專利名稱：空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及到一種空壓機(jī)控制裝置，尤其涉及到一種能精確 跟蹤壓縮機(jī)三相電壓順序、并根據(jù)其變化優(yōu)化控制、保護(hù)空壓機(jī)的空 壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備。
技術(shù)背景空壓機(jī)是將常溫常壓下的自然空氣壓縮處理，生成符合一定要 求的高壓氣體，并以此作為推動(dòng)其他設(shè)備運(yùn)行的原動(dòng)力。目前，壓縮 空氣而產(chǎn)生的能源已經(jīng)應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域?？諌簷C(jī)的工作原理是利用馬 達(dá)帶動(dòng)機(jī)械，將空氣壓縮到需要的壓力并輸出?，F(xiàn)有的空壓機(jī)控制設(shè) 備使用高速單片機(jī)芯片采集系統(tǒng)信息，通過電路信號(hào)轉(zhuǎn)換、比較、判 斷來優(yōu)化保護(hù)控制，對(duì)空壓機(jī)的相序保護(hù)依靠外部低壓部件相序繼電 器開關(guān)量輸入來進(jìn)行控制?，F(xiàn)有技術(shù)中存在外部設(shè)備多、系統(tǒng)兼容性 差、控制精度不能達(dá)到所需要求、控制原理簡(jiǎn)單、響應(yīng)遲緩、不能對(duì) 故障集中報(bào)警保護(hù)、抗干擾能力差、成本高等方面的缺點(diǎn)。 實(shí)用新型內(nèi)容為了解決現(xiàn)在技術(shù)中的不足，本實(shí)用新型提供了一種響應(yīng)速度 快、精度高、抗干擾性能極強(qiáng)、電磁兼容性好、能實(shí)時(shí)對(duì)故障集中報(bào) 警保護(hù)的空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備。本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下一種空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其主要包括主控制板電源電路、 微處理器、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、模擬量輸入前端處理電路、液晶顯示器顯示電路、按鍵輸入電路、遠(yuǎn)程通訊電路、JATAG 仿真口、繼電器組等。所述的主控制板電源電路，由信號(hào)輸入口 JP5和電源電路組成， JP5的引腳3接大地，JP5的引腳1、 2接入電源電路，電路中的光電 耦合器U10 (采用的型號(hào)為TLP521)接CPU的引腳P5，采用的三 相相序檢測(cè)電路，可將三相交流電源輸入的正弦波信號(hào)衰減轉(zhuǎn)化為低 壓脈沖信號(hào)，并將此信號(hào)輸送給CPU，由軟件來判別電源的相序， 如果相序不對(duì)，則CPU發(fā)出報(bào)警信號(hào)。所述的模擬量輸入前端處理電路，由模擬量輸入接口JP1、電壓 電流檢測(cè)電路、溫度壓力檢測(cè)電路、多路復(fù)用器U8 (采用的型號(hào)為 CD4051BCM)組成；JP1的引腳2、 3、 5接溫度壓力檢測(cè)電路，JP1 的引腳6、 7、 8、 9、 10接電壓電流檢測(cè)電路，JP1的引腳4、 11接地； 溫度壓力檢測(cè)電路由電路a、電路b組成，電路a由電感Ll、電阻 R2、 Rl、電容Cl、 C2、運(yùn)算放大器U1A (釆用的芯片型號(hào)為 TLC27L4ID)組成，電路b由電感組L2電阻R8、 R4、 R5、 R6、 R9、 RIO、 Rll、 R13、電容C3、 C7、 C8、運(yùn)算放大器U1B組成；電壓電 流檢測(cè)電路由五路相同的單元電路組成，單元電路1由電阻R22、 R18、 R20、 R24、電容C15、 二極管Dl 、 D2 (釆用的型號(hào)為 BAT54HTIG)、運(yùn)算放大器U1C (釆用的型號(hào)為TLC27L4ID)組成， R22、 R18、 D2接在U1C的正極端，Dl、 R20、 R24、 C15接在U1CA" /r Jr/ JJJU■ >冉* AAt門_4山j(luò)^" ijL —* f tzra *士 _h n* /*=r m onujj^m^iu， 口y力-一Aiu汰-tUi， li>>巧^TH廷HU一^liu巧夕灘義rtd研1'H遷；fe邁BWLT:sii伙U p&it倉(cāng)々"恤/叉迅夕JTjii識(shí)UHi微口-:j袖:jm^J ■mi—NU、AINI、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6分另ij接多路復(fù)用器U8的 輸入端X0、 Xi、 X2、 X3、 X4、 X5、 X6，多路復(fù)用器US的輸出端 AOUT接CPU的引腳P6i 。