一种可改变开通或关断步进方向的控制装置

1.本发明涉及电气控制领域，特别是涉及一种可改变开通或关断步进方向的控制装置。


背景技术：

2.在电气控制领域，通常有顺序开通、顺序关断、逆序开通和逆序关断的控制需求和应用，现阶段的技术主要采用纯电磁继电器、plc和mcu方式实现控制，其中电磁继电器方式为纯硬件控制，plc和mcu方式为软件与硬件结合控制。
3.发明人在实现本发明实施例过程中发现：现有技术中采用纯电磁继电器，相对于plc和mcu方式控制而言，虽然可靠，但是体积相对较大，成本相对较高，功耗较大；而采用plc和mcu方式控制，虽然体积减小，但是软硬件开发成本相对较高；并且现有的装置均难以实现受控对象的数量低成本地任意扩容，通用性差。
4.总之，当前缺乏一种兼顾结构简单、低成本、体积小和功耗低的特性，并且能任意改变开通或关断步进方向，还能实现受控对象数量任意扩容的控制装置。


技术实现要素：

5.为了克服上述现有技术的不足，本发明提供了一种可改变开通或关断步进方向的控制装置，具体技术方案是：包括起动步进模块、急停模块、步进方向模块、停止步进模块、起动控制模块、停止控制模块和起保停模块；所述起动步进模块发出起动控制的步进信号，并作用于起动控制模块；所述停止步进模块发出停止控制的步进信号，并作用于停止控制模块；所述步进方向模块发出正序控制或逆序控制的步进方向信号，并作用于起动控制模块和停止控制模块；所述急停模块一方面发出清零信号，作用于起动控制模块和停止控制模块，促使其恢复零状态，另一方面发出急停信号，作用于起保停模块；所述起动控制模块根据起动步进模块、步进方向模块和急停模块产生的信号，按照一定的顺序产生相应的一簇起动控制信号后，再作用于所述的起保停模块；所述停止控制模块根据停止步进模块、步进方向模块和急停模块产生的信号，按照一定的顺序产生相应的一簇停止控制信号后，再作用于所述的起保停模块；所述起保停模块是含若干个起保停功能的电路，用于传输、驱动或指示给下一级对应的电路。
6.进一步地，所述起动步进模块包含步进按钮s1和下拉电阻r1，并设置起动步进信号x1，作用于起动控制模块，用于产生起动控制信号；步进按钮s1是常开按钮，其一端连接电源vcc，另一端连接下拉电阻r1的一端和起动步进信号x1，下拉电阻r1的另一端接电源
地；所述停止步进模块包含步进按钮s4和下拉电阻r3，并设置停止步进信号x6，作用于停止控制模块，用于产生停止控制信号；步进按钮s4是常开按钮，其一端连接电源vcc，另一端连接下拉电阻r3的一端和停止步进信号x6，下拉电阻r3的另一端接电源地。
7.进一步地，所述急停模块包含急停按钮s2、上拉电阻r2和非门g1，另外还设置清零信号x2和急停信号x3；其中清零信号x2作用于起动控制模块和停止控制模块，并促使其恢复零状态，而急停信号x3作用于起保停模块，并促使其产生急停动作；急停按钮s2是常开按钮，其一端接电源地，另一端连接上拉电阻r2的一端、非门g1的输入端和清零信号x2，上拉电阻r2的另一端连接电源vcc，非门g1的输出端连接急停信号x3。
8.进一步地，所述步进方向模块包含步进方向开关s3和非门g2，并设置正序步进方向信号x4和逆序步进方向信号x5，均作用于起动控制模块和停止控制模块；步进方向开关s3是单刀双掷开关，包含一个固定端和两个活动端，其固定端为公共端，连接非门g2的输入端和逆序步进方向信号x5，其中的一个活动端连接电源vcc，另一个活动端连接电源地；非门g2的输出端连接正序步进方向信号x4。
