用于支持称重控制功能的PLC控制器集成化结构的制作方法

本实用新型涉及plc控制器领域，尤其涉及称重计量控制领域，具体是指一种用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构。

背景技术：

现有技术中如果需要进行称重控制需要同时具备称重控制器及控制设备，且称重控制器自身也需要具备一称重控制系统，使用时将二者配套使用，并通过操作人员现场调试，才能完成工业称重控制，解决工业称重的问题。例如：

目前市场上的工业用称重控制器，最为著名的国际品牌是梅特勒托利多、赛多利斯、hbm等。这些控制器(也称为称重仪表)具有称重精准、高效稳定、操作简单的优点，但也有成本高昂、性价比低、功能单一等不利之处；国内在定量称重控制器方面进行了多方面的研究，也设计出一批高性能、功能完备的称重控制器，但也存在不足之处，如维护困难、精度低、配料时间长等。在运用到称重系统中，还需配置控制器plc，dcs等结合使用，进一步提高了制造成本和设计难度。

而现有技术中的一些常用的通用型plc控制设备，其并不能很好地完成称重计量控制方面的操作需求，控制繁琐，精度不足。

技术实现要素：

本实用新型的目的是克服了上述现有技术的缺点，提供一种兼容性好，适用性强的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构。

为了实现上述目的，本实用新型的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构具有如下构成：

该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构，其主要特点是，所述的集成化结构包括控制器和人机交互模块；

所述的控制器包括主控制器子模块及称重控制子模块，所述的主控制器子模块分别与称重输入接口、数字量输入接口、数字量输出接口及通讯接口相连接；

外部的称重传感器通过称重控制子模块与所述的称重输入接口相连接，所述的称重控制子模块还与所述的通讯接口相连接；所述的人机交互模块与所述的通讯接口相连接；外部的控制设备与所述的数字量输入接口及数字量输出接口相连接。

较佳地，所述的称重控制子模块包括重量输入单元、称重控制单元及第一隔离单元；

所述的称重传感器通过所述的重量输入单元与所述的称重输入接口相连接，所述的称重控制单元与所述的通讯接口相连接，且所述的称重控制单元还与所述的称重传感器相连接；

所述的第一隔离单元设于所述的重量输入单元及所述的称重控制单元之间。

更佳地，所述的重量输入单元包括第一a/d转换器和第一调理子单元，所述的第一a/d转换器和第一调理子单元均分别与所述的称重输入接口及所述的称重传感器相连接。

较佳地，所述的集成化结构还包括报警提示模块及数据存储电路；所述的报警提示模块及数据存储电路与所述的控制器相连接。

较佳地，所述的通讯接口包括485串行通讯口、hmi通讯接口及can通讯接口，所述的485串行通讯口、hmi通讯接口及can通讯接口均与所述的主控制器子模块相连接；

所述的人机交互模块与所述的hmi通讯接口相连接。

较佳地，所述的控制器还包括模拟量输入输出扩展子模块，所述的模拟量输入输出扩展子模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第二隔离单元、第一多路选择器以及第二多路选择器；

所述的模拟量控制单元通过所述的模拟量通信单元与所述的主控制器子模块相连接；

所述的模拟量输入单元、模拟量输出单元、第一多路选择器以及第二多路选择器均与所述的模拟量控制单元相连接；

所述的第二隔离单元设于所述的模拟量控制单元与所述的模拟量输入单元及模拟量输出单元之间。

更佳地，所述的模拟量输入单元包括第二a/d转换器和第二调理子单元，所述的第二a/d转换器及第二调理子单元均与所述的模拟量控制单元相连接；

所述的模拟量输出单元包括d/a转换器和输出驱动子单元，所述的d/a转换器和输出驱动子单元均与所述的模拟量控制单元相连接。

较佳地，所述的集成化结构还包括电源电路，所述的电源电路分别与所述的控制器和人机交互模块相连接；

所述的集成化结构还包括电量检测模块，所述的电量检测模块与所述的控制器相连接；

所述的集成化结构还包括以太网通讯模块，所述的以太网通讯模块与所述的通讯接口相连接。

较佳地，所述的人机交互模块为彩色液晶触摸屏。

该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构为具备称重和控制功能为一体的装置，同时兼容工业现场总线，可以和工业现场常用的控制器plc，dcs等结合使用，方便工业领域的工程师解决工业称重的问题，可有效实现精准计量、准确控制，具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，应用系统稳定的特点，可提高成型机周边设备计量系统的性价比，为用户降低成本的特点。

附图说明

图1为本实用新型的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构的结构框图。

图2为本实用新型的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构的控制器的硬件框图。

图3为本实用新型的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构的电气控制回路图。

图4为一实施例中的模拟量输入输出扩展子模块的结构示意图。

具体实施方式

为了能够更清楚地描述本实用新型的技术内容，下面结合具体实施例来进行进一步地描述。

如图1至4所示，在该实施例中，该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构包括控制器和人机交互模块；

