CN201576196U - 一种多功能智能控制终端 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电路包括微处理器、电源模块、时钟模块、存储器、人机交互模块和传感器通信模块，人机交互模块与壳体上设置的液晶显示屏和按键相连接，传感器通信模块与壳体上设置的通信接口相连接，其主要技术特点是：微处理器还连接一网络通信模块，该网络通信模块与壳体上设置的网络接口相连接。本实用新型设计合理，其传感器数据通信模块、网络通信模块、现场控制模块实现了对现场数据的采集、传输与控制功能，具有实时性强、自动化程度高、功能丰富、使用方便等特点，满足了不同用户的需要，可广泛适用于物流、制造等行业。

Description

一种多功能智能控制终端

技术领域

本实用新型属于数据采集终端领域，尤其是适用于数据采集、传输与现场控制的一种多功能智能控制终端。

背景技术

随着工业自动化水平的不断提高，并伴随着物联网在工业生产环节中的广泛应用，对生产工业现场的实时控制与管理显得非常重要。在实时处理的工业现场中，经常需要对生产过程中的物料跟踪与管理，传统的控制方式是在工业现场设置一些数据采集点，在数据采集点安装各种传感器对物料进行数据采集，由传感器将采集到的数据以串行通信方式传输给数据采集控制终端，数据采集控制终端通常只具有数据采集功能，其工作模式比较单一，使用不便，自动化程度较低。

发明内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种集现场数据采集、传输与控制功能于一体并且具有自动化程度高、使用方便的多功能智能控制终端。

本实用新型解决其技术问题是采取以下技术方案实现的：

一种多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电路包括微处理器、电源模块、时钟模块、存储器、人机交互模块和传感器通信模块，人机交互模块与壳体上设置的液晶显示屏和按键相连接，传感器通信模块与壳体上设置的通信接口相连接，微处理器还连接一网络通信模块，该网络通信模块与壳体上设置的网络接口相连接。

而且，所述的网络通信模块由网络控制芯片和网络隔离变压器连接构成，网络控制芯片与微处理器的SPI端口相连接。

而且，所述的微处理器还连接一现场控制模块，该现场控制模块与壳体上设置的现场控制接口相连接。

而且，所述现场控制模块由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成。

而且，所述的现场控制模块由三极管及继电器连接构成，该三极管与微处理器的PWM输出端口相连接。

而且，所述的传感器通信模块由串行接口芯片及串行接口电平转换芯片连接构成，串行接口芯片与微处理器的IIC端口相连接。

而且，所述的微处理器的I/O端口还连接一控制信号接口模块，该控制信号接口模块包括触发信号输入接口、触发信号选择电路及信号输出接口。

而且，所述的人机交互模块包括液晶显示屏和按键，液晶显示屏与微处理器通过总线方式连接，按键与微处理器的I/O端口相连接。

而且，所述的存储器为铁电存储器。

而且，所述的微处理器的I/O端口还连接一组由发光二极管构成的工作状态指示灯。

本实用新型的优点和积极效果是：

1、本控制终端通过传感器数据通信模块对传感器数据进行采集，通过网络通信模块连接到物联网***并将数据上传至上位机，同时还可以通过现场控制模块对现场设备进行控制，其功能丰富，满足了工业现场的自动化控制的需要，提高了工作效率。

2、本控制终端设有包括有液晶显示屏和键盘的人机界面模块，在液晶显示屏上能够显示配置菜单和传感器采集的实时数据，用户可以根据自己的需要设计通过键盘设置控制终端的配置信息，满足了不同用户的需求，设计更趋于人性化，便于操作者控制。

3、本控制终端设置有控制信号接口模块，在进行数据采集时可以采用外部触发方式进行数据采集，满足了不同应用场合的需要。

4、本控制终端配有铁电存储器，方便用户存储采集的数据和查询***的工作状态。

5、本实用新型设计合理，其传感器数据通信模块、网络通信模块、现场控制模块实现了对现场数据的采集、传输与控制功能，具有实时性强、自动化程度高、功能丰富、使用方便等特点，满足了不同用户的需要，可广泛适用于物流、制造等行业。