所述的開關(guān)量輸入電路，由開關(guān)量信號(hào)輸入口 JP4、驅(qū)動(dòng)器U7(釆 用的型號(hào)為ULN2003AD)、多路相問的驅(qū)動(dòng)電路組成；JP4的引腳1、 2、 3、 4、 5各接入一驅(qū)動(dòng)電路，JP4的引腳6接地，JP4的引腳7、 8 為485通訊口，分別接通訊電路的輸入端A、B;驅(qū)動(dòng)電路由電阻R1、 R2、電容C組成，電阻Rl與R2的一端并聯(lián)，電阻R2的另一端與 電容C連接；多路驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)器U7的輸入端 Bl、 B2、 B3、 B4、 B5，驅(qū)動(dòng)器U7的輸出端DIO、 Dll、 D12、 D13、 D14分別接CPU的引腳P10、 Pll、 P12、 P13、 P14。所述的開關(guān)量輸出電路，由開關(guān)量信號(hào)輸出口 JP3、驅(qū)動(dòng)器U2(釆 用的型號(hào)為ULN2003AD)、繼電器電路組件組成，驅(qū)動(dòng)器U2的輸入 端B1、 B2、 B3、 B4、 B5分別與CPU的引腳P25、 P26、 P27、 P28、 P29連接，驅(qū)動(dòng)器U2的輸入端B6、 B7、 E接地，驅(qū)動(dòng)器U2的輸出 端KM0、 KM1、 KM3、 KM4接入繼電器組件組成的電路，繼電器組 的輸出端與開關(guān)量信號(hào)輸出口 JP3連接，JP3再與空壓機(jī)的外設(shè)電路 連接。所述的液晶顯示器顯示電路，液晶顯示器(采用的型號(hào)為 YXMI2232)的弓i腳P4、 P5和P6、 P7、 P8、 P9、 PIO、 Pll、 P12、 P13、P14、 P15、 P16、 P18分別與CPU的引腳P18、 P34、 P33、 P43、 P51、 P50、 P49、 P48、 P47、 P46、 P45、 P44、 P19連接，由CPU控制液晶 顯示器顯示壓力、溫度、故障的原因、時(shí)間、日期等，及時(shí)顯示運(yùn)行 的狀態(tài)，另外液晶顯示器采用TOUCHSCREEN (觸摸屏)，有IO個(gè) 故障記錄點(diǎn)，且可與PC機(jī)連接。所述的微處理器CPU,采用的型號(hào)為ATmegal28.16AU， CPU 的引腳P23、 P24之間連接一個(gè)晶振電路，該晶振電路由晶振Y1的 兩端分別連接電容C45、 C46構(gòu)成，P58、 P59、 P60接地，P54、 P55、 P56、 P57分別連接電阻R61、 R62、 R63、 R64加一電壓，P64、 P21、 P52直接加一電壓，P62連接電容C41并接地，P22、 P53、 P63直接 接地，PI連接電阻R66并加一電壓，P20連接一個(gè)電阻R65 (另一 端加電壓)和電容C43 (另一端接地)，CPU能夠?qū)⑾嘈驒z測(cè)部分信 號(hào)通過比較、運(yùn)算后發(fā)送指令，CPU采用雙ATMEL16位高速CPU 橋連控制，實(shí)時(shí)響應(yīng)速度可達(dá)到O.lms，控制精度高，抗干擾性能極 強(qiáng)，EMC測(cè)試可達(dá)到IV級(jí)。所述的按鍵輸入電路，按鍵信號(hào)輸入口 JP2的引腳1、 2、 3、 4、 5、 6、 7通過一個(gè)電路分別與CPU的P35、 P36、 P37、 P38、 P39、 P40、 P41連接；按鍵信號(hào)輸入口 JP2接啟動(dòng)、停止、設(shè)定、上移、 下移、移位、返回鍵，按不同的鍵可分別進(jìn)入査詢狀態(tài)、參數(shù)狀態(tài)、 遠(yuǎn)近切換、加卸載切換功能。所述的遠(yuǎn)程通訊電路，由差分總線接收器U5 (采用的型號(hào)為 SN75176BD)、電阻R52、 R46組成，U5的引腳1、 2和3、 4分別與公共信號(hào)點(diǎn)GND接地，引腳6、 8之間接 一個(gè)電阻R46，引腳7與R52并聯(lián)(另一端接地)，引腳6、 7接RS485 通訊口 ， RS485通訊口通過總線可以連接多臺(tái)空壓機(jī)，通過MODBUS SLAVE協(xié)議可實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示，遠(yuǎn)程控制，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)控，通過MODBUS MASTER協(xié)議可實(shí)現(xiàn)變頻控制，通過內(nèi)部協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易聯(lián)控功能。 