9.进一步地，所述起动控制模块和停止控制模块电路结构均相同，均包含一个4位双向通用移位寄存器，型号是74ls194，分别为移位寄存器ua1和移位寄存器ub1；移位寄存器ua1的q0端、q1端、q2端和q3端对应设置一簇起动控制信号，包括起动控制信号ya10、起动控制信号ya11、起动控制信号ya12和起动控制信号ya13，作用于起保停模块；移位寄存器ub1的q0端、q1端、q2端和q3端对应设置一簇停止控制信号，包括停止控制信号yb10、停止控制信号yb11、停止控制信号yb12和停止控制信号yb13，作用于起保停模块；所述的清零信号x2均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的mr端；正序步进方向信号x4均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的s1端；逆序步进方向信号x5均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的s0端；起动步进信号x1连接移位寄存器ua1的clk端；停止步进信号x6连接移位寄存器ub1的clk端。
10.进一步地，所述起保停模块对应接收一簇起动控制信号、一簇停止控制信号和急停信号x3后，促使其产生相应顺序的一簇控制输出信号，包含控制输出信号out1、控制输出信号out2、控制输出信号out3和控制输出信号out4；另外，所述起保停模块包含四个电路结构均相同的起保停电路，所述的一个起保停电路包含或门g3、非门g4、或门g5、与门g6和下拉电阻r4；或门g3对应地接收来自所述停止控制模块产生的一簇停止控制信号中的一个和来自所述急停模块产生的急停信号x3后，产生信号y1，接着再连接下拉电阻r4的一端和非门g4的输入端，继而产生信号y4输送至与门g6的一个输入端，下拉电阻r4的另一端连接电源地；或门g5接收来自所述起动控制模块产生的一簇起动控制信号中的一个和与门g6产生的信号y3后，产生信号y2输送至与门g6的另一个输入端；与门g6接收信号y4和信号y2后，产生信号y3；
每一个起保停电路产生的信号y3对应地连接所述的一簇控制输出信号中的一个。
11.进一步地，所述起动控制模块中的移位寄存器级联数量大于2个，级联连线方式是，上一级移位寄存器的q3端连接下一级移位寄存器的sr端，上一级移位寄存器的sl端连接下一级移位寄存器的q0端，首级移位寄存器的sr端空置，最末级移位寄存器的sl端空置；参与级联的移位寄存器q0端、q1端、q2端和q3端参照上一级移位寄存器的起动控制信号编号顺序，且按照递进次序设置相应的起动控制信号并再进行编号；每一个移位寄存器的mr端均接入清零信号x2；每一个移位寄存器的s1端均接入正序步进方向信号x4；每一个移位寄存器的s0端均接入逆序步进方向信号x5；每一个移位寄存器的clk端均接入起动步进信号x1；同理，所述停止控制模块中移位寄存器级联数量也大于2个，并且要与所述起动控制模块中的移位寄存器其级联数量相同，其级联连接方式与起动控制模块近似，即上一级移位寄存器的q3端连接下一级移位寄存器的sr端，上一级移位寄存器的sl端连接下一级移位寄存器的q0端，首级移位寄存器的sr端空置，最末级移位寄存器的sl端空置；参与级联的移位寄存器q0端、q1端、q2端和q3端参照上一级移位寄存器的停止控制信号编号顺序，且按照递进次序设置相应的停止控制信号并再进行编号；每一个移位寄存器的mr端引入清零信号x2，每一个移位寄存器的s1端引入正序步进方向信号x4，每一个移位寄存器的s0端引入逆序步进方向信号x5，每一个移位寄存器的clk端引入停止步进信号x6。
12.进一步地，所述起保停模块中起保停电路数量大于4个，其控制输出信号依次增加；每增加的起保停电路当中欲连接的一个起动控制信号，要根据起动控制模块当中所增加的级联移位寄存器新产生的一簇起动控制信号中的一个依次对应连接；同理，每增加的起保停电路当中欲连接的一个停止控制信号，要根据停止控制模块当中所增加的级联移位寄存器新产生的一簇停止控制信号中的一个依次对应连接；其中每一个起保停电路的或门g3均还需连接来自所述急停模块产生的急停信号x3。
