专利名称：基于分布式工业微波炉智能控制装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种自动控制装置，特别是一种基于分布式工业微波炉智能控制装置。
技术背景工业微波炉作为现代加工工艺，以其加热迅速、节能、杀菌、保险、安全、卫生和使用方便等优越性，越来越受广大用户的欢迎。
综合分析目前工业微波炉产品的控制系统，发现普遍存在以下问题(1)自动化程度低；所有的操作都是人工手动，并实时监视工作仪表，人不能离开操作台。(2)设备的工作状态不能被实时检测；故障隐患不能被发现，一旦发生故障将影响生产，也给公司的信誉造成不良影响。(3)制造工艺复杂；连线交多。一旦出现故障，给维修带来一定的困难。(4)扩展性差；由于用户的生产工艺不同，对产品有不同的要求。如果要满足用户的要求，部分电器控制要重新设计。这样给生产带来一定的困难。无形加大了产品的成本。
发明内容
本实用新型的目的旨在提供一种电路结构简单、容易实现的基于分布式工业微波炉智能控制装置。
提出采用单片微机控制系统能很好的解决上述存在的问题。他以自动化程度高、实时性强、操作简单、人机对话界面友好。特别是采用柔性控制，很好的解决了用户的不同要求。
本系统采用分布式控制系统，它包括综合控制单元1、RS485通信接口6和一个或一个以上的现场控制单元2，其特征在于所述综合控制单元1和现场控制单元2通过所述RS485通信接口6相连，该RS485通信接口6由RS485通信集成电路及其外围元器件构成；并且所述综合控制单元1包括一个为各部分电路提供电源的综合单元电源13；一个由单片机及其外围元器件构成的综合单元微处理器电路3，所述RS485通信接口6与综合单元微处理器电路3的单片机的数据通信口相连；；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机相连的数据存储器4；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机的报警信号输入端相连并由报警驱动电路和声光报警元器件构成的报警控制电路5；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机显示输出端相连的显示器7；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机键盘信号输入端口相连的键盘8；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机相连的调制解调器9；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机的驱动信号输出端相连的步进电机驱动电路10和一个打印机接口11；所述现场控制单元2包括
一个为各部分电路提供电源的现场单元电源电路29；一个由单片机及其外围元器件构成的现场单元微处理器电路20，该现场单元微处理器电路20的数据通信口与所述RS485通信接口6相连；一个与所述现场控制单元2的单片机逻辑控制输出端相连的逻辑控制电路21；一个继电器电路22，该继电器电路22由多个继电器及其驱动电路构成，各驱动电路的控制端与所述逻辑控制电路21的对应输出端相连；一个包含一个或一个以上磁控管的磁控管电路23，各磁控管的控制端与所述继电器电路22的对应继电器的受控端分别相连；一个检测所述磁控管电路23的磁控管工作电流的阳极电流传感器电路24，该阳极电流传感器电路24的电流检测信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的电流信号输入端相连；一个检测炉体内物料温度的非接触式温度传感器27，该温度传感器27的温度信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的温度数据输入端相连；一个检测炉门是否关闭的炉门检测电路28，该炉门检测电路28的炉门关闭信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的炉门信号输入端相连；一个排湿风扇25和散热风扇26，各风扇的电源供应端分别与所述继电器电路22中的对应继电器的受控端相连。
综合控制单元具有显示、人机界面、打印、对外通信和报警功能，同时控制流水线上的步进电机带动传送履带；一个或多个现场控制单元分布式排列在一条流水线上，二者通过RS485接口实现通信，远控监测和控制，达到分布式控制目的。
图1为本实用新型电路原理示意图；图2为现场控制单元电路部分电路原理图；图3为逻辑控制与继电器电路局部原理图；图4为磁控管电路局部原理图。
具体实施方式