所述的JATAG仿真口 ，能夠?qū)崟r(shí)觀察CPU的狀態(tài)。 所述的繼電器組，能夠?qū)ν鈬鶵C滅弧，并將信號(hào)通過繼電器輸出。由于采用以上的技術(shù)方案本實(shí)用新型具有以下的有益效果1. 雙ATMEL16位高速CPU聯(lián)網(wǎng)控制，實(shí)時(shí)速度快，控制精度高， 搞干擾強(qiáng)，EMC試驗(yàn)IV級(jí)。2. 對(duì)空壓機(jī)相序、電壓、電流綜合檢測(cè)、保護(hù)功能可靠性好。3. 控制元件少，降低控制成本約50%。4. 內(nèi)部設(shè)計(jì)多種自選通訊協(xié)議，并可實(shí)現(xiàn)聯(lián)控。5. 經(jīng)濟(jì)指標(biāo)較高。6. 外部少，操作方便。

圖1為本實(shí)用新型的電路框圖圖2為本實(shí)用新型的主控制板電源電路圖圖3為本實(shí)用新型的模擬量輸入前端處理電路圖圖4為本實(shí)用新型的開關(guān)量輸入電路圖圖5為本實(shí)用新型的開關(guān)量輸出電路圖圖6為本實(shí)用新型的液晶顯示器顯示電路圖 圖7為本實(shí)用新型的微處理器CPU圖 圖8為本實(shí)用新型的遠(yuǎn)程通訊電路圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說明參照附圖l，主控板上布控有主控制板電源電路、微處理器、開關(guān)量 輸入電路、開關(guān)量輸出電路、模擬量輸入前端處理電路、液晶顯示器 顯示電路、按鍵輸入電路、遠(yuǎn)程通訊電路；模擬量輸入前端處理電路 上安置有多個(gè)溫度、壓力、電壓、電流傳感器，把傳感器獲得的信號(hào) 通過處理傳給CPU;開關(guān)量輸入電路、按鍵輸入電路、主控制板電 源電路都把信號(hào)CPU; CPU對(duì)獲得的各路信號(hào)進(jìn)行判斷并依此發(fā)出 指令，并傳給液晶顯示器顯示電路、開關(guān)量輸出電路、遠(yuǎn)程通訊電路; 遠(yuǎn)程通訊電路是設(shè)有多個(gè)RS485通訊口，可以連接多臺(tái)空壓機(jī)；主 控制板電源電路提供24V的工作電壓。參照附圖2， JP5的引腳3接大地，JP5的引腳1、 2接入電源電路， 電源電路中設(shè)有半導(dǎo)體U9 (采用的芯片型號(hào)為L(zhǎng)M7824CT)、光電耦 合器UIO， R67接入L5的輸入端口 1、 3之間，D12與C42并聯(lián)接在 L5的輸出端口 4、 6之間，C39與C37并聯(lián)接入U(xiǎn)9的輸入端口 1和公 共信號(hào)口 2之間，U9的輸出端口 3與C38接+24V電壓，D13并聯(lián)接 光電耦合器UIO，光電耦合器U10接CPU的引腳P5，采用的三相相 序檢測(cè)電路，可將三相交流電源輸入的正弦波信號(hào)衰減轉(zhuǎn)化為低壓脈 沖信號(hào)，光電耦合器U10把采集到的三相電源的上升沿通過CPU的引腳P5傳給CPU，由CPU中的軟件來判別電源的相序，如果相序 不對(duì)，則CPU發(fā)出報(bào)警信號(hào)，光電耦合器U10還有干擾信號(hào)隔離作 用。參照附圖3， JP1的引腳2、 3、 5接溫度壓力檢測(cè)電路，JP1的引腳 6、 7、 8、 9、 IO接電壓電流檢測(cè)電路，JP1的引腳4、 ll接地；溫度 壓力檢測(cè)電路由電路a、電路b組成，電路a由電感Ll、電阻R2、 Rl、電容Cl、 C2、運(yùn)算放大器U1A (釆用的芯片型號(hào)為TLC27L4ID) 組成，電路b由電感組L2電阻R8、 R4、 R5、 R6、 R9、 RIO、 Rll、 R13、電容C3、 C7、 C8、運(yùn)算放大器U1B組成；電壓電流檢測(cè)電路 由五路相同的單元電路組成，單元電路l由電阻R22、 R18、 R20、 R24、電容C15、 二極管D1、 D2 (采用的型號(hào)為BAT54HTIG)、運(yùn) 算放大器U1C (采用的型號(hào)為TLC27L4ID)組成，R22、 R18、 D2 接在U1C的正極端，Dl、 R20、 R24、 C15接在U1C的負(fù)極端，R22 的另一端接地，C15與R20相連的一端與多路復(fù)用器U8相連；電壓 電流檢測(cè)電路和溫度壓力檢測(cè)電路的輸出端AINO、 AIN1、 AIN2、 AIN3、 AIN4、 AIN5、 AIN6分別接多路復(fù)用器U8的輸入端XO、 XI、 X2、 X3、 X4、 X5、 X6，多路復(fù)用器U8的輸出端AOUT接CPU的 引腳P61。