一种可实现参数调节的人机交互温控装置及方法与流程

本发明涉及计算机工业控制领域，尤其涉及一种可实现参数调节的人机交互温控装置及方法。

背景技术：

工业控制领域内需要对制造过程中的各个参数按照预设的标准进行操控，比如水流控制、电流控制、压力控制、浓度控制、温度控制等等，这其中对于温度的控制一直是工业控制领域内非常重要的一个参数，因为温度的变化和当前的周围环境有很大的关系、以及温度的变化常常难以“受控”的，而且温度对于很多工业生产操作过程有着至关重要的意义。

然而，现有的对于温控的工业控制系统往往有先天不足问题；首先是系统是独有的，某一个温控系统是绑定在当前的产品上的，或者是属于产品功能不可分割的一部分，这个温控部分只针对当前系统有效，不可调节；其次有的温控系统控制逻辑和算法过于简单化，仅仅根据预设的开断指令进行温控，这样就造成温度控制的精准度的丧失化，这种系统对于要求温控精度高的系统内无法胜任；再者有些温控系统只有数码管和物理按键，满足不了现阶段更完善人机交互体验的产品要求，并且仅仅通过数码管显示的信息内容过于简单，而且很多信息是缩写代码需要参考数据手册才知道，因此对于操作人员的要求也是很苛刻的，因此当前工业控制领域内的温控系统急需产品的升级换代，最后对于厂商来说温控系统的单一化造成系统没有明显的差异性，使用户的体验不佳。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是提供一种可以实现参数调节的人机交互温控装置及方法，根据此装置和方法完成温控产品的广泛适应性、温控参数可调性以及产品的良好人机交互性。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：一种可实现参数调节的人机交互温控装置，包括核心cpu、tft液晶屏驱动、电阻/电容触摸屏驱动、传感器控制模块、ntc探温、pt100/1000探温、红外探温、执行单元、继电器驱动以及scr驱动。

所述核心cpu，是整个可实现参数调节的人机交互温控装置的核心主控cpu，核心cpu负责协调传感器数据以及外设驱动；

所述tft液晶屏驱动，是可以驱动各个分辨率的彩色液晶屏；

所述电阻/电容触摸屏驱动，是可以驱动电阻触摸屏以及电容触摸屏；

所述传感器控制模块，是集采集传感器数值和根据人工智能算法的数据处理模块，并且可以通过485总线与主控cpu进行数据交换；

所述ntc探温，是以ntc传感器为基准的测温电路，可以实现测量度温度系数的传感器检测电路；

所述pt100/1000探温，是以高精度线性化传感器pt100或者pt1000为基准的测温测量电路，可实现测量pt100和pt100随着温度变化而产生的电压变化的探测电路；

所述红外探温，是根据物体散发出来的红外线为基础形成的感温方法，通过红外感知的方式进行温度测量；

所述执行单元，是可以接收核心cpu发送过来的执行指令，解析后驱动继电器或者scr；

所述继电器驱动，是可以驱动继电器的电子驱动电路，通过驱动继电器来达到实现加热或降温进行温度变化的装置；

所述scr驱动，是可以驱动可控硅的设备，通过电子开关可以频繁开断而不损坏物理触点；

本发明的有益效果是：通过丰富的各个不同类型传感器的检测实现了工业控制领域内大部分的温度检测需求，进而通过tft液晶屏与电阻/电容触摸屏的驱动实现了人性化的人机交互，最后通过继电器以及scr驱动完成了温控的执行单元执行动作。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，所述核心cpu采用t5双核8051处理器；

进一步，所述t5双核8051处理器具有贴片式128管脚封装；

进一步，所述t5双核8051处理器最高可所述核心cpu采用t5双核8051处理器；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用高性能的t5处理器可以保证在完成众多处理任务后仍然不会出现程序跑飞的状况，采用贴片式128管脚封装也是为了进一步降低核心cpu的功耗进而可以让核心cpu更加稳定的运行。

进一步，所述tft液晶驱动，是兼容分辨率从320*240-1024*768的tft液晶屏；

进一步，所述tft液晶屏驱动，是支持rgb模式以及lvds模式的；

进一步，所述tft液晶屏驱动，是24bit颜色，具有16m颜色模式的；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过兼容性高的tft液晶屏驱动，可以实现对于市面上的绝大部分tft彩色液晶屏无缝对接，进而实现产品的多样化，不同的需求采用不同的tft液晶屏，不同的需求采用不同效果的tft彩色液晶屏，而24bit颜色信号让tft彩色液晶屏的显示效果处于极佳的状态。

进一步，所述电阻/电容触摸屏驱动，是可以支持4线或5线的电阻触摸屏以及spi通信的电容触摸屏接口，通过该兼容接口可是实现驱动市面上的绝大部分电阻/电容触摸屏，使产品的兼容性做到最好的状态；

