一種化工廠車間通風(fēng)控制終端電路系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種電路系統(tǒng)，特別涉及一種化工廠車間通風(fēng)控制終端電路系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]化工廠由于其特定的工作環(huán)境，在產(chǎn)品生產(chǎn)和貯藏過程中產(chǎn)生的有毒氣體，對工作人員身體健康有很大的威脅，因此在生產(chǎn)車間都裝有排風(fēng)柜和補(bǔ)風(fēng)柜，排風(fēng)柜排出有毒氣體，補(bǔ)風(fēng)柜補(bǔ)充新鮮空氣，以保證車間內(nèi)空氣清新度在安全范圍內(nèi)。通常車間內(nèi)有多臺排風(fēng)柜和補(bǔ)風(fēng)柜，如何控制這些設(shè)備使它們以較低的功耗實(shí)現(xiàn)設(shè)定的通風(fēng)指標(biāo);如何使這些設(shè)備即使在無人看管下也可以正常工作；如何在生產(chǎn)過程或設(shè)備更新時(shí)，舊設(shè)備可以正常工作且可以安裝新的設(shè)備；如何實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場通風(fēng)情況的遠(yuǎn)程監(jiān)控，是當(dāng)前設(shè)計(jì)人員面臨的幾個(gè)難點(diǎn)。目前在工業(yè)控制方面多采用工業(yè)以太網(wǎng)和PLC組建監(jiān)控系統(tǒng)，但其開發(fā)成本和維護(hù)成本都很高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是：提供一種化工廠車間通風(fēng)控制終端電路系統(tǒng)，能在排出污濁空氣的同時(shí)補(bǔ)充新鮮空氣。
[0004]本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:本實(shí)用新型由4路模擬放大電路、第一 LCP顯示屏電路、LPC2132處理器、第一按鍵電路、第一 RS485芯片、第二 RS485芯片、第二 LCP顯示屏電路、STR912FW42控制器、第二按鍵電路、PHY電路和4通道D/A轉(zhuǎn)換器組成，其特征是:4路模擬放大電路、第一 LCP顯示屏電路、第一按鍵電路、第一 RS485芯片分別和LPC2132處理器相連;第二 RS485芯片、第二 LCP顯示屏電路、第二按鍵電路、PHY電路、4通道D/A轉(zhuǎn)換器分別和STR912FW42控制器相連。
[0005]由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是:實(shí)用性強(qiáng)。
【附圖說明】
[0006]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型進(jìn)一步說明。
[0007]圖I是排風(fēng)控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0008]圖2是補(bǔ)風(fēng)控制器的電路結(jié)構(gòu)框圖。
[0009]圖3是排風(fēng)控制器軟件流程圖。
[0010]圖4是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0011]圖中I. 4路模擬放大電路，2.第一 LCP顯示屏電路，3. LPC2132處理器，4.第一按鍵電路，5.第一RS485芯片，6.第二RS485芯片，7 .第二LCP顯示屏電路，8. STR912FW42控制器，9.第二按鍵電路，10.PHY電路，11. 4通道D/A轉(zhuǎn)換器。
【具體實(shí)施方式】
[0012]圖I中，4路模擬放大電路（I)、第一LCP顯示屏電路（2)、第一按鍵電路（4)、第一RS485芯片（5)分別和LPC2132處理器(3)相連。LPC2132具有8路A/D輸入，一路D/A輸入出和兩路UA RT接口，并內(nèi)置16KRAM和32KFLASH。
[0013]圖2中，第二RS485芯片（6)、第二LCP顯示屏電路（7)、第二按鍵電路（9)、PHY電路
(10)、4通道0/^轉(zhuǎn)換器（11)分別和3了1?912?￥42控制器（8)相連。3了92?￥24內(nèi)置6410^1，256+32KFLASH，并且具有8路A/D，以太網(wǎng)接口，LCD接口等。RS485芯片采用只需RX，TX和GND三線的MAX488。
[0014]系統(tǒng)中，AOC的四路A/D分別用來采集ZPS有人無人輸出信號、通風(fēng)閥反饋、通風(fēng)窗開度和通風(fēng)閥報(bào)警信號;AIC的4路D/A分別用于控制4個(gè)補(bǔ)風(fēng)閥開度。AIC通過RS485總線來實(shí)現(xiàn)對AOC的監(jiān)控，并經(jīng)以太網(wǎng)將數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)發(fā)到主控機(jī)或接收來自主控機(jī)的命令。按鍵和LCD屏實(shí)現(xiàn)與現(xiàn)場操作人員的人機(jī)交互。
