專利名稱：智能位移控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及可編程序控制器，是采用單片微型計(jì)算計(jì)機(jī)和光電編碼器傳感技術(shù)。在工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化過程中，用做測量位置并時(shí)時(shí)顯示和輸出的一種可編程序控制器。
背景技術(shù)：
目前工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中，對(duì)物體運(yùn)動(dòng)的位置控制所采用的控制器有普通凸輪可調(diào)式主令控制器，和可編程序控制器。
普通凸輪可調(diào)式主令控制器是傳統(tǒng)的凸輪類控制器，由于它是采用機(jī)械凸輪結(jié)構(gòu)和機(jī)械觸頭結(jié)構(gòu)，所以機(jī)械傳動(dòng)誤差大，控制精度低，無法滿足高精度控制要求；在輸出通斷時(shí)無直觀顯示，使得操作人員在控制順序動(dòng)作時(shí)，有超前或滯后誤差，與上位機(jī)相連接點(diǎn)多，故障率高，不易達(dá)到人機(jī)動(dòng)作的高度協(xié)調(diào)，其輸出只能在360度范圍內(nèi)做輸出動(dòng)作，同時(shí)因機(jī)械凸輪片結(jié)構(gòu)所限，小角度控制或微量調(diào)整都不易實(shí)現(xiàn)。
可編程序控制器是一種以微處理技術(shù)為基礎(chǔ)，綜合了計(jì)算機(jī)技術(shù)，自動(dòng)化技術(shù)和通訊技術(shù)的一種工業(yè)控制裝置，被廣泛用于工業(yè)生產(chǎn)自動(dòng)化控制中，但是用它來代替機(jī)械凸輪控制器，專用于控制某個(gè)單臺(tái)設(shè)備的動(dòng)作順序，或是某一種生產(chǎn)過程順序，需要編制復(fù)雜的控制程序，而且使用和維修技術(shù)含量高，需要專業(yè)的工程技術(shù)人員來完成，缺乏生產(chǎn)現(xiàn)場需要的那種簡練、快速、實(shí)用的專業(yè)性。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的是針對(duì)上述存在的不足之處，提出一種兼有機(jī)械凸輪可調(diào)式主令控制器和可編程控制器雙重優(yōu)點(diǎn)的智能位移控制器。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型技術(shù)方案的核心是應(yīng)用可編程控制器的核心技術(shù)，即單片微型計(jì)算機(jī)技術(shù)，及先進(jìn)的光電編碼傳感技術(shù)，將光電編碼器的脈沖信號(hào)為輸入信號(hào)，通過微型計(jì)算機(jī)的處理，時(shí)時(shí)顯示位置并輸出模擬信號(hào)和開關(guān)量信號(hào)，并送入存儲(chǔ)器內(nèi)，完成對(duì)受控設(shè)備動(dòng)作的控制目的和數(shù)據(jù)記錄保護(hù)作用；將原來由專業(yè)工程技術(shù)人員在生產(chǎn)前所完成的復(fù)雜編程工作，改為生產(chǎn)現(xiàn)場由普通操作人員在編程面板上，用直觀的編程按鍵來編制或修改用戶程序。以此使本實(shí)用新型成為一種既具有可編程控制器功能，又更具有工業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)現(xiàn)場所需要的那種準(zhǔn)確、高效、實(shí)用、專業(yè)性強(qiáng)的工業(yè)控制器。它是采用以下具體的技術(shù)措施來實(shí)現(xiàn)的。
智能位移控制器，它包括由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、振蕩器、通訊接口等構(gòu)成的中央處理單元、光電編碼器，其特征是它還包括信號(hào)采集輸入單元、鍵盤顯示單元、繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元；信號(hào)采集輸入單元輸出口與中央處理單元輸入口連接，中央處理單元輸出口分別與繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元和通訊接口單元輸入口連接，鍵盤顯示單元接口與中央處理單元接口連接；其中1信號(hào)采集輸入單元它是由光電編碼器和信號(hào)前置處理電路組成，光電編碼器接受控設(shè)備；1.1信號(hào)前置處理電路是由接口P1、光電耦合器T1、T2、反向施密特觸發(fā)器E1(1-3)及電阻R7 