进一步，所述电阻/电容触摸屏驱动，是可通过算法自动识别触摸屏尺寸大小与液晶屏进行匹配；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过对电阻/电容触摸屏接口的兼容性统一接口，使得触摸屏与液晶屏的尺寸和触控衔接进行了完美的匹配。

进一步，所述传感器控制模块，是集成了ntc算法、pt100/1000算法以及红外探温算法；

进一步，所述传感器控制模块，与核心cpu通信采用modbusrtu协议进行通信；

进一步，所述传感器控制模块，是modbusrtu协议中的从机；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过传感器控制模块，把传感器数值的采集、处理、数据上传集成在了一起，可以有效地避免核心cpu过度分配资源驱动传感器，也保证了传感器模块集成在一起进而提高传感器的精准度。

进一步，所述ntc探温，是支持负温度系数的传感器，例如ntc5k10k100k等；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过ntc传感器探温可以采用成本低廉的稳定性高的传感器进行温度测量。

进一步，所述pt100/1000探温，是采用线性度极高以及分辨率极高的传感器；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过采用检测性能优越的传感器可以对高精度温度检测做出保证，进而可以对温度的微小变化进行精准采集。

进一步，所述红外探温，是一种非接触式的红外探温模式，采用通过非接触式的接收物体散发出来的红外线进而检测物体的当前温度；

采用上述进一步方案的有益效果是：可以通过非接触式的模式检测被测物体的温度，进一步扩展了温度检测的范围，避免了由于常规温度传感器在一定温度范围内有效的壁垒。

进一步，所述执行单元，是集成了继电器驱动电路；

进一步，所述执行单元，是集成了50hz工频检测功能；

进一步，所述执行单元，是集成了scr过零触发功能；

进一步，所述执行单元，与核心cpu通信采用modbusrtu协议进行通信；

进一步，所述执行单元，是modbusrtu协议中的从机；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过执行单元，把继电器和scr驱动和50hz工频以及过零触发检测集成在一体，可以有效地避免核心cpu过度分配资源到驱动外设中，同时也保证了核心cpu与外设的物理性隔离增强了系统的电气安全性和稳定性。

进一步，所述继电器驱动，兼容了5v继电器和12v继电器的驱动；

采用上述进一步方案的有益效果是：继电器的兼容性更强。

进一步，所述scr驱动，包含了10a、16a、以及40a的大功率驱动；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过兼容不同驱动能力的scr进而达到兼容各个不同工业控制领域内对于scr的需求。

一种可实现参数调节的人机交互温控方法，包括以下步骤：

步骤1，开始，开始是系统初始化的过程，包括核心cpu的初始化、传感器控制模块初始化以及执行单元初始化；

步骤2，设定温控模式，通过人机交互系统选择当先多适合的温控模式，根据不同的工业应用场景可选择温度采集精度参数、加热速率参数、降温速率参数、温控速率参数以及温控精度参数，根据所要适应的场合而组合不同的温控模式；同时还需设定输出温控模式，选择输出驱动的类型是继电器类型还是scr类型；

步骤3，输入温控参数，根据不同的工业控制场合和领域选择不同的传感器，并根据选择的传感器确定输入温控上下限值，规定工作限定温度避免超限工作；

步骤4，采集温度数值，根据所选择的温控模式和输入温控参数进行传感器的温度采集；

步骤5，输出驱动，驱动继电器或者scr，通过继电器或者scr进行加热或者降温处理，使温度达到预设的范围内或控制在温控算法要求的温度；

步骤6，结束，关闭温度采集以及温控输出；系统进入休眠关闭状态等待一下次开启运行。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进：

进一步，当所述步骤1中的核心cpu初始化出现故障的时候将继续重新热启动再进行一次初始化；

进一步，所述步骤1中的核心cpu初始化出现故障并不影响传感器控制模块初始化以及执行单元初始化；

进一步，由于核心cpu初始化和传感器控制模块初始化以及执行单元初始化并不互相干涉，因此作为从机的传感器控制模块以及执行单元初始化完毕后将进入待机监听模式、等待主机发送指令；

采用上述进一步方案的有益效果是：主机从机分开初始化，避免了系统由于初始化错误导致输入和输出也是错误的。

进一步，所述步骤2设定温控模式是通过人机交互系统来实现的，通过tft彩色液晶屏显示内容，并通过电阻/电容触摸屏进行人机的信息交流；

进一步，所述步骤3输入温控参数也是通过人机交互系统进行人机信息的数据传输，通过人机交互系统的软键盘进行数据的输入以及通过数据变量的显示进行输出反馈输入结果；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过人机交互系统实现了可视化以及可操作化的设定温控模式以及输入温控参数，具有良好的人机体验。