附图说明

图1是本实用新型的外观示意图；

图2是本实用新型的控制电路方框图。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型实施例做进一步详述：

一种多功能智能控制终端，如图1所示，由壳体1及其内部的控制电路构成，在壳体表面上安装有能够显示菜单和实时数据的液晶显示屏2；在液晶显示屏的下方安装有四个工作状态指示灯3和四个按键4，四个工作状态指示灯包括电源灯(Power)、网络指示灯(Tx/Rx)、外部触发指示灯(Trigger)和正常工作指示灯(Ready)，用来指示控制终端的工作状态；四个按键分别是OK、<、>、SEL，用于配置参数或其他功能操作。在壳体的侧面分别设有四种不同类型的接口：(1)电源、配置和触发(PWR/TRG/CFG)接口8，该接口用于电源及触发信号的接入，(2)通信接口7，该接口与传感器相连接进行数据通信，

(3)现场控制接口6，该接口输出控制信号实现对外部工控设备、电路的控制，(4)网络接口5，该接口与上位机连接进行数据的传输。

壳体内的控制电路，如图2所示，由微处理器、电源模块、时钟模块、存储器、人机交互模块、传感器通信模块、网络通信模块、现场控制模块连接构成。外部电源通过电源模块输出稳定的直流电源为整个控制电路提供工作电源。微处理器作为控制电路的核心与各个模块相连接，其具体连接关系为：微处理器通过IIC端口与时钟模块相连接；微处理器通过IIC端口与存储器相连接；微处理器通过总线方式与液晶显示屏相连接，通过I/O端口与按键相连接，液晶显示屏和按键共同构成人机交互模块；微处理器通过IIC端口与传感器通信模块相连接；微处理器通过I/O端口与控制信号接口模块相连接；微处理器通过SPI端口与网络通信模块相连接；微处理器通过I/O端口或PWM端口与现场控制模块相连接；微处理器通过I/O端口连接4个由发光二极管构成的工作状态指示灯。下面分别对控制电路的主要部分进行说明：

电源模块由使用ON Semiconductor公司的LM2575芯片和AMS公司的LM1117芯片构成。外部电源经过滤波和稳压电路直接输入到LM2575芯片进行电压转换并稳定输出5V工作电压，同时LM1117为控制终端提供3.3V的工作电压，保证了控制终端稳定可靠地工作。

微处理器采用的silabs公司的C8051F340芯片，该芯片内部具有256KB的RAM和64KB的FLASH，存储量可以满足了一般要求而无需外扩程序存储器和RAM，可同时使用SPI、SMBUS、双UART硬件功能，可达48M的时钟频率，可支持断点在线调试功能，为***开发提供了极大的便利，满足了***设计的需要。时钟模块采用DS1340芯片，为***提供了准确的时钟。

传感器通信模块由串行接口芯片和串行接口电平转换芯片连接构成，串行接口芯片采用IS16SC750芯片，串行接口电平转换芯片采用MAX3232芯片，串行接口芯片通过发送端口和接收端口与串行口电平变换芯片相连接。传感器通信模块与传感器相连接，传感器将采集的数据通过串行通信方式发送给传感器通信模块，传感器通信模块将接收到的送至微处理器，由微处理器进行分析处理。本控制终端具有以触发方式采集数据功能，能够选择触发方式的进行数据采集功能。

控制信号接口模块用于支持触发方式采集数据功能及输出控制功能，该模块由触发信号输入接口、信号输出接口及触发信号选择电路连接构成，触发信号输入接口由光电隔离集成电路MOCD207-2芯片构成，触发信号选择电路由CD54hc4053数据选择器芯片构成，信号输出接口由达林顿阵列集成电路MOCD223-2芯片构成。触发信号经过光电隔离后与触发信号选择电路相连，经过逻辑变换后与CD54hc4053数据选择器芯片相连接，微处理器选择不同的触发逻辑信号。信号输出接口与CD54hc4053数据选择器芯片的I/O端口相连接，具有输出电压高、驱动电流大的优点。