R10組成，光電編碼器由受控設(shè)備采集的方波信號(hào)經(jīng)P1輸入T1、T2與電阻R7-R10連接進(jìn)行隔離后送E1整形，然后輸入中央程序處理單元的單片機(jī)的INT1、INT0、T0口；2繼電器輸出單元它是由反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)、二極管D1-D6、發(fā)光二極管L1-L3、電阻R11-R16、三極管Q1-Q3、繼電器J1-J3組成，單片機(jī)P21-P23口發(fā)出信號(hào)經(jīng)反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)取反整型，通過串聯(lián)的D2、D4、D6和R12、R14、R16，與Q1-Q3基極連接使信號(hào)放大；L1-L3與R11、R13、R15串聯(lián)，和D1、D3、D5、J1-J3并聯(lián)與Q1-Q3的集電極連接，經(jīng)Q1-Q3信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)繼電器J1-J3動(dòng)作；3模擬信號(hào)輸出單元它是由數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1、功率放大器L1、L2、三極管Q4、電阻R33、R41、R42、R43、R44、R51組成，首先單片機(jī)P06、P16、P17口發(fā)出數(shù)字信號(hào)分別送給數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1的DIN、SCLK、CS口，R51與M1串聯(lián)+5V電源，M1將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)經(jīng)VOUT口發(fā)出給R33，再通過功率放大器L1、L2與R33、R41、R42、R43、R44、R51、Q4串并聯(lián)，Q4基極與R42連接，Q4發(fā)射極與R43連接，Q4集電極與R41連接，模擬信號(hào)經(jīng)Q4放大發(fā)出國際通用模擬信號(hào)4-20mA；4鍵盤顯示單元它是由驅(qū)動(dòng)器H1、顯示驅(qū)動(dòng)S1、顯示數(shù)碼管LED1-LED8、電阻R17-R25、發(fā)光二極管L4-L7和按鍵K1-K5組成，首先單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)由P00 P05口送給驅(qū)動(dòng)器74HC244的1A1-1A4、2A1、2A2口，驅(qū)動(dòng)器H1(1Y1-1Y3)驅(qū)動(dòng)顯示驅(qū)動(dòng)S1的LOAD、DIN、CLK口使S1工作，驅(qū)動(dòng)器S1(A-G)將數(shù)字信號(hào)送給LED1-LED8；LED1-LED8顯示數(shù)字；驅(qū)動(dòng)器H1與L5-L7、R22-R24串聯(lián)；單片機(jī)P10與L4、R24串聯(lián)，數(shù)字信號(hào)導(dǎo)通發(fā)光二極管顯示工作狀態(tài)；單片機(jī)P11-P15口與R17-R21、K1-K5并聯(lián)，按鍵按下底電瓶送給單片機(jī)，單片機(jī)得到輸入信號(hào)。
綜上所述，本實(shí)用新型控制器具有以下優(yōu)點(diǎn)能夠測出實(shí)際的位置并能顯示方向和工作狀態(tài)，具有繼電器輸出、模擬量輸出、通訊接口等多種功能；解決了機(jī)械凸輪控制器精度低、輸出范圍小的缺點(diǎn)，克服了可編程序控制器編程復(fù)雜、操作技術(shù)難度高的情況；具有模擬信號(hào)輸出可與上位機(jī)連接直觀顯示工作狀態(tài)并記錄；操作簡單，維護(hù)方便，是一種高效、實(shí)用、專業(yè)性強(qiáng)、工作原理和整體結(jié)構(gòu)都是全新的智能位移控制器。


圖1為本實(shí)用新型的電路原理框圖。
圖2為信號(hào)采集輸入單元電路原理框圖。
圖3為信號(hào)采集輸入單元電路原理圖。
圖4為繼電器輸出單元電路原理圖。
圖5為模擬信號(hào)輸出單元電路原理圖。
圖6為鍵盤顯示單元電路原理圖。
具體實(shí)施方式
參見圖1，智能位移控制器是由中央處理單元(它是由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、振蕩器、通訊接口等組成)和信號(hào)采集輸入單元、繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元、鍵盤顯示單元組成，其特征是輸入輸出部分是由信號(hào)采集輸入單元、繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元、鍵盤顯示單元構(gòu)成；信號(hào)采集輸入單元輸出口與中央處理單元輸入口連接，中央處理單元輸出口分別與繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元和通訊接口單元輸入口連接，鍵盤顯示單元接口與中央處理單元接口連接。
參見圖2，信號(hào)采集輸入單元是由光電編碼器和信號(hào)前置處理電路組成，光電編碼器接受控設(shè)備。