进一步，所述步骤4采集温度数值的算法计算并不在核心cpu中进行处理，而是在传感器控制模块中进行运算；

采用上述进一步方案的有益效果是：把传感器的驱动电路和数值计算集成在一个子模块中，能有效的提升传感器数据采集的精准度；避免了耗费核心cpu的资源。

进一步，所述步骤5中的输出驱动，是集成了驱动电路以及驱动算法的字模块，并通过modbusrtu协议进行与核心cpu的数据传输；

采用上述进一步方案的有益效果是：把外设驱动电路和驱动算法集成在一个子模块中，能有效的提升外设驱动的实时性，可以根据算法快速地进行闭环控制。

进一步，所述传感器控制模块和执行单元公用485总线，两者和核心cpu是通过一条公用的485总线，挂接不分先后顺序，不分节点位置；

采用上述进一步方案的有益效果是：通过一条485总线就把一个主机和两个子机连接在一起了，而不用复杂的数据线，并且可靠稳定。

附图说明

图1为本发明中一种可实现参数调节的人机交互温控方法的流程图；

图2为本发明中一种可实现参数调节的人机交互温控装置的结构图；

附图中，各标号所代表的部件列表如下：

101、核心cpu，102、tft液晶屏驱动，103、电阻/电容触摸屏驱动，201、传感器控制模块，202、ntc探温，203、pt100/1000探温，204、红外探温，301、执行单元，320、继电器驱动，303、scr驱动。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的原理和特征进行描述，所举实例只用于解释本发明，并非用于限定本发明的范围。

如图2所示，为本发明一种可实现参数调节的人机交互温控装置，包括101、核心cpu，102、tft液晶屏驱动，103、电阻/电容触摸屏驱动，201、传感器控制模块，202、ntc探温，203、pt100/1000探温，204、红外探温，301、执行单元，320、继电器驱动，303、scr驱动；

核心cpu101，是整个可实现参数调节的人机交互温控装置的核心主控cpu，核心cpu负责协调传感器数据以及外设驱动；

tft液晶屏驱动102，是可以驱动各个分辨率的彩色液晶屏；

电阻/电容触摸屏驱动103，是可以驱动电阻触摸屏以及电容触摸屏；

核心cpu101与tft液晶屏驱动102通过一组24bit颜色信号相连接；

核心cpu101与电阻/电容触摸屏驱动103通过spi接口进行触摸的驱动；

传感器控制模块201，是集采集传感器数值和根据人工智能算法的数据处理模块，并且可以通过485总线与主控cpu进行数据交换；

ntc探温202，是以ntc传感器为基准的测温电路，可以实现测量度温度系数的传感器检测电路；

pt100/1000探温203，是以高精度线性化传感器pt100或者pt1000为基准的测温测量电路，可实现测量pt100和pt100随着温度变化而产生的电压变化的探测电路；

红外探温204，是根据物体散发出来的红外线为基础形成的感温方法，通过红外感知的方式进行温度测量；

传感器控制模块201通过高精度的16bitad对ntc探温202进行电压采集，传感器控制模块201通过电压以及ntc阻值表对照出当前ntc探温202所处的温度是多少；

传感器控制模块201通过高精度的16bitad对pt100/1000探温203进行电压采集，传感器控制模块201通过电压以及pt100/1000阻值表对照出当前pt100/1000探温203所处的温度是多少；

传感器控制模块201通过算法对于红外探温204返回来的数据进行温度转换；

执行单元301，是可以接收核心cpu101发送过来的执行指令，解析后继电器驱动302或者scr驱动303；

继电器驱动302，是可以驱动继电器的电子驱动电路，通过驱动继电器来达到实现加热或降温进行温度变化的装置；

scr驱动303，是可以驱动可控硅的设备，通过电子开关可以频繁开断而不损坏物理触点；

如图1所示，一种可实现参数调节的人机交互温控方法，包括以下步骤：

步骤1，开始401，开始是系统初始化的过程，包括核心cpu的初始化、传感器控制模块初始化以及执行单元初始化；

步骤2，设定温控模式402，通过人机交互系统选择当先多适合的温控模式，根据不同的工业应用场景可选择温度采集精度参数、加热速率参数、降温速率参数、温控速率参数以及温控精度参数，根据所要适应的场合而组合不同的温控模式；同时还需设定输出温控模式，选择输出驱动的类型是继电器类型还是scr类型；

步骤3，输入温控参数403，根据不同的工业控制场合和领域选择不同的传感器，并根据选择的传感器确定输入温控上下限值，规定工作限定温度避免超限工作；

步骤4，采集温度数值404，根据所选择的温控模式和输入温控参数进行传感器的温度采集；

步骤5，输出驱动405，驱动继电器或者scr，通过继电器或者scr进行加热或者降温处理，使温度达到预设的范围内或控制在温控算法要求的温度；

步骤6，结束406，关闭温度采集以及温控输出；系统进入休眠关闭状态等待一下次开启运行。

本发明还提出了一种可实现参数调节的人机交互温控装置，用以实施上述的一种可实现参数调节的人机交互温控的方法。上述一种可实现参数调节的人机交互温控装置的实现方法部分的说明均适用于本发明的一种可实现参数调节的人机交互温控装置。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。