所述的控制器包括主控制器子模块及称重控制子模块，所述的主控制器子模块分别与称重输入接口、数字量输入接口、数字量输出接口及通讯接口相连接；

外部的称重传感器通过称重控制子模块与所述的称重输入接口相连接，所述的称重控制子模块还与所述的通讯接口相连接；所述的人机交互模块与所述的通讯接口相连接；外部的控制设备与所述的数字量输入接口及数字量输出接口相连接。

使用时，通过称重控制子模块接受称重传感器输出的模拟信号，经内部采集处理后，计算并显示出秤体上的物料(即称重传感器称的物料)的重量值。对秤体上物料的重量值与控制器内部的设定值的进行比较，如果重量值达到了设定值，控制器就输出控制信号给执行设备(即外部的控制设备)，令执行设备执行相应的动作。

在该实施例中，所述的称重控制子模块包括重量输入单元、称重控制单元及第一隔离单元；

所述的称重传感器通过所述的重量输入单元与所述的称重输入接口相连接，所述的称重控制单元与所述的通讯接口相连接，且所述的称重控制单元还与所述的称重传感器相连接；

所述的第一隔离单元设于所述的重量输入单元及所述的称重控制单元之间。

在该实施例中，所述的集成化结构还包括报警提示模块及数据存储电路；所述的报警提示模块及数据存储电路与所述的控制器相连接。

该实施例中的主控制器子模块本身具备一定的存储能力，数据存储电路可用于在主控制器子模块中的内存不够时，对数据进行存储。

在该实施例中，所述的通讯接口包括485串行通讯口、hmi通讯接口及can通讯接口，所述的485串行通讯口、hmi通讯接口及can通讯接口均与所述的主控制器子模块相连接；

所述的人机交互模块与所述的hmi通讯接口相连接。

在该实施例中，所述的控制器还包括模拟量输入输出扩展子模块，所述的模拟量输入输出扩展子模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第二隔离单元、第一多路选择器以及第二多路选择器；

所述的模拟量控制单元通过所述的模拟量通信单元与所述的主控制器子模块相连接；

所述的模拟量输入单元、模拟量输出单元、第一多路选择器以及第二多路选择器均与所述的模拟量控制单元相连接；

所述的第二隔离单元设于所述的模拟量控制单元与所述的模拟量输入单元及模拟量输出单元之间。

在该实施例中，所述的模拟量输入单元包括第二a/d转换器和第二调理子单元，所述的第二a/d转换器及第二调理子单元均与所述的模拟量控制单元相连接；

所述的模拟量输出单元包括d/a转换器和输出驱动子单元，所述的d/a转换器和输出驱动子单元均与所述的模拟量控制单元相连接。

在该实施例中，所述的集成化结构还包括电源电路，所述的电源电路分别与所述的控制器和人机交互模块相连接；

所述的集成化结构还包括电量检测模块，所述的电量检测模块与所述的控制器相连接；

所述的集成化结构还包括以太网通讯模块，所述的以太网通讯模块与所述的通讯接口中的工业以太网接口相连接。

在该实施例中，所述的人机交互模块为彩色液晶触摸屏。

在上述实施例中，所述的第一隔离单元与第二隔离单元均可采用二极管构成，用于隔离电路。其中，第一隔离单元用于对所述的重量输入单元及所述的称重控制单元进行隔离，所述的第二隔离单元用于将所述的模拟量控制单元与所述的模拟量输入单元及模拟量输出单元进行隔离。提高称重采集过程的抗干扰能力,保证了信号的稳定性和可靠性。

所述的第一调理子单元及第二调理子单元均由高性能芯片构成。

该实施例中的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构包括的控制器为一种可以实现专用称重的控制器，其与彩色液晶触摸屏构成的人机交互模块相连接，用户可通过彩色液晶触摸屏对该控制器进行程序控制，并通过控制器进行称重计量、记录及数据处理等操作，同时，通过该控制器与彩色液晶触摸屏配合使用，用户可从人机交互模块中获取日历、图表等信息。该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构可作为成型机周边设备中自动计量混合机、色母计量机等涉及称重计量控制机器量身定制的控制器使用，从图1中可以看出，控制器分别与人机交互模块及外部的控制设备相连接。

从图2中可以看出，主控制器子模块分别与称重输入接口、数字量输入接口、数字量输出接口、通讯接口、模拟量输入输出扩展子模块、数据存储电路及电源电路相连接。

所述的人机交互模块通过所述的通讯接口与主控制器子模块相连接，用户可通过彩色液晶触摸屏、监控外部的控制设备的实时状况，对控制设备进行操作，能实现大容量数据的存储和传输，并通过以太网通讯，显示和分析被控对象的运行动态数据和历史数据。

该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构的电气控制回路的布置方式可参阅图3所示。该实施例中，控制器具体包括如下部分，且各个部分的规格如下：

----电源电压：dc24v

----控制器芯片：stm32f107

----光耦合输入(dc24/12v):16点

----继电器输出(3a)：4点

----晶体管输出(dc24v)：20点

----称重输入(六线制/四线制)：2通道

----rs-485通讯功能：1通道

----rs-232c/422/485通讯功能：2通道

----can通讯功能：1通道

----usb专用通讯：1通道(程序下载端口)