參見圖3，信號(hào)前置處理電路是由接口P1、光電耦合器T1、T2、反向施密特觸發(fā)器E1(1-3)及電阻R7-R10組成，光電編碼器由受控設(shè)備采集的方波信號(hào)經(jīng)P1輸入給與電阻R7-R10連接的光電耦合器T1、T2進(jìn)行隔離整形，信號(hào)處理后送反向施密特觸發(fā)器E1取反，然后輸入中央程序處理單元的單片機(jī)的INT1、INT0、T0口。
參見圖4，繼電器輸出單元是由反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)、二極管D1-D6、發(fā)光二極管L1-L3、電阻R11-R16、三極管Q1-Q3、繼電器J1-J3組成，單片機(jī)P21-P23口發(fā)出信號(hào)經(jīng)反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)取反整型，通過串聯(lián)的二極管D2、D4、D6和電阻R12、R14、R16，與三極管基極Q1-Q3連接使信號(hào)放大；發(fā)光二極管L1-L3與電阻R11、R13、R15串聯(lián)，和二極管D1、D3、D5繼電器J1-J3并聯(lián)與三極管Q1-Q3的集電極連接，經(jīng)三極管Q1-Q3信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)繼電器J1-J3動(dòng)作。
參見圖5，模擬信號(hào)輸出單元是由數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1、功率放大器L1、L2、三極管Q4、電阻R33、R41、R42、R43、R44、R51組成，首先單片機(jī)P06、P16、P17口發(fā)出數(shù)字信號(hào)分別送給數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1的DIN、SCLK、CS口，R51與M1串聯(lián)+5V電源，M1將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)經(jīng)VOUT口發(fā)出給R33，再通過功率放大器L1、L2與電阻R33、R41、R42、R43、R44、R51、三極管Q4串并聯(lián)，三極管Q4基極與R42連接，三極管Q4發(fā)射極與R43連接，三極管Q4集電極與R41連接，模擬信號(hào)經(jīng)三極管Q4放大發(fā)出國際通用模擬信號(hào)4-20mA。
參見圖6，鍵盤顯示單元參見圖是由驅(qū)動(dòng)器H1、顯示驅(qū)動(dòng)S1、顯示數(shù)碼管LED1-LED8、電阻R17-R25、發(fā)光二極管L4-L7和按鍵K1-K5組成，首先單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)由P00-P05口送給驅(qū)動(dòng)器H1的1A1-1A4、2A1、2A2口，驅(qū)動(dòng)器H1(1Y1-1Y3)驅(qū)動(dòng)顯示驅(qū)動(dòng)S1的LOAD、DIN、CLK口使S1工作，驅(qū)動(dòng)器S1(A-G)將數(shù)字信號(hào)送給顯示數(shù)碼管LED1-LED8，；數(shù)碼管LED1-LED8顯示數(shù)字；驅(qū)動(dòng)器H1與發(fā)光二極管L5-L7、電阻R22-R24串聯(lián)；單片機(jī)P10與發(fā)光二極管L4、電阻R24串聯(lián)，數(shù)字信號(hào)導(dǎo)通發(fā)光二極管顯示工作狀態(tài)；單片機(jī)P11-P15口與電阻R17-R21、按鍵K1-K5并聯(lián)，按鍵按下底電瓶送給單片機(jī)，單片機(jī)得到輸入信號(hào)。
工作時(shí)，光電編碼器由受控設(shè)備采集的方波信號(hào)，經(jīng)信號(hào)前置處理電路隔離整形后輸入中央處理單元的單片機(jī)中，單片機(jī)通過固化在存儲(chǔ)器中的系統(tǒng)控制程序，對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行加減計(jì)數(shù)，將數(shù)值送給鍵盤顯示單元和模擬信號(hào)輸出單元，同時(shí)顯示當(dāng)前的數(shù)值并發(fā)出相應(yīng)的模擬信號(hào)，與此同時(shí)單片機(jī)判斷輸出點(diǎn)的位置，使輸出點(diǎn)在預(yù)置設(shè)定的計(jì)數(shù)值范圍內(nèi)做開關(guān)動(dòng)作，通訊接口發(fā)出串行通訊信號(hào)給上位機(jī)。
