专利名称：数字量现场节能控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种控制器，特别涉及一种数字量现场节能控制器。
背景技术：
随着低碳概念的推广，节能技术在生活中开始变成无处不在，特别是在电子设备领域，各种节能技术运用地非常多。现有的现场节能控制器一般采用箱体式包装，体积大，重量也大。内部结构复杂， 功耗大，可靠性低。对环境要求较高，需要专门的场所安装。另外，需要具有专业经验的工程师定期到现场对设备进行检查和维护，产品成本和维护成本比较高。控制器箱体内部包含多路输入输出通道，所有控制线路均引入箱体内部，现场布线复杂，检查、维护容易出错。因此，特别需要一种数字量现场节能控制器，已解决上述现有存在的问题。
实用新型内容本实用新型的目的在于提供一种数字量现场节能控制器，针对现有技术存在的缺陷，能够大幅度的降低整个系统的成本和功耗，具有高效节能减排、体积小、重量轻、易于安装维护、成本低、可靠性高的优点。为了实现上述目的，本实用新型的技术方案如下—种数字量现场节能控制器，其特征在于，它包括一主控单元、一数字输出单元、 一数字输入单元及一电源单元；所述主控单元分别与所述数字输出单元、数字输入单元和电源单元互相连接，外部设备通过所述数字输入单元和数字输出单元与所述主控单元连接，所述主控单元通过一通信接口与上位机进行数据交换。在本实用新型的一个实施例中，所述主控单元包括一控制芯片，所述控制芯片采用STC89CMRD+单片机芯片。在本实用新型的一个实施例中，所述数字输入单元上设置有用于显示目前输入的工作状况的输入状态指示灯。进一步，所述输入状态指示灯为LED指示灯。在本实用新型的一个实施例中，所述数字输出单元上设置有用于显示目前输出的工作状况的输出状态指示灯。进一步，所述输出状态指示灯为LED指示灯。在本实用新型的一个实施例中，所述通信接口为RS-485接口。在本实用新型的一个实施例中，所述数字输入单元和数字输出单元通过CON插座与所述主控单元互相连接。本实用新型的数字量现场节能控制器，与现在的产品相比，主控单元采用嵌入式微控制器，能够大幅度的降低整个系统的成本和功耗，具有高效节能减排、体积小、重量轻、 成本低、可靠性高的优点，实现本实用新型的目的。本实用新型的特点可参阅本案图式及以下较好实施方式的详细说明而获得清楚地了解。
图1为本实用新型的数字量现场节能控制器的结构示意图；图2为本实用新型的数字输入单元的电路原理图；图3为本实用新型的数字输出单元的电路原理图；图4为本实用新型的主控单元的电路原理图；图5为本实用新型的电源单元的电路原理图；图6为本实用新型的通信接口的电路原理图。
具体实施方式
为了使本实用新型实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例进一步阐述本实用新型。如图1所示，本实用新型的数字量现场节能控制器，它包括一主控单元100、一数字输出单元200、一数字输入单元300及一电源单元400 ；所述主控单元100分别与所述数字输出单元200、数字输入单元300和电源单元400互相连接，外部设备通过所述数字输入单元300和数字输出单元200与所述主控单元100连接，所述主控单元100通过一通信接口 500与上位机600进行数据交换。在本实用新型中，所述数字输入单元300上设置有用于显示目前输入的工作状况的输入状态指示灯310，所述数字输出单元200上设置有用于显示目前输出的工作状况的输出状态指示灯210 ；所述输入状态指示灯310为LED指示灯，所述输出状态指示灯210为 LED指示。在本实用新型中，所述数字输入单元300和数字输出单元200通过CON插座与所述主控单元100互相连接。在本实用新型中，所述通信接口 500为RS-485接口 ；电源单元400的电路结构如图5所示。如图4所示，所述主控单元100包括一控制芯片，所述控制芯片采用STC89CMRD+ 单片机芯片，STC89CMRD+单片机芯片的主要性能有工作频率在5V工作电压下，工作频率是0 :35MHz，相当于普通的8051的0 420MHz ；而STC89CMRD+的实际工作频率可以达到48MHz，相当于普通的8051的0 576MHz ；高速1个时钟/机器周期，RISC型CPU内核，速度比普通的8051快8 12倍；内部存储FLASH就可以达到16KB ；RAM空间可以达到 1280字节，超过普通的单片机256或是512字节；内部有专门的16K-EEPR0M，擦写次数在10 万次以上速度快，1个时钟/机器周期，可用低频晶振，大幅掉低EMI，无需外部掉电专用数据存储器，其读写程序速度较同性能单片机快；在系统/在应用可编程(ISP，IAP)不占用用户资源；看门狗俱全，增加了掉电唤醒专用定时器，可实现远程软件升级，无需编程器。外部设备通过数字输入单元300连接到主控单元100的控制芯片STC89CMRD+ 上，数字输入单元300与主控单元100之间设置有排阻，排阻的作用是给信号线提供一个驱动电压，使之传输更稳定，传输距离更远，用来抵消线路中内阻对信号的损耗，数字输入单元300的电路结构参见图2。在输入信号到达主控单元100的控制芯片时，嵌入任务程序后的控制芯片STC89CMRD+初始化后，接收到输入信号后就开始处理输入的数字信号命令。 接收到数字信号，转换成0或1的数字信号，并对数字信号进行处理，删除，修改，增强，并把处理后的数字数据输出到链接有排阻的数字输出单元200上，再连接到外部设备上，数字输出单元200的电路结构参见图3。如图6所示，本实用新型的数字量现场节能控制器的通信接口 500采用的正是目前广泛应用的RS-485串行接口总线构成数据采集和网路控制，RS-485通信协议采用的是平衡发送和差分接收方式实现通信。