网络通信模块由网络控制芯片和网络隔离变压器构成，网络通信模块的RX/TX与网络隔离变压器相连接，其中网络控制芯片采用Wiznet公司的W5100芯片，网络隔离变压器的型号为11FB-05NL，W5100芯片内嵌有以太网物理层RTL8201CP，集成TCP/IP协议栈，4个独立的Socket通信可以同时运行，内部16KB的发送和接收缓冲区可以快速进行数据的交换。微处理器通过SPI总线与W5100芯片通信，W5100芯片通过RJ-45口即可接入物联网并将采集的数据发送到物联网。

现场控制模块可以是由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成的控制模块，其采用RS485通信方式与现场设备相连接并实现对现场设备的控制，RS485接口芯片与微处理器的I/O端口相连接。现场控制模块还可以是三极管及继电器连接构成的控制模块与现场设备相连接，三极管与微处理器的PWM端口相连接，当控制端电平为低时，继电器导通，进而实现对现场设备的控制，在本实施例中继电器采用欧姆龙公司的G5V-1。

人机交互模块包括液晶显示屏和按键，液晶显示屏采用的是20*4的字符液晶显示屏(JHD762)，其与微处理器采用并行总线连接的方式，微处理器首先使液晶模块初始化，然后设置读写的位置，显示一个循环的二级菜单用作和用户之间进行交流的交互界面；按键通过I/O端口与微处理器相连接，这四个按键分别是OK、<、>、SEL，配合液晶界面用于***流程的控制和功能的选择。

数据存储模块采用型号为FM24C256的铁电存储器，容量为256KB，通过IIC端口与微处理器相连接，操作方便，能够保存数据，便于客户查询。

本实用新型的工作原理为：通过传感器通信模块将传感器采集到的数据信息传送至微处理器，在采集过程中可以由控制信号接口模块对传感器进行触发采集信息，控制终端根据采集的数据经过分析、处理，并通过现场控制模块控制相应的现场设备，也可以将采集的数据通过网络通信模块上传至上位机，以便于更好的处理、查询采集到数据；用户可以根据自己的需要，通过液晶显示屏和按键进行参数设置，配置控制终端的工作状态，并可以实时显示采集的数据。

需要强调的是，本实用新型所述的实施例是说明性的，而不是限定性的，因此本实用新型并不限于具体实施方式中所述的实施例，凡是由本领域技术人员根据本实用新型的技术方案得出的其他实施方式，同样属于本实用新型保护的范围。

Claims (10)

1.一种多功能智能控制终端，由壳体及其内部的控制电路构成，控制电路包括微处理器、电源模块、时钟模块、存储器、人机交互模块和传感器通信模块，人机交互模块与壳体上设置的液晶显示屏和按键相连接，传感器通信模块与壳体上设置的通信接口相连接，其特征在于：微处理器还连接一网络通信模块，该网络通信模块与壳体上设置的网络接口相连接。

2.根据权利要求1所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的网络通信模块由网络控制芯片和网络隔离变压器连接构成，网络控制芯片与微处理器的SPI端口相连接。

3.根据权利要求1所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的微处理器还连接一现场控制模块，该现场控制模块与壳体上设置的现场控制接口相连接。

4.根据权利要求3所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述现场控制模块由RS485接口芯片和RS485接口电平转换芯片连接构成。

5.根据权利要求3所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的现场控制模块由三极管及继电器连接构成，该三极管与微处理器的PWM输出端口相连接。

6.根据权利要求1所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的传感器通信模块由串行接口芯片及串行接口电平转换芯片连接构成，串行接口芯片与微处理器的IIC端口相连接。

7.根据权利要求1～6任一项所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的微处理器的I/O端口还连接一控制信号接口模块，该控制信号接口模块包括触发信号输入接口、触发信号选择电路及信号输出接口。

8.根据权利要求1～6任一项所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的人机交互模块包括液晶显示屏和按键，液晶显示屏与微处理器通过总线方式连接，按键与微处理器的I/O端口相连接。

9.根据权利要求1～6任一项所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的存储器为铁电存储器。

10.根据权利要求1～6任一项所述的一种多功能智能控制终端，其特征在于：所述的微处理器的I/O端口还连接一组由发光二极管构成的工作状态指示灯。

Images