參照附圖4， JP4的引腳1、 2、 3、 4、 5各接入一驅(qū)動(dòng)電路，JP4的引 腳6接地，JP4的引腳7、 8為485通訊口，分別接通訊電路的輸入 端A、 B;驅(qū)動(dòng)電路由電阻R1、 R2、電容C組成，電阻R1與R2的 一端并聯(lián)，電阻R2的另一端與電容C連接；多路驅(qū)動(dòng)電路的輸出端分別連接驅(qū)動(dòng)器U7的輸入端B1、 B2、 B3、 B4、 B5，驅(qū)動(dòng)器U7的 輸出端DIO、 Dll、 D12、 D13、 D14分別接CPU的引腳P10、 Pll、 P12、 P13、 P14。參照附圖5，驅(qū)動(dòng)器U2的輸入端B1、 B2、 B3、 B4、 B5分別與 CPU的引腳P25、 P26、 P27、 P28、 P29，驅(qū)動(dòng)器U2的輸入端B6、 B7、 E接地，驅(qū)動(dòng)器U2的輸出端KMO、 KM1、 KM3、 KM4接入繼 電器組件組成的電路，繼電器組的輸出端與開關(guān)量信號(hào)輸出口 JP3連 接，JP3再與空壓機(jī)的外設(shè)電路連接。參照附圖6，液晶顯示器的引腳P4、 P5和P6、 P7、 P8、 P9、 PIO、 Pll、 P12、 P13、 P14、 P15、 P16、 P18分別與CPU的引腳P18、 P34、 P33、 P43、 P51、 P50、 P49、 P48、 P47、 P46、 P45、 P44、 P19連接， 由CPU控制液晶顯示器顯示壓力、溫度、故障的原因、時(shí)間、曰期 等，及時(shí)顯示運(yùn)行的狀態(tài)，另外液晶顯示器采用TOUCH SCREEN(觸 摸屏)，有10個(gè)故障記錄點(diǎn)，且可與PC機(jī)連接。 參照附圖7， CPU的引腳P23、 P24之間連接一個(gè)晶振電路，該晶振 電路由晶振Y1的兩端分別連接電容C45、 C46構(gòu)成，P58、 P59、 P60 接地，P54、 P55、 P56、 P57分別連接電阻R61、 R62、 R63、 R64加 一電壓，P64、 P21、 P52直接加一電壓，P62連接電容C41并接地， P22、 P53、 P63直接接地，P1連接電阻R66并加一電壓，P20連接 一個(gè)電阻R65 (另一端加電壓)和電容C43 (另一端接地)，CPU能 夠?qū)⑾嘈驒z測(cè)部分信號(hào)通過比較、運(yùn)算后發(fā)送指令。參照附圖8， U5的引腳1、 2和3、 4分別與CPU的P2、 P6、P3連接，公共信號(hào)點(diǎn)GND接地，引腳6、 8之間接一個(gè)電阻R46， 引腳7與R52并聯(lián)(另一端接地)，引腳6、 7接RS485通訊口， RS485 通訊口通過總線可以連接多臺(tái)空壓機(jī)，通過MODBUS SLAVE協(xié)議可 實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程顯示，遠(yuǎn)程控制，可實(shí)現(xiàn)聯(lián)控，通過MODBUS MASTER協(xié) 議可實(shí)現(xiàn)變頻控制，通過內(nèi)部協(xié)議實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)易聯(lián)控功能。 本實(shí)用新型空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備的具體實(shí)施例 操作人員通過設(shè)定按鍵來設(shè)定、修改參數(shù)，通過LCD來顯示空 壓機(jī)的溫度、壓力及工作狀態(tài)，按啟動(dòng)鍵，5秒后系統(tǒng)自動(dòng)進(jìn)入缺省 頁(yè)面，LCD上顯示缺省頁(yè)的第一行為壓力值，第二行為溫度值，按 不同的鍵分別進(jìn)入査詢狀態(tài)、參數(shù)設(shè)置、遠(yuǎn)近控切換，加卸載切換功 能；按上移鍵，在缺省頁(yè)面下作為時(shí)間查詢鍵，數(shù)據(jù)修改時(shí)，按此鍵 可以增加數(shù)位，在菜單選擇時(shí)作為選擇鍵；按下移鍵，在缺省頁(yè)面下 作為主菜單鍵，修改數(shù)據(jù)時(shí)來減少該數(shù)位，在菜單選擇時(shí)作為選擇鍵； 按移位鍵，在缺省頁(yè)面下作為遠(yuǎn)/近控切換鍵，數(shù)據(jù)修改時(shí)作為移位 鍵，在菜單選擇時(shí)作為確認(rèn)鍵。