控制芯片STC89CMRD+的串行口，通过光电耦合隔离器PS^01-4以及RS-485总线驱动器SN65LBC184，它是专门为半双工串行通讯模式设计的， 连接到RS-485总线上，再通过MAX232模块与外围PC机进行数据交换。控制芯片STC89CMRD+通过通信接口 500与上位机600交换信息，为提高抗干扰能力所有的输入输出接口及通信接口均设有光电耦合隔离PS^01-4。另外考虑到输入信号的抗干扰性能，故输入信号先通过CD40106六个斯密特触发器整形。由于输入量的计数和历史数据有关，另设有看门狗和掉电电路可靠保护数据，实现精确控制。为了提高输出通道的驱动能力，采用UIi^803驱动16路输出电路。控制芯片STC89CMRD+通过调度输入量的采集，计算处理，按照预定的控制规律进行输出控制，通过网络通信RS-485协议向上位机或是其他主控机器传送开关状态输出信息和接受上位机或是其他主控机器的命令，并可显示开关状态和进行事故判断。本实用新型的数字量现场节能控制器能够实现以下功能(1)对实时和多任务有很强的支持能力，能完成多任务并且有较短的中断响应时间，从而使内部的代码和实时操作系统的执行时间减少到最低限度；(2)具有功能很强的存储区保护功能，这是由于嵌入的任务程序结构已模块化，而为了避免在任务程序模块之间出现错误的交叉作用，需要设计强大的存储区保护功能，同时也有利于任性模块的诊断；(3)可扩展的处理器结构，兼容性能好，以能迅速地扩展出满足应用的高性能可靠的节能的嵌入式微处理器；(4)嵌入任务程序后的微处理器的功耗必须很低高效的节能减排高速的工作效率，尤其是用于高效节能减排的计算和通信电子设备中提高可靠性节能性非常有利。本实用新型的数字量现场节能控制器能够大幅度的降低整个系统的成本和功耗， 具有高效节能减排、体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。本实用新型的数字量现场节能控制器具有16组高速数字输入通道和16组高速数字输出通道，并可接受编程设定，达到节能减排功能。输入可以直接输入信息，而输出可以接入到外围控制器中控主机上，提供使用者最方便的远程控制方式，人性化舒适便宜。以上显示和描述了本实用新型的基本原理、主要特征和本实用新型的优点。本行业的技术人员应该了解，本实用新型不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是本实用新型的原理，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下本实用新型还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本实用新型的范围内。本实用新型要求的保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。
权利要求1.一种数字量现场节能控制器，其特征在于，它包括一主控单元、一数字输出单元、一数字输入单元及一电源单元；所述主控单元分别与所述数字输出单元、数字输入单元和电源单元互相连接，外部设备通过所述数字输入单元和数字输出单元与所述主控单元连接， 所述主控单元通过一通信接口与上位机进行数据交换。
2.根据权利要求1所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述主控单元包括一控制芯片，所述控制芯片采用STC89CMRD+单片机芯片。
3.根据权利要求1所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述数字输入单元上设置有用于显示目前输入的工作状况的输入状态指示灯。
4.根据权利要求3所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述输入状态指示灯为LED指示灯。
5.根据权利要求1所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述数字输出单元上设置有用于显示目前输出的工作状况的输出状态指示灯。
6.根据权利要求5所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述输出状态指示灯为LED指示灯。
7.根据权利要求1所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述通信接口为 RS-485 接口。
8.根据权利要求1所述的数字量现场节能控制器，其特征在于，所述数字输入单元和数字输出单元通过CON插座与所述主控单元互相连接。
专利摘要本实用新型的目的在于提供一种数字量现场节能控制器，它包括一主控单元、一数字输出单元、一数字输入单元及一电源单元；所述主控单元分别与所述数字输出单元、数字输入单元和电源单元互相连接，外部设备通过所述数字输入单元和数字输出单元与所述主控单元连接，所述主控单元通过一通信接口与上位机进行数据交换；与现在的产品相比，主控单元采用嵌入式微控制器，能够大幅度的降低整个系统的成本和功耗，具有高效节能减排、体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点，实现本实用新型的目的。
文档编号G05B19/04GK202275286SQ20112033204
公开日2012年6月13日 申请日期2011年9月6日 优先权日2011年9月6日
发明者常远, 张海宁, 戈榕燊 申请人:上海银欣高新技术发展股份有限公司