13.本发明的有益效果是，提供的一种可改变开通或关断步进方向的控制装置，克服了现有技术的缺陷，具备结构简单、低成本、体积小和功耗低的特性，不但具有可任意改变开通或关断步进方向功能，而且能实现受控对象的数量任意扩容。
附图说明
14.图1为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置典型示意图。
15.图2为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置一个实施例。
16.图3为本发明所述的起动控制模块中的移位寄存器级联示意图。
17.图4为本发明所述的停止控制模块中的移位寄存器级联示意图。
18.图5为本发明所述的起保停模块中的起保停电路级联示意图。
19.图6为所选4位双向通用移位寄存器74ls194真值表。
20.图7为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置一个具体实例。
具体实施方式
21.为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面对本发明的具体实施方式做详细说明，在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明能够以很多不同于在此描述的其他方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施的限制。
22.附图1所示，为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置典型示意图，包括起动步进模块、急停模块、步进方向模块、停止步进模块、起动控制模块、停止控制模块和起保停模块；所述起动步进模块发出起动控制的步进信号，并作用于起动控制模块；所述停止步进模块发出停止控制的步进信号，并作用于停止控制模块；所述步进方向模块发出正序控制或逆序控制的步进方向信号，并作用于起动控制模块和停止控制模块；所述急停模块一方面发出清零信号，作用于起动控制模块和停止控制模块，促使其恢复零状态，另一方面发出急停信号，作用于起保停模块；所述起动控制模块根据起动步进模块、步进方向模块和急停模块产生的信号，按照一定的顺序产生相应的一簇起动控制信号后，再作用于所述的起保停模块；所述停止控制模块根据停止步进模块、步进方向模块和急停模块产生的信号，按照一定的顺序产生相应的一簇停止控制信号后，再作用于所述的起保停模块；所述起保停模块是含若干个起保停功能的电路，用于传输、驱动或指示给下一级对应的电路。
23.附图2所示，为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置一个实施例，所述起动步进模块包含步进按钮s1和下拉电阻r1，并设置起动步进信号x1，作用于起动控制模块，用于产生起动控制信号；步进按钮s1是常开按钮，其一端连接电源vcc，另一端连接下拉电阻r1的一端和起动步进信号x1，下拉电阻r1的另一端接电源地；所述停止步进模块包含步进按钮s4和下拉电阻r3，并设置停止步进信号x6，作用于停止控制模块，用于产生停止控制信号；步进按钮s4是常开按钮，其一端连接电源vcc，另一端连接下拉电阻r3的一端和停止步进信号x6，下拉电阻r3的另一端接电源地。
24.所述急停模块包含急停按钮s2、上拉电阻r2和非门g1，另外还设置清零信号x2和急停信号x3；其中清零信号x2作用于起动控制模块和停止控制模块，并促使其恢复零状态，而急停信号x3作用于起保停模块，并促使其产生急停动作；急停按钮s2是常开按钮，其一端接电源地，另一端连接上拉电阻r2的一端、非门g1的输入端和清零信号x2，上拉电阻r2的另一端连接电源vcc，非门g1的输出端连接急停信号x3。
