本项目设计的通用智能工业控制平台包含了传感器、CAN通信、控制于一体,同时具有人机交互的功能。此平台可应用在多种工业控制场景中,具体的应用根据系统外接的传感器通过自行编程实现工业控制。
智能工业控制平台由主控板、显控板和触摸屏三部分组成。主控板硬件模块包含主控CPU模块、电源管理模块、12路继电器开关量输出模块、12路模拟量输入转换模块(7路4~20mA输入,5路PT100三线制温度传感器输入)、2路PWM输出模块、3个独立CAN信息处理模块、8路开关量输入模块。显控板和触摸屏完成人机交互功能。
电源管理模块可以将输入的24V电压转换为5V及3.3V电压,并且该模块可以对接入的电源进行保护,防止输入的电源电压不稳或电源接反后对整体电路产生损坏。
12路继电器输出模块是由主控芯片控制继电器输出开关量,可以输出开关量的电压范围是 0VDC~32VDC,最大电流是0.5A。该模块电路提供接反保护及浪涌吸收保护,并带输出状态指示灯。
模拟量输入模块电路可以将外接传感器产生的4~20mA电流转换电压后通过模数转换采集到CPU中进行处理。
PWM输出模块电路可以输出任意频率的PWM信号,该模块电路有2路PWM信号输出,用来给外界设备提供PWM信号。
CAN信息处理模块电路可以将接收到的CAN信息转换为数据信息,也可将电控板中的数据信息转换为CAN信息,能够让智能工业控制平台通过CAN总线与外接设备进行通信。
开关量输入模块电路在输入4mA时的额定电压为26VDC,连续允许输入电压32VDC,该模块电路提供短路保护及输入状态指示。
人机交互模块由1块5寸触摸屏(分辨率800×600)和1块显控板组成,与主控板之间采用RS485通信。显控板提供8个按键输入接口、2路RS485接口和1路触摸屏接口。触摸屏显示被控设备的运行参数,也可通过触摸屏或者按键完成对被控设备的控制操作。
技术特点:
(1)可人机交互:系统的所有控制参量可人为设置并显示。
(2)可重构:系统属于控制平台,可完全自行编程实现不同的功能。
(3)可扩展:平台连接传感器接口符合国际电工委员会(IEC)规定的过程控制系统用模拟信号标准,所有产生4~20mA电流信号的传感器均可与平台传感器接口连接。通信接口使用的总线协议是CAN2.0B总线协议,该总线协议已成为嵌入式工业控制局域网的标准总线。控制接口使用继电器连接外接设备进行控制。还可产生PWM信号控制外接电机设备的转速。可以根据需要,扩展Modbus总线或者Profibus总线,可以替代PLC,作为工业设备的控制核心。
(4)可检测:可以使用模拟测试系统对智能工业控制平台的各项性能进行测试并显示出智能工业控制平台的运行状态及相关参数。
项目成熟情况
该项目在经过前期的基础研究阶段和试生产阶段,现已产品定型,进入批量生产阶段。
应用范围
(1)农业种植温湿度监控
农作物的生长对于温湿度要求比较严格,温湿度的把握也是农业种植中比较重要的一个关键点,不同的作物在不同的生长时期需要不同的环境温度和湿度。智能工业控制平台搭载温湿度传感器可以检测和显示作物生长环境中的温湿度情况。
(2)畜牧养殖环境检测
动物养殖需要适宜的温湿度环境,温湿度的舒适程度直接影响动物生长的速度和后来肉制品的质量。智能工业控制平台搭载温湿度传感器和氨气、CO2、H2S传感器所组成的动物养殖监控系统能够有效地检测和控制动物养殖环境的参数变化。使得动物能够在一个舒适的环境中茁壮成长。
(3)药品、烟草储存的空气环境监测
药品、烟草的储存需要在干燥的空气环境中进行,干燥低温的环境有利于药品和烟草的长时间保质。智能工业控制平台搭载温湿度传感器组成的监控系统能够有效的监测药品仓库和烟草仓库里温度和湿度的变化,并且能够将仓库内的温湿度控制在药品、烟草保存要求的范围内,使得它们能够得到长时间的保存。
(4)工业生产环境监测
对工业生产中涉及到的温度、湿度、压力、流量等参数,可以进行实时监测,并根据设定的门限值,控制生产设备的运行,同时可以显示报警。
以上只是部分工业应用领域举例,其应用不限于以上几个方面。其重要优势可以代替当前高端PLC的应用场合,且接口丰富,功能灵活。
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