最后應(yīng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型而并非限 制本實(shí)用新型所描述的技術(shù)方案；因此，盡管本說明書參照上述的各 個(gè)實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型已進(jìn)行了詳細(xì)的說明，但是，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，仍然可以對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行修改或等同替換；而一 切不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的技術(shù)方案及其改進(jìn)，其均應(yīng)涵蓋 在本實(shí)用新型的權(quán)利要求范圍中。
權(quán)利要求1.本實(shí)用新型公開了一種空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其特征在于控制板上布控有主控制板電源電路、微處理器、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、模擬量輸入前端處理電路、液晶顯示器顯示電路、按鍵輸入電路、遠(yuǎn)程通訊電路、JATAG仿真口；模擬量輸入前端處理電路上安置有多個(gè)溫度、壓力、電壓、電流傳感器，把傳感器獲得的信號(hào)通過處理傳給CPU；開關(guān)量輸入電路、按鍵輸入電路、主控制板電源電路都把信號(hào)CPU；CPU對(duì)獲得的各路信號(hào)進(jìn)行判斷并依此發(fā)出指令，并傳給液晶顯示器顯示電路、開關(guān)量輸出電路、遠(yuǎn)程通訊電路；遠(yuǎn)程通訊電路是設(shè)有多個(gè)RS485通訊口，可以連接多臺(tái)空壓機(jī)；主控制板電源電路提供24V的工作電壓。
2. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其特征在于 微處理器采用雙ATMEL16位高速CPU聯(lián)網(wǎng)控制。
3. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其特征在于 模擬量輸入前端處理電路上安置有多個(gè)溫度、壓力、電壓、電流傳感 器，把傳感器獲得的信號(hào)通過處理傳給CPU。
4. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其特征在于: 遠(yuǎn)程通訊電路是設(shè)有多個(gè)RS485通訊口 ，可以連接多臺(tái)空壓機(jī)。
5. 根據(jù)權(quán)利要求書1所述的空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，其特征在于 JATAG仿真口實(shí)時(shí)觀察CPU的狀態(tài)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及到一種空壓機(jī)綜合智能控制設(shè)備，屬于空壓機(jī)控制裝置領(lǐng)域，其主要包括主控制板電源電路、微處理器、開關(guān)量輸入電路、開關(guān)量輸出電路、模擬量輸入前端處理電路、液晶顯示器顯示電路、按鍵輸入電路、遠(yuǎn)程通訊電路；模擬量輸入前端處理電路處理獲得的信號(hào)、開關(guān)量輸入電路信號(hào)、按鍵輸入電路信號(hào)、主控制板電源電路信號(hào)都傳給CPU，CPU通過軟件對(duì)獲得的各路信號(hào)進(jìn)行判斷并依此發(fā)出指令，并傳給液晶顯示器顯示電路、開關(guān)量輸出電路、遠(yuǎn)程通訊電路。本實(shí)用新型使用雙ATMEL16位高速CPU聯(lián)網(wǎng)軟件控制，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)空壓機(jī)的溫度、壓力、電壓、電流、過載等運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)的檢測(cè)、顯示、報(bào)警和控制。
文檔編號(hào)G05B19/04GK201381975SQ20082015304
公開日2010年1月13日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者亮 俞, 磊 吳, 奚偉明, 偉 張, 濤 徐, 楊軍輝, 袁海燕 申請(qǐng)人:上海宏賽自動(dòng)化電氣有限公司