25.所述步进方向模块包含步进方向开关s3和非门g2，并设置正序步进方向信号x4和逆序步进方向信号x5，均作用于起动控制模块和停止控制模块；步进方向开关s3是单刀双掷开关，包含一个固定端和两个活动端，其固定端为公共端，连接非门g2的输入端和逆序步进方向信号x5，其中的一个活动端连接电源vcc，另一个活动端连接电源地；非门g2的输出端连接正序步进方向信号x4。
26.所述起动控制模块和停止控制模块电路结构均相同，均包含一个4位双向通用移
位寄存器，型号是74ls194，分别为移位寄存器ua1和移位寄存器ub1；移位寄存器ua1的q0端、q1端、q2端和q3端对应设置一簇起动控制信号，包括起动控制信号ya10、起动控制信号ya11、起动控制信号ya12和起动控制信号ya13，作用于起保停模块；移位寄存器ub1的q0端、q1端、q2端和q3端对应设置一簇停止控制信号，包括停止控制信号yb10、停止控制信号yb11、停止控制信号yb12和停止控制信号yb13，作用于起保停模块；所述的清零信号x2均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的mr端；正序步进方向信号x4均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的s1端；逆序步进方向信号x5均连接移位寄存器ua1和移位寄存器ub1的s0端；起动步进信号x1连接移位寄存器ua1的clk端；停止步进信号x6连接移位寄存器ub1的clk端。
27.所述起保停模块对应接收一簇起动控制信号、一簇停止控制信号和急停信号x3后，促使其产生相应顺序的一簇控制输出信号，包含控制输出信号out1、控制输出信号out2、控制输出信号out3和控制输出信号out4；另外，所述起保停模块包含四个电路结构均相同的起保停电路，所述的一个起保停电路包含或门g3、非门g4、或门g5、与门g6和下拉电阻r4；或门g3对应地接收来自所述停止控制模块产生的一簇停止控制信号中的一个和来自所述急停模块产生的急停信号x3后，产生信号y1，接着再连接下拉电阻r4的一端和非门g4的输入端，继而产生信号y4输送至与门g6的一个输入端，下拉电阻r4的另一端连接电源地；或门g5接收来自所述起动控制模块产生的一簇起动控制信号中的一个和与门g6产生的信号y3后，产生信号y2输送至与门g6的另一个输入端；与门g6接收信号y4和信号y2后，产生信号y3；每一个起保停电路产生的信号y3对应地连接所述的一簇控制输出信号中的一个。
28.附图3所示，为本发明所述的起动控制模块中的移位寄存器级联示意图，所述起动控制模块中的移位寄存器级联数量大于2个，级联连线方式是，上一级移位寄存器的q3端连接下一级移位寄存器的sr端，上一级移位寄存器的sl端连接下一级移位寄存器的q0端，首级移位寄存器的sr端空置，最末级移位寄存器的sl端空置；参与级联的移位寄存器q0端、q1端、q2端和q3端参照上一级移位寄存器的起动控制信号编号顺序，且按照递进次序设置相应的起动控制信号并再进行编号；每一个移位寄存器的mr端均接入清零信号x2；每一个移位寄存器的s1端均接入正序步进方向信号x4；每一个移位寄存器的s0端均接入逆序步进方向信号x5；每一个移位寄存器的clk端均接入起动步进信号x1；同理，所述停止控制模块中移位寄存器级联数量也大于2个，并且要与所述起动控制模块中的移位寄存器其级联数量相同，其级联连接方式与起动控制模块近似，即上一级移位寄存器的q3端连接下一级移位寄存器的sr端，上一级移位寄存器的sl端连接下一级移位寄存器的q0端，首级移位寄存器的sr端空置，最末级移位寄存器的sl端空置；参与级联的移位寄存器q0端、q1端、q2端和q3端参照上一级移位寄存器的停止控制信号编号顺序，且按照递进次序设置相应的停止控制信号并再进行编号；
每一个移位寄存器的mr端引入清零信号x2，每一个移位寄存器的s1端引入正序步进方向信号x4，每一个移位寄存器的s0端引入逆序步进方向信号x5，每一个移位寄存器的clk端引入停止步进信号x6。
