专利名称：楼层集中控制器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种楼层集中控制器，尤其是一种应用于楼层设备管理、控制和数据的集中上传领域的楼层集中控制器。
背景技术：
目前在大多数工业控制现场，中央控制器需要连接大量的终端设备，比如电表，水表，气表等。由于种类多，数量大，各种仪表的通信协议不固定，对于中央控制器的设置和编程变得非常复杂；由于中央控制器的接口资源有限，往往将所有终端设备连接到一个通讯接口，如果一个终端设备接口出现故障，往往会造成整个通信网络瘫痪。同时，有些控制终端比如电气阀、变频器，需要开关量或者模拟量的控制，一般中央控制器单元则无法实现远程开关量或模拟量的控制。这时，就迫切需要有一个设备来整 个楼层的设备进行集中控制。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种集成度高、可靠性强、配置灵活和维护成本低楼层集中控制器，能够实现对整个楼层设备的集中控制。为了解决上述存在的技术问题，本发明采用下述技术方案一种楼层集中控制器，其特征是，包括中央处理器以及分别与之连接的电源转换单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、数据存储单元和实时时钟单元；所述电源转换单元包括AC/DC变换模块；所述数字量输入单元包括开关量输入单元；所述数字量输出单元包括开关量输出元；所述模拟量输入单元包括D/A转换单元和多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道通过D/A转换单元与中央处理器连接；所述模拟量输出单元包括A/D转换单元和多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道通过A/D转换单元与中央处理器连接；所述通信单元包括通信隔离转换单元、485通信单元和CAN通信单元，所述通信隔离转换单元分别与中央处理器、485通信单元和CAN通信单元连接。进一步地，还包括隔离单元，所述中央处理器通过隔离单元分别与开关量输入单元、开关量输出元、D/A转换单元和A/D转换单元连接。进一步地，所述模拟量输入通道包括4_20mA工业信号输入通道和0-10V工业信号输入通道。进一步地，所述模拟量输出通道包括4_20mA工业信号输出通道和0-10V工业信号输出通道。进一步地，所述485通信单元包括支持标准Modbus协议的485主机接口和485从机接口，所述485主机接口有多个，可以通过配置连接多个从机设备，用以采集从机设备数据；所述485从机接口与上位机连接，用以进行数据上传。进一步地，所述CAN通信单元包括支持CAN Modbus从机协议的CAN从机接口，所述CAN从机接口接入CAN总线与上位机连接。
本发明的有益效果是，采用上述结构后，本发明将通信接口分为主机和从机两种接口，具有多种类型接口，不仅能够进行多种数据采集，而且方便连接上位机，实现上位机的远程控制和数据的上传功能。本发明实现了整个楼层设备的集中控制，并且能够有效地将整个楼层设备的数据信息上传到上位机。
图I是本发明的原理框图；图2是本发明所述CPU控制单元的电路原理图；图3是本发明所述数字量输入单元的电路原理图；图4是本发明所述数字量输出单元的电路原理图；图5是本发明所述模拟量输入单元的电路原理图；图6是本发明所述模拟量输出单元的电路原理图；图7是本发明所述485通信单元的电路原理图；图8是本发明所述CAN通信单元的电路原理图；图9是本发明所述数据存储单元的电路原理图；图10是本发明所述实时时钟单元的电路原理图。
具体实施例方式下面结合附图与具体实施方式
对本发明作进一步详细描述如图I所示，本发明的一种楼层集中控制器，包括中央处理器以及分别与之连接的电源转换单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、数据存储单元和实时时钟单元；所述电源转换单元包括AC/DC变换模块,将市电电压转换为5V直流输出；所述数字量输入单元包括开关量输入单元；所述数字量输出单元包括开关量输出元；所述模拟量输入单元包括D/A转换单元和多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道通过D/A转换单元与中央处理器连接；所述模拟量输出单元包括A/D转换单元和多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道通过A/D转换单元与中央处理器连接；所述通信单元包括通信隔离转换单元、485通信单元和CAN通信单元，所述通信隔离转换单元分别与中央处理器、485通信单元和CAN通信单元连接。进一步地，还包括隔离单元，所述中央处理器通过隔离单元分别与开关量输入单元、开关量输出元、D/A转换单元和A/D转换单元连接，用以进行电气隔离，提高了整个系统的可靠性。图2是本发明所述CPU控制单元的电路原理图。如图2所示，所述CPU控制单元U200采用的32位ARM芯片STM32F107，运算速度快，性价比高，并提供丰富的常用外设接 口。STM32F107芯片内部集成CAN总线控制器，支持CAN协议2. OA和2. 0B，可以方便的与外部的CAN总线收发器连接，组成CAN通信单元。图3是本发明所述数字量输入单元的电路原理图。如图3所示，所述数字量输入单元可以接收24V工业信号，并通过光耦和主控制器隔离，光耦两边使用的电源是隔离的，提高输入信号的可靠性。图4是本发明所述数字量输出单元的电路原理图。如图4所示，所述数字量输出单元为继电器输出，主处理器的输出信号通过光耦U2隔离，连接到数字芯片ULN2803，ULN2803芯片为达林顿输出，直接连接继电器线圈来驱动继电器，驱动能力强。图5是本发明所述模拟量输入单元的电路原理图。