如图1-4所示，它包括综合控制单元1、RS485通信接口6和一个或一个以上的现场控制单元2，其特征在于所述综合控制单元1和现场控制单元2通过所述RS485通信接口6相连，该RS485通信接口6由RS485通信集成电路及其外围元器件构成；并且所述综合控制单元1包括一个为各部分电路提供电源的综合单元电源13；一个由单片机及其外围元器件构成的综合单元微处理器电路3，所述RS485通信接口6与综合单元微处理器电路3的单片机的数据通信口相连；；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机相连的数据存储器4；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机的报警信号输入端相连并由报警驱动电路和声光报警元器件构成的报警控制电路5；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机显示输出端相连的显示器7；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机键盘信号输入端口相连的键盘8；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机相连的调制解调器9；一个与所述综合单元微处理器电路3的单片机的驱动信号输出端相连的步进电机驱动电路10和一个打印机接口11；所述现场控制单元2包括一个为各部分电路提供电源的现场单元电源电路29；一个由单片机及其外围元器件构成的现场单元微处理器电路20，该现场单元微处理器电路20的数据通信口与所述RS485通信接口6相连；一个与所述现场控制单元2的单片机逻辑控制输出端相连的逻辑控制电路21，该逻辑控制电路21由与门U1和光电隔离器N1构成，所述现场单元微处理器电路20的单片机的逻辑控制信号输出端与与门U1的输入端相连，光电隔离器N1的控制端串联在与门U1的输出端与电源之间；一个继电器电路22，该继电器电路22由多个继电器及其驱动电路构成，各驱动电路的控制端与所述逻辑控制电路21的对应输出端相连；所述继电器电路22由三极管Q1和继电器J1构成，所述三极管Q1的基极通过一个电阻器与所述现场控制单元2的光电隔离器N1的输出端相连，继电器J1连接在其集电极和正12伏电源之间；一个包含多个磁控管的磁控管电路23，各磁控管的控制端与所述继电器电路22的对应继电器的受控端分别相连；所述磁控管电路23包括变压器T1和磁控管CK1，其中变压器T1的原边接交流电源输入端，其第一副边绕组两端分别与所述磁控管CK1的供电端相连；所述变压器T1的第二副边绕组的一端通过电容器C1与所述磁控管CK1的一个供电端相连，在所述磁控管CK1的该供电端与所述变压器T1的第二副边绕组的另一端之间连接有由电阻器R1和二极管D1构成的串联支路；一个检测所述磁控管电路23的磁控管工作电流的阳极电流传感器电路24，该阳极电流传感器电路24的电流检测信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的电流信号输入端相连；所述阳极电流传感器电路24连接在所述磁控管电路23的变压器T1的第二副边绕组的另一端和电源地之间；一个检测炉体内物料温度的非接触式温度传感器27，该温度传感器27的温度信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的温度数据输入端相连；一个检测炉门是否关闭的炉门检测电路28，该炉门检测电路28的炉门关闭信号输出端与所述现场单元微处理器电路20的单片机的炉门信号输入端相连；一个排湿风扇25和散热风扇26，各风扇的电源供应端分别与所述继电器电路22中的对应继电器的受控端相连。
整个系统按分层分布式结构设计，主要有综合控制单元和现场控制单元等2个层次，各控制单元相互独立，分散风险，增强可靠性。它具有如下功能a、具有良好的人机对话功能；采用薄模按键与6.4英寸大屏幕点阵液晶显示器。全中文汉字显示界面，使得操作者倍感亲切。
b、具有数据存储功能；采用串行FLASH存储器，用于保存工艺参数、设备运行的状态信息、故障信息等数据。
c、具有模拟量采集通道；用于实时检测磁控管的阳极电流，每个炉体内物料的温度等。
d、具有继电器输出通道；用于对每个炉体的电源控制、功率控制、散热系统控制等。
e、具有开关量输入通道；用于检测散热系统是否工作正常。炉门是否关好等开关量。
f、具有数字量输出通道；用于控制步进电机。采用步进电机进行物料传送带调速，调速精度高，调速比大，控制灵活方便。
g、具有RS485通信功能；能方便与其他控制单元组成分布式控制系统。
h、具有实时工作状态检测；发生故障声光报警。
具体实施方式
如下综合控制单元位于操作台，以单片微机为核心的控制系统。包括键盘、LCD显示、数据存储、现场报警、调速、通信接口等单元。其主要功能是操作者通过人机对话输入系统参数、工艺参数、报警域值等参数；通过系统的通信接口，实时向远程单元的下位机(现场测控层单元)发送控制指令，并实时接收下位机的信息；实时检测设备的工作状态，并将检测结果显示在液晶屏上。当检测到设备运行发生异常时，可报警警示，自动进行紧急处理，并将自动存储故障信息；历史记录查询。
系统控制功能人机对话功能；操作者通过人机对话输入系统参数、工艺参数、报警域值等参数。自动诊断功能；设备开机后首先进入自动诊断功能，系统可以自动判断每一节炉体的每个磁控管工作是否正常，散热风机是否全部启动，炉门是否关好，测温系统是否正常等。如果自动诊断结果发生异常，将自动启动故障应急系统，并发出警报，同时显示故障点。自动控制功能；当控制系统的各种参数设定并保存好后，只要“一键”按下即可自动运行，无需人工干预。系统调试功能；当系统软件进入调试模式时，可对每一个炉体分别进行调试。历史记录查询。