29.附图5所示，为本发明所述的起保停模块中的起保停电路级联示意图，所述起保停模块中起保停电路数量大于4个，其控制输出信号依次增加；每增加的起保停电路当中欲连接的一个起动控制信号，要根据起动控制模块当中所增加的级联移位寄存器新产生的一簇起动控制信号中的一个依次对应连接；同理，每增加的起保停电路当中欲连接的一个停止控制信号，要根据停止控制模块当中所增加的级联移位寄存器新产生的一簇停止控制信号中的一个依次对应连接；其中每一个起保停电路的或门g3均还需连接来自所述急停模块产生的急停信号x3。
30.附图6所示，为所选4位双向通用移位寄存器74ls194真值表，结合附图2，本发明均是基于真值表中的状态1、状态4和状态6实现的，其中设置状态6为逆序步进起动控制状态或逆序步进停止控制状态，设置状态4为正序步进起动控制状态或正序步进停止控制状态，设置状态1为清零控制状态；（1）当步进方向开关s3接通电源vcc，对应所述真值表的状态4，即起动控制模块进入正序步进起动控制状态，停止控制模块进入正序步进停止控制状态；每按下一次步进按钮s1，起动控制模块中移位寄存器ua1的q0、q1、q2、q3依次高电平输出；每按下一次步进按钮s4，停止控制模块中移位寄存器ub1的q0、q1、q2、q3依次高电平输出；（2）当步进方向开关s3接通电源地时，对应所述真值表的状态6，起动控制模块进入逆序步进起动控制状态，停止控制模块进入逆序步进停止控制状态；每按下一次步进按钮s1，起动控制模块中移位寄存器ua1的q3、q2、q1、q0依次高电平输出；每按下一次步进按钮s4，停止控制模块中移位寄存器ub1的q3、q2、q1、q0依次高电平输出；（3）当按下急停按钮s2时，对应所述真值表的状态1，起动控制模块中移位寄存器ua1的q0、q1、q2、q3和停止控制模块中移位寄存器ub1的q0、q1、q2、q3均清零，低电平输出。
31.附图7所示，为本发明一种可改变开通或关断步进方向的控制装置一个具体实例，结合附图2可以看出，把四个的串联负载分别接在起保停模块控制输出信号out1、控制输出信号out2、控制输出信号out3和控制输出信号out4与电源地之间；四个的串联负载分别为限流电阻r5和发光二极管led1、限流电阻r6和发光二极管led2、限流电阻r7和发光二极管led3、限流电阻r8和发光二极管led4。
32.其工作过程是：（1）当步进方向开关s3切换到电源vcc时，起动控制模块进行正序步进起动控制，停止控制模块进行正序步进停止控制；若每按下一次步进按钮s1，起动控制模块中移位寄存器ua1的q0、q1、q2、q3依次高电平输出，发光二极管led1、发光二极管led2、发光二极管led3、发光二极管led4依次点亮，
实现正序开通；同理，若每按下一次步进按钮s4，停止控制模块中移位寄存器ub1的q0、q1、q2、q3依次高电平输出，发光二极管led1、发光二极管led2、发光二极管led3、发光二极管led4依次熄灭，实现正序关断；（2）当步进方向开关s3切换连接电源地时，起动控制模块进行逆序步进起动控制，停止控制模块进行逆序步进停止控制；若每按下一次步进按钮s1，起动控制模块中移位寄存器ua1的q3、q2、q1、q0依次高电平输出，发光二极管led4、发光二极管led3、发光二极管led2、发光二极管led1依次点亮，实现逆序开通；同理，若每按下一次步进按钮s4，停止控制模块中移位寄存器ub1的q3、q2、q1、q0依次高电平输出，发光二极管led4、发光二极管led3、发光二极管led2、发光二极管led1依次熄灭，实现逆序关断；（3）当按下急停按钮s2时，起动控制模块中移位寄存器ua1的q0、q1、q2、q3和停止控制模块中移位寄存器ub1的q0、q1、q2、q3均清零，低电平输出，发光二极管led1、发光二极管led2、发光二极管led3、发光二极管led4全部熄灭，实现急停功能。