權(quán)利要求1.智能位移控制器，它包括由單片機(jī)、存儲(chǔ)器、振蕩器、通訊接口等構(gòu)成的中央處理單元、光電編碼器，其特征是它還包括信號(hào)采集輸入單元、鍵盤顯示單元、繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元；信號(hào)采集輸入單元輸出口與中央處理單元輸入口連接，中央處理單元輸出口分別與繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元和通訊接口單元輸入口連接，鍵盤顯示單元接口與中央處理單元接口連接；其中1.1 信號(hào)采集輸入單元它是由光電編碼器和信號(hào)前置處理電路組成，光電編碼器接受控設(shè)備。1.1.1 信號(hào)前置處理電路是由接口P1、光電耦合器T1、T2、反向施密特觸發(fā)器E1(1-3)及電阻R7-R10組成，光電編碼器由受控設(shè)備采集的方波信號(hào)經(jīng)P1輸入T1、T2與電阻R7-R10連接進(jìn)行隔離后送E1整形，然后輸入中央程序處理單元的單片機(jī)的INT1、INTO、TO口；1.2 繼電器輸出單元它是由反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)、二極管D1-D6、發(fā)光二極管L1-L3、電阻R11-R16、三極管Q1-Q3、繼電器J1-J3組成，單片機(jī)P21-P23口發(fā)出信號(hào)經(jīng)反向施密特觸發(fā)器E2(1-3)取反整型，通過串聯(lián)的D2、D4、D6和R12、R14、R16，與Q1-Q3基極連接使信號(hào)放大；L1-L3與R11、R13、R15串聯(lián)，和D1、D3、D5、J1-J3并聯(lián)與Q1-Q3的集電極連接，經(jīng)Q1-Q3信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)繼電器J1-J3動(dòng)作；1.3 模擬信號(hào)輸出單元它是由數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1、功率放大器L1、L2、三極管Q4、電阻R33、R41、R42、R43、R44、R51組成，首先單片機(jī)P06、P16、P17口發(fā)出數(shù)字信號(hào)分別送給數(shù)摸轉(zhuǎn)換器M1的DIN、SCLK、CS口，R51與M1串聯(lián)+5V電源，M1將數(shù)字信號(hào)變成模擬信號(hào)經(jīng)VOUT口發(fā)出給R33，再通過功率放大器L1、L2與R33、R41、R42、R43、R44、R51、Q4串并聯(lián)，Q4基極與R42連接，Q4發(fā)射極與R43連接，Q4集電極與R41連接，模擬信號(hào)經(jīng)Q4放大發(fā)出國際通用模擬信號(hào)4-20mA；1.4 鍵盤顯示單元它是由驅(qū)動(dòng)器H1、顯示驅(qū)動(dòng)S1、顯示數(shù)碼管LED1-LED8、電阻R17-R25、發(fā)光二極管L4-L7和按鍵K1-K5組成，首先單片機(jī)將數(shù)字信號(hào)由P00-P05口送給驅(qū)動(dòng)器H1的1A1-1A4、2A1、2A2口，驅(qū)動(dòng)器H1(1Y1-1Y3)驅(qū)動(dòng)顯示驅(qū)動(dòng)S1的LOAD、DIN、CLK口使S1工作，驅(qū)動(dòng)器S1(A-G)將數(shù)字信號(hào)送給LED1-LED8；LED1-LED8顯示數(shù)字；驅(qū)動(dòng)器H1與L5-L7、R22-R24串聯(lián)；單片機(jī)P10與L4、R24串聯(lián)，數(shù)字信號(hào)導(dǎo)通發(fā)光二極管顯示工作狀態(tài)；單片機(jī)P11-P15口與R17-R21、K1-K5并聯(lián)，按鍵按下底電瓶送給單片機(jī)，單片機(jī)得到輸入信號(hào)。
專利摘要智能位移控制器，其特征是它還包括信號(hào)采集輸入單元、鍵盤顯示單元、繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元；信號(hào)采集輸入單元輸出口與中央處理單元輸入口連接，中央處理單元輸出口分別與繼電器輸出單元、模擬信號(hào)輸出單元和通訊接口單元輸入口連接，鍵盤顯示單元接口與中央處理單元接口連接。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)是，解決了機(jī)械凸輪控制器精度低、輸出范圍小的缺點(diǎn)，克服了可編程序控制器編程復(fù)雜、操作技術(shù)難度高的情況；具有模擬信號(hào)輸出可與上位機(jī)連接直觀顯示工作狀態(tài)并記錄；操作簡單，維護(hù)方便，是一種高效、實(shí)用、專業(yè)性強(qiáng)、工作原理和整體結(jié)構(gòu)都是全新的智能位移控制器。
文檔編號(hào)G05B19/05GK2634513SQ0321413
公開日2004年8月18日 申請(qǐng)日期2003年8月7日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月7日
發(fā)明者于光, 戴軍, 王莉 申請(qǐng)人:沈陽重工電器制造有限公司