现场控制单元是指整个系统的执行机构，直接面对被控对象并与其接口。测控层由若干个智能远程单元组成。每个单元赋予一个唯一的地址，以便综合管理层进行分时访问所有单元。本系统最大可访问32个智能远程单元。每一节炉体由一个现场控制单元控制，这样带来的好处是扩展性好，可根据用户的不同要求，任意增减炉体节数时控制电路不用重新设计而只是增减一个智能远程单元。安装调试方便，对每一节炉体的控制是独立的，可单独调试而不影响其他。控制线与信号线可大大减少，由于各现场控制单元与上位机采用RS485现场工业总线相连，半双工通信仅需两芯线即可实现。互换性好，现场控制单元的硬件、软件都是相同的，只需通过设定单元上的编码器即可任意互换。系统维护方便，当用户微波炉控制系统出现故障时，可通过电话线利用调制解调器进行远程故障诊断，从而减少售后服务成本，提高经济效益。
现场控制单元是以单片微机为核心并配有八路12位A/D转换器，四路功率继电器驱动，八路带有光隔的开关量输入，五位地址跳线器，四路隔离电流传感器等硬件组成。
权利要求1.基于分布式工业微波炉智能控制装置，它包括综合控制单元(1)、RS485通信接口(6)和一个或一个以上的现场控制单元(2)，其特征在于所述综合控制单元(1)和现场控制单元(2)通过所述RS485通信接口(6)相连，该RS485通信接口(6)由RS485通信集成电路及其外围元器件构成；并且所述综合控制单元(1)包括一个为各部分电路提供电源的综合单元电源(13)；一个由单片机及其外围元器件构成的综合单元微处理器电路(3)，所述RS485通信接口(6)与综合单元微处理器电路(3)的单片机的数据通信口相连；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机相连的数据存储器(4)；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机的报警信号输入端相连并由报警驱动电路和声光报警元器件构成的报警控制电路(5)；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机显示输出端相连的显示器(7)；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机键盘信号输入端口相连的键盘(8)；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机相连的调制解调器(9)；一个与所述综合单元微处理器电路(3)的单片机的驱动信号输出端相连的步进电机驱动电路(10)和一个打印机接口(11)；所述现场控制单元(2)包括一个为各部分电路提供电源的现场单元电源电路(29)；一个由单片机及其外围元器件构成的现场单元微处理器电路(20)，该现场单元微处理器电路(20)的数据通信口与所述RS485通信接口(6)相连；一个与所述现场控制单元(2)的单片机逻辑控制输出端相连的逻辑控制电路(21)；一个继电器电路(22)，该继电器电路(22)由多个继电器及其驱动电路构成，各驱动电路的控制端与所述逻辑控制电路(21)的对应输出端相连；一个包含多个磁控管的磁控管电路(23)，各磁控管的控制端与所述继电器电路(22)的对应继电器的受控端分别相连；一个检测所述磁控管电路(23)的磁控管工作电流的阳极电流传感器电路(24)，该阳极电流传感器电路(24)的电流检测信号输出端与所述现场单元微处理器电路(20)的单片机的电流信号输入端相连；一个检测炉体内物料温度的非接触式温度传感器(27)，该温度传感器(27)的温度信号输出端与所述现场单元微处理器电路(20)的单片机的温度数据输入端相连；一个检测炉门是否关闭的炉门检测电路(28)，该炉门检测电路(28)的炉门关闭信号输出端与所述现场单元微处理器电路(20)的单片机的炉门信号输入端相连；一个排湿风扇(25)和散热风扇(26)，各风扇的电源供应端分别与所述继电器电路(22)中的对应继电器的受控端相连。
2.如权利要求1的一种基于分布式工业微波炉智能控制装置，其特征在于所述逻辑控制电路(21)由与门U1和光电隔离器N1构成，所述现场单元微处理器电路(20)的单片机的逻辑控制信号输出端与与门U1的输入端相连，光电隔离器N1的控制端串联在与门U1的输出端与电源之间；所述继电器电路(22)由三极管Q1和继电器J1构成，所述三极管Q1的基极通过一个电阻器与所述现场控制单元(2)的光电隔离器N1的输出端相连，继电器J1连接在其集电极和正12伏电源之间；所述磁控管电路(23)包括变压器T1和磁控管CK1，其中变压器T1的原边接交流电源输入端，其第一副边绕组两端分别与所述磁控管CK1的供电端相连；所述变压器T1的第二副边绕组的一端通过电容器C1与所述磁控管CK1的一个供电端相连，在所述磁控管CK1的该供电端与所述变压器T1的第二副边绕组的另一端之间连接有由电阻器R1和二极管D1构成的串联支路；所述阳极电流传感器电路(24)连接在所述磁控管电路(23)的变压器T1的第二副边绕组的另一端和电源地之间。
专利摘要基于分布式工业微波炉智能控制装置，它包括综合控制单元、RS485通信接口和一个或一个以上的现场控制单元，综合控制单元和现场控制单元通过所述RS485通信接口相连，该RS485通信接口由RS485通信集成电路及其外围元器件构成；综合控制单元具有显示、人机界面、打印、对外通信和报警功能，同时控制流水线上的步进电机带动传送履带；一个或多个现场控制单元分布式排列在一条流水线上，二者通过RS485接口实现通信，远控监测和控制，达到分布式控制目的。
文档编号G05B15/02GK2755654SQ20042006889
公开日2006年2月1日 申请日期2004年10月13日 优先权日2004年10月13日
发明者李源, 张术 申请人:株洲时代电子技术有限公司