效益。

本实用新型可以将数量较多的动力电源线直接在工位上接通控制，无须长距离的布线，避免了各电源线所产生的现场电磁噪声污染，也避免了电力线与现场其他敏感控制设备与检测设备信号线之间的空间耦合，切断了可能带来危害的干扰源与传导途径，有利于提升现场生产工艺品质。

本实用新型具有集成化程度更高的优点，一个采集板中集中多达8路甚至更多路输入数字量的检测，多达8路甚至更多路的输出继电器控制驱动，以及1路额外可选的温度或压力等高精度的模拟量输入检测功能，在各工位上灵活配置选择，现场配线施工更简单，工艺变更需要增加或减少现场设备时更方便快捷，降低了产线的后续维护成本，提升了生产效率。

附图说明

图1是本实用新型一种实施例的方框结构示意图。

图2是图1中的数字量输入隔离单元的电路原理示意图。

图3是图1中的数字量输出隔离单元的电路原理示意图。

图4是采用本实用新型通信控制采集板后的电镀控制系统的结构示意图。

图5是现有技术中的电镀控制系统的结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语中“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有的方位、以的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”、“若干”的含义是两个或两个以上。

请参见图1至图3，本实用新型提供了一种应用于电镀控制系统的通信控制采集板10，包括供电单元1、数字量输入隔离单元2、数字量输出隔离单元3、模拟量采集单元4、mcu处理器单元5和通讯接口单元6；

所述供电单元1将外部市电转换为多路稳定的隔离低电压电源，为所述数字量输入隔离单元2、数字量输出隔离单元3、模拟量采集单元4、mcu处理器单元5和通讯接口单元6提供电能；

所述数字量输入隔离单元2是由光耦隔离的端口检测电路构成，为所述mcu处理器单元5提供数字量检测信号；所述数字量输入隔离单元2如图2所示，主要由第一光耦u1对外部数字开关信号进行电气隔离，转换后的数字量送往mcu处理单元5的i/o端口；

所述数字量输出隔离单元3根据mcu处理器单元5所发出的驱动信号，来驱动工位现场的执行单元工作；所述数字量输出隔离单元3如图3所示，由第二光耦u2将mcu的控制信号隔离，驱动后级三级管q1，由三极管q1驱动继电器j1，继电器j1输出常开或常闭开关，用于控制外部各工位的设备的启动或停止；

所述模拟量采集单元4负责接收外部模拟量信号，将外部模拟量信号转换成标称参数的可供mcu处理器单元5的模拟输入口检测的模拟电压量，并将所述模拟电压量提供给所述mcu处理器单元5；本实施例中，所述模拟量采集单元4是以高精度运算放大器为核心的，将外部模拟量经过滤波及电压钳位保护后，由运算放大器对模似量大小进行比例转换，再输入到mcu处理器单元5；

所述通讯接口单元6负责与上位机进行信号交换的通信接口，实现电平转换，确保接收的上位机指令和返回的数据电平符合相应通信规范；

所述mcu处理器单元5由单片机及其外围电路构成，负责接收数字量输入隔离单元2所采的全部输入电平状态信息；以及接收模拟量采集单元4的模拟量电压，通过通讯接口单元6接收的数据指令，发出可控制外部设备的驱动信号给数字量输出执行单元，以驱动外部设备启停工作；同时将实时所采集的数字量检测信号与模拟电压量，通过通讯接口单元6向上位机7回应所请求的全部数据，实现上位机7对现场设备8的生产数据采集。本实施例中，所述mcu处理器单元5是由单片机或dsp处理器为核心构成，本实施例中的单片机可以采用stm32f103系列中的一款arm单片机，加上相应的外围电路，如晶振、复位、程序下载接口等构成，它是整个采集板的核心。

采用本实用新型后，电镀现场各个工位的控制与检测设备将就近的按功能分组集成，所有的电源线与控制线直接接在就近的现场，集成到本发明的控制采集板上，将原来需要长距离的布线大幅度缩减，而原来中央控制室的一些功能被该装置独立出来，现场各个工位上的控制采集板与中央控制室的上位机之间仅仅只需通过成本较低的通信信号线连接，信号线成本低，布线简单，对外也不存在强干扰问题，上位机作为主机，控制采集板作为从机，实现主从机之间的实时数据访问与设备控制的功能。

优选的，所述供电单元1是高频开关电源，提高电源转换效率。

优选的，所述数字量输入隔离单元2具有多路独立的输入检测端口，本实施例中，可多达8路独立的输入检测端口，可根据实际需要增减数量。

所述数字量输出隔离单元3具有多路独立的输出隔离端口，本实施例中，可多达8路的独立输出隔离端口，也可根据实际需要增加或减少。

优选的，所述执行单元是继电器或可控硅开关；以实现弱电驱动强电，达到现场设备的控制目的。

优选的，所述外部模拟量信号是温度采集信号、外部电压信号、外部电流信号或外部压力传感模拟量信号；所述外部模拟量信号是温度采集信号、外部电压信号、外部电流信号和外部压力传感模拟量信号中的任意两种以上的信号。

优选的，所述通讯接口单元6是串口通讯接口单元，串口通信单元则是负责与上位机进行信号交换的通信接口，实现电平转换，确保接收的上位机指令和返回的数据电平符合相应通信规范。本实施例中的串口通讯接口单元可以采用485串口通讯接口。

参见图4，一种电镀控制系统，包含有上述的通信控制采集板，从图4可以看出，本实用新型适合于对若干个工位，如第一工位，第二工位及第n工作，每个工位上代表一个电镀工艺环节或电解槽位进行管理，在每个工位上又有m个需要检测和控制的设备，如震动马达、加热泵、循环泵、温度探头等等，适用于n*m个规模庞大的设备群。

因此，相对于现在技术中的系统，需要将n*m个电源控制线及信号检测线电缆，通过走线槽长距离送到控制室的上位机电气柜中，而本实用新型采用采集板在现场控制检测，所述控制系统中的所有电源控制线及信号检测线电缆均能在工位就近装配，所有采集板之间仅通过一条通信信号电缆长距离连接到控制室的上位机电气柜中，对比之下本实用新型具有的明显实用性。