[0015]本系統(tǒng)軟件主要包括:排風(fēng)控制器軟件、補(bǔ)風(fēng)控制器軟件和上位機(jī)軟件。排風(fēng)控制器功能是采集排風(fēng)窗口的高度，控制通風(fēng)柜的排風(fēng)閥以維持排風(fēng)速度不變，其軟件采用ADS開發(fā);補(bǔ)風(fēng)控制器功能為監(jiān)測多路排風(fēng)控制器，通過計(jì)算當(dāng)前排風(fēng)總量，實(shí)時(shí)控制進(jìn)風(fēng)柜，以保持房間內(nèi)的空氣余量一定，同時(shí)發(fā)送當(dāng)前的風(fēng)量情況到監(jiān)控站，其軟件采用uC/OS-II操作系統(tǒng)+uIP協(xié)議棧實(shí)現(xiàn);上位機(jī)軟件接收補(bǔ)風(fēng)控制器的數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)整個(gè)工作車間的風(fēng)量監(jiān)測及警報(bào)處理。
[0016]圖3中，是排風(fēng)控制器軟件流程圖，排風(fēng)控制器軟件定時(shí)采集排風(fēng)窗口高度和ZPS輸出，采樣頻率為IOOHz ;然后采用10點(diǎn)均值濾波處理數(shù)據(jù);最后，根據(jù)ZPS輸出和預(yù)定風(fēng)速計(jì)算通風(fēng)柜輸入電壓，從而控制通風(fēng)柜在有人時(shí)以預(yù)定風(fēng)速排風(fēng)，無人時(shí)按20%的預(yù)定風(fēng)速排風(fēng)，以減少功耗。在控制過程中同時(shí)要響應(yīng)用戶按鍵輸入，以設(shè)定某些控制參數(shù)，如預(yù)定風(fēng)速等;接收補(bǔ)風(fēng)控制器的命令，并發(fā)送系統(tǒng)狀態(tài);檢測系統(tǒng)異常，并進(jìn)行報(bào)警。
[0017]補(bǔ)風(fēng)控制器軟件實(shí)現(xiàn):補(bǔ)風(fēng)控制器的應(yīng)用程序按功能分為三個(gè)任務(wù):排風(fēng)控制器監(jiān)控、鍵盤掃描和網(wǎng)絡(luò)通信。由于yc/os-n是基于優(yōu)先級調(diào)度算法的可搶占式操作系統(tǒng)，并且考慮到數(shù)據(jù)采集的實(shí)時(shí)性，設(shè)置排風(fēng)控制器監(jiān)控任務(wù)優(yōu)先級為最高，LCD顯示與鍵盤掃描為最低，三個(gè)任務(wù)之間采用MailBox實(shí)現(xiàn)任務(wù)同步和數(shù)據(jù)傳輸。補(bǔ)風(fēng)控制器軟件是基于yc/OS-II實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)開發(fā)的。該嵌入式操作系統(tǒng)具有良好的實(shí)時(shí)性，而且只需很少的資源就可運(yùn)行（最少8K的內(nèi)存）。為了方便與上位機(jī)的通信，本系統(tǒng)軟件采用了開源的輕量級TCP/IP協(xié)議棧-uIPdIP提供了網(wǎng)絡(luò)通信所必須的協(xié)議，本身代碼和占用的內(nèi)存數(shù)都非常少-源代碼只有幾KB，RAM占用僅幾百字節(jié)。UlP完全由C語言實(shí)現(xiàn)，可以方便地移植到其它硬件平臺。
[0018]圖4中，是本實(shí)用新型的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖，上位機(jī)通過以太網(wǎng)和補(bǔ)風(fēng)控制器相連，補(bǔ)風(fēng)控制器通過模擬線和補(bǔ)風(fēng)柜相連，補(bǔ)風(fēng)控制器通過RS485和排風(fēng)控制器相連，排風(fēng)控制器和通風(fēng)柜相連。
[0019]排風(fēng)控制器監(jiān)控任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)與排風(fēng)控制器的通信。由于一個(gè)補(bǔ)風(fēng)控制器要與多個(gè)排風(fēng)控制器通信，系統(tǒng)在硬件上采用RS485AS485網(wǎng)絡(luò)是一種總線式網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)上只能有一臺主機(jī)，同時(shí)只能主機(jī)與一臺設(shè)備通信，否則會引起沖突。本系統(tǒng)采用一種類ModBus協(xié)議以保證數(shù)據(jù)通信的可靠性。Modbus協(xié)議是應(yīng)用于電子控制器上的一種通用語言。通過此協(xié)議，控制器相互之間、控制器經(jīng)由網(wǎng)絡(luò)(例如以太網(wǎng)）和其它設(shè)備之間可以通信。它已經(jīng)成為一通用工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。有了它，不同廠商生產(chǎn)的控制設(shè)備可以連成工業(yè)網(wǎng)絡(luò)，進(jìn)行集中監(jiān)控。