如图5所示，所述模拟量输入采集单元可以接收0-10V电压和4-20mA电流的工业信号。0-10V电压信号通过R200和R234分压后电压变为0-4V，连接U201A运放的正向输入端，信号经U201A组成的电压跟随器，输出到后级的模数转换芯片，完成信号的采样。4-20mA电压信号经R218电阻采样后转换为0-4V电压信号，连接U201B运放的正向输入端，信号经U201B组成的电压跟随器，输出到后级的模数转换芯片，完成信号的采样。模数转换芯片提供SPI接口，经后级的隔离电路跟主控制器连接。图6是本发明所述模拟量输出单元的电路原理图。如图5所示，所述模拟量输出单元可以输出0-10V电压和4-20mA电流的工业信号；模拟量输出单元主要采用了一片AD5422数模转换芯片，可输出电流范围4-20mA电流信号和0-10V电压信号，是一款高集成、低成本、16位分辨率的数模转换器，能够满足工业控制需要。图7是本发明所述485通信单元的电路原理图。如图5所示,所述RS485通信单元主要由一片ADM2483芯片组成，该芯片是基于磁隔离技术的隔离型RS-485收发芯片，内部集成了三通道的数字隔离器，节点数可允许多达256个，最高传输速率可达500Kbps。D804、D805组成485接口防浪涌保护电路，提高电路的可靠性。所述485通信单元包括支持标准Modbus协议的485主机接口和485从机接口，所述485主机接口有多个，可以通过配置连接多个从机设备，用以采集从机设备数据；所述485从机接口与上位机连接，用以进行数据上传。图8是本发明所述CAN通信单元的电路原理图。如图5所示,所述CAN通信单元主要由一片SN65HV230芯片组成，该芯片适用于较高通讯速率、良好抗干扰能力和高可靠性CAN总线的串行通信。所述CAN通信单元包括支持CAN Modbus从机协议的CAN从机接口，所述CAN从机接口接入CAN总线与上位机连接。SN65HV230芯片具有差分收发能力，最高速率可达IMb/s，加之其电气连接十分简单，因而具有良好的实用性，广泛用于汽车、工业自动化、UPS控制等领域。图9是本发明所述数据存储单元的电路原理图。如图5所示，所述数据存储单元主要由一片EEPROM组成，将系统运行的配置数据和从机地址列表实时保存。图10是本发明所述实时时钟单元的电路原理图。如图5所示，所述实时时钟单元采用高精度、低功耗的实时时钟芯片DS3231，用来确定当前时间值。该芯片内置晶体振荡器，提高了长期精确度；该芯片的外部电池输入引脚连接锂电池E1，断开主电源后仍可保持精确的计时。该芯片通过IIC接口与主控制器直接相连。本发明将通信接口分为主机和从机两种接口。主机接口由多个支持标准Modbus协议的RS485接口组成，用于连接终端设备，每路接口可以进行单独配置，设置采集地址表，根据采集地址表，进行数据采集。主机RS485接口之间均为电气隔离，提高了系统的可靠性，当一路出现故障，不会导致整个网络瘫痪。从机接口提供了 RS485接口和CAN总线、接口两种连接方式，从机RS485接口支持标准Modbus协议；从机CAN总线接口支持CAN Modbus协议,用于连接上位机,实现上位机的远程控制和数据的上传功能。上位机可根据不同的接口，灵活选择连接方式。同时，每路从机接口之间均电气隔离，提高了系统的可靠性。 ·
权利要求
1.一种楼层集中控制器，其特征是，包括中央处理器以及分别与之连接的电源转换单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、数据存储单元和实时时钟单元；所述电源转换单元包括AC/DC变换模块；所述数字量输入单元包括开关量输入单元；所述数字量输出单元包括开关量输出元；所述模拟量输入单元包括D/A转换单元和多路模拟量输入通道，所述模拟量输入通道通过D/A转换单元与中央处理器连接；所述模拟量输出单元包括A/D转换单元和多路模拟量输出通道，所述模拟量输出通道通过A/D转换单元与中央处理器连接；所述通信单元包括通信隔离转换单元、485通信单元和CAN通信单元，所述通信隔离转换单元分别与中央处理器、485通信单元和CAN通信单元连接。
2.根据权利要求I所述的一种楼层集中控制器，其特征是，还包括隔离单元，所述中央处理器通过隔离单元分别与开关量输入单元、开关量输出元、D/A转换单元和A/D转换单元连接。
3.根据权利要求I所述的一种楼层集中控制器，其特征是，所述模拟量输入通道包括4-20mA工业信号输入通道和O-IOV工业信号输入通道。
4.根据权利要求I所述的一种楼层集中控制器，其特征是，所述模拟量输出通道包括4-20mA工业信号输出通道和0-10V工业信号输出通道。
5.根据权利要求I所述的一种楼层集中控制器，其特征是，所述485通信单元包括支持标准Modbus协议的485主机接口和485从机接口，所述485主机接口有多个，可以通过配置连接多个从机设备，用以采集从机设备数据；所述485从机接口与上位机连接，用以进行数据上传。
6.根据权利要求I所述的一种楼层集中控制器，其特征是，所述CAN通信单元包括支持CAN Modbus从机协议的CAN从机接口，所述CAN从机接口接入CAN总线与上位机连接。
全文摘要
本发明公开了一种楼层集中控制器，旨在为控制、连接整个楼层的不同设备而设计，它包括中央处理器以及分别与之连接的电源转换单元、数字量输入单元、数字量输出单元、模拟量输入单元、模拟量输出单元、通信单元、数据存储单元和实时时钟单元。本发明将通信接口分为主机和从机两种接口，具有多种类型接口，不仅能够进行多种数据采集，而且方便连接上位机，实现上位机的远程控制和数据的上传功能。本发明实现了整个楼层设备的集中控制，并且能够有效地将整个楼层设备的数据信息上传到上位机。
文档编号G05B19/418GK102722167SQ201210222599
公开日2012年10月10日 申请日期2012年6月30日 优先权日2012年6月30日
发明者李钢 申请人:李钢