下表1为图3中的各个端口与具体端口名称的对应关系表：

表1其中，称重输入接口的通道规格可参阅下表2所示：

表2

该实施例中所述的模拟量输入输出扩展子模块的规格如下所示：模拟量模块(压力、流量、风量等的输入输出)

----模拟量输入(0-10v/0-20ma)：4点

----模拟量输出(0-10v/0-20ma)：4点

其端口布置方式可参阅图4所示，其具体规格可参阅下表3所示：

表3

图4中，ad1至ad4分别代表4个a/d通道，da1至da4分别代表4个d/a通道。

所述的集成化结构中的电量检测模块具备以下特点：

----通过电量检测，显示瞬时功率和累计能耗。

----电量检测精度可达到1％以内。

该实施例中包括以太网通讯模块，该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构可通过以太网通讯，进行数据实时传送，匹配以太网通讯模块fbox，与internet网连接，可联网至k-cloud云平台，实时监控机器运行动态。

该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构具备以下特点与优势：

(1)集合了称重控制器和通用plc的各项优点

所述的plc控制器集成化结构中的控制器为一种基于高性能芯片的定量称重控制器，是一种机电一体化的计算机控制系统。设计的控制器具有可控性强、定量计量精度高、性能稳定、操作简便等特点。

所述控制器具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，系统的设计、建造工作量小，维护方便，容易改造等各项优点，还具有体积小、功能齐全强大的特点。

采用该高性能芯片构成的plc控制器集成化结构既可进行plc程控，又可进行称重程控，将两者结合成一体控制。

(2)称重控制和模拟量控制性价比高

所述控制器在进行称重控制时，模拟量处理方面精度高，控制简便。称重传感器输入通道为主板自带，特别适用于成型机周边设备中自动计量混合机、色母计量机等涉及称重控制机器，针对于此类大批量生产的成套设备，具有明显的技术和价格优势。

所述称重控制子模块包括重量输入单元、称重控制单元及第一隔离单元；所述plc主控制模块通过通信单元与所述称重控制单元相连，用于对所述称重控制单元发出控制信号；所述的第一隔离单元用于将所述称重控制单元与重量输入单元相隔离。较佳的，所述重量输入单元包括第一a/d转换器和将重量输入单元的信号进行预处理的第一调理单元。

所述模拟量输入输出扩展子模块包括模拟量输入单元、模拟量输出单元、模拟量通信单元、模拟量控制单元、第二隔离单元、第一多路选择器以及第二多路选择器；

所述主控制器子模块通过模拟量通信单元与所述模拟量控制单元相连，用于对所述模拟量控制单元发出控制信号；所述第二隔离单元用于将所述模拟量控制单元与模拟量输入单元、模拟量输出单元相隔离。所述模拟量输入单元包括第二a/d转换器和将模拟量输入单元的信号进行预处理的第二调理单元。所述模拟量输出单元包括d/a转换器和输出驱动子单元。

(3)完善的通讯接口设计

所述控制器具有多样完善的通讯接口设计，适用于各种不同条件的数据通讯。

ausb端口：为usba型接口(方型)，可连接电脑设备从而进行上传/下载/运行工程以及储存有关数据。此处设计的usb端口，基本应用于产品程序的上传/下载。

bcn11串行端口：com1端口(rs-232c和rs-422a/485口)，端口可连接kms-f007触摸屏，也可用于数据的上传/下载等。此处设计的串行口，基本上应用于kms-f007触摸屏的通讯连接。

ccn12串行端口：com2端口(rs-485口)，端口可用于数据的上传/下载等，通过rs-485modbus协议，与其它设备进行通讯连接。此处设计的串行口，基本上应用于客户上位机的通讯连接。

dcn13串行端口：匹配以太网通讯模块fbox，转为ethernet端口，与internet网连接可联网至k-cloud云平台，实时监控机器运行动态，查询历史数据，网络报修服务等。

该用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构为具备称重和控制功能为一体的装置，同时兼容工业现场总线，可以和工业现场常用的控制器plc，dcs等结合使用，方便工业领域的工程师解决工业称重的问题，可有效实现精准计量、准确控制，具有可靠性高，抗干扰能力强，功能完善，适用性强，应用系统稳定的特点，可提高成型机周边设备计量系统的性价比，为用户降低成本的特点。

本实用新型的用于支持称重控制功能的plc控制器集成化结构技术方案中，其中所包括的各个功能模块和模块单元均能够对应于集成电路结构中的具体硬件电路，因此仅涉及具体硬件电路的改进，硬件部分并非仅仅属于执行控制软件或者计算机程序的载体，因此解决相应的技术问题并获得相应的技术效果也并未涉及任何控制软件或者计算机程序的应用，也就是说，本实用新型仅仅利用这些模块和单元所涉及的硬件电路结构方面的改进即可以解决所要解决的技术问题，并获得相应的技术效果，而并不需要辅助以特定的控制软件或者计算机程序即可以实现相应功能。

在此说明书中，本实用新型已参照其特定的实施例作了描述。但是，很显然仍可以作出各种修改和变换而不背离本实用新型的精神和范围。因此，说明书和附图应被认为是说明性的而非限制性的。