ModBus有兩種通信模式= ASCII和RTU。其中ASCII模式有起始中止符，一個(gè)8位數(shù)據(jù)要占兩個(gè)字節(jié);RTU模式一個(gè)8位數(shù)據(jù)占一個(gè)字節(jié)，相同時(shí)間傳輸數(shù)據(jù)多，但其在兩幀之間必須插入至少3.5個(gè)字符間隔。當(dāng)主機(jī)與從設(shè)備之間只有少量數(shù)據(jù)，且沒有時(shí)間要求時(shí)，其效果很好，但如果主機(jī)與多臺設(shè)備間定時(shí)收發(fā)數(shù)據(jù)，則ASCII增加的字節(jié)和RTU的延時(shí)間隔都將降低數(shù)據(jù)傳輸速率。當(dāng)補(bǔ)風(fēng)控制器上電后，排風(fēng)控制器監(jiān)控任務(wù)開始執(zhí)行。首先與排風(fēng)控制器協(xié)商通信速度，通過發(fā)送速度協(xié)商消息（BAM)完成，協(xié)商過程如下：所有設(shè)備上電時(shí)速度為9600bps，主機(jī)廣播BAM，設(shè)備接收到后返回自己所支持的最大速度，主機(jī)從中選取都支持的最高速率，并廣播發(fā)送參數(shù)設(shè)置消息，同時(shí)設(shè)置本機(jī)波特率。設(shè)備接收到消息后，設(shè)備波特率，此后設(shè)備與主機(jī)以新波特率通信。當(dāng)設(shè)備在指定時(shí)間（同步周期的I. 2倍）內(nèi)無法收到同步消息時(shí)，自動將特率降到9600bps。當(dāng)一臺設(shè)備要臨時(shí)接入網(wǎng)絡(luò)時(shí)，要手動設(shè)置波特率，并通過上位機(jī)更新補(bǔ)風(fēng)控制器的設(shè)備地址表。速度協(xié)商結(jié)束后，任務(wù)發(fā)送同步消息，并開始以20ms的周期定時(shí)發(fā)送采集消息，讀取排風(fēng)量數(shù)據(jù)，以IOlOms的周期發(fā)送同步消息。這樣使得各設(shè)備盡量從相同的時(shí)刻開始采集排風(fēng)量。當(dāng)取得所有設(shè)備的排風(fēng)量數(shù)據(jù)后，按公式（I)計(jì)算補(bǔ)風(fēng)量，顯示當(dāng)前總風(fēng)量并根據(jù)補(bǔ)風(fēng)量控制補(bǔ)風(fēng)控制器進(jìn)風(fēng)，然后發(fā)送消息到網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)。網(wǎng)絡(luò)通信任務(wù)主要實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的通信。本系統(tǒng)中采用面向連接的TCP實(shí)現(xiàn)，上電時(shí)，任務(wù)初始為等待狀態(tài)，當(dāng)收到A任務(wù)消息或上位機(jī)下發(fā)的網(wǎng)絡(luò)包時(shí)，分別將數(shù)據(jù)上傳或處理下發(fā)命令。上位機(jī)軟件:上位機(jī)程序是基于VC++開發(fā)的程序，主要工作是實(shí)現(xiàn)上位機(jī)與AIC的網(wǎng)絡(luò)通信、用戶管理、風(fēng)量數(shù)據(jù)庫管理、風(fēng)量波形實(shí)時(shí)顯示以及AIC和AOC設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種化工廠車間通風(fēng)控制終端電路系統(tǒng)，由4路模擬放大電路、第一LCP顯示屏電路、LPC2132處理器、第一按鍵電路、第一 RS485芯片、第二 RS485芯片、第二 LCP顯示屏電路、STR912FW42控制器、第二按鍵電路、PHY電路和4通道D/A轉(zhuǎn)換器組成，其特征是:4路模擬放大電路（I)、第一 LCP顯示屏電路(2)、第一按鍵電路(4)、第一 RS485芯片(5)分別和LPC2132處理器（3)相連；第二RS485芯片（6)、第二LCP顯示屏電路(7)、第二按鍵電路(9)、PHY電路(10)、4通道D/A轉(zhuǎn)換器(11)分別和STR912FW42控制器(8)相連。
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種電路系統(tǒng)，特別涉及一種化工廠車間通風(fēng)控制終端電路系統(tǒng)。其特征是：4路模擬放大電路、第一LCP顯示屏電路、第一按鍵電路、第一RS485芯片分別和LPC2132處理器相連；第二RS485芯片、第二LCP顯示屏電路、第二按鍵電路、PHY電路、4通道D/A轉(zhuǎn)換器分別和STR912FW42控制器相連。由于采用上述技術(shù)方案，本實(shí)用新型所具有的優(yōu)點(diǎn)和積極效果是：實(shí)用性強(qiáng)。
【IPC分類】G05B19/042
【公開號】CN205158058
【申請?zhí)枴緾N201520966167
【發(fā)明人】吳升, 沈于亞
【申請人】江蘇東冉升電子科技有限公司
【公開日】2016年4月13日
【申請日】2015年11月19日