綜合液位控制器的制造方法
【專利摘要】綜合液位控制器，包括開關(guān)電源和中央處理器，所述中央處理器連接有輸出隔離電路，輸出隔離電路分別連接RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路連接到從機(jī)輸出端口和上位機(jī)輸入端口；中央處理器輸出端連接有接口電路，接口電路輸入端連接開關(guān)電源，接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；中央處理器連接有存儲電路；中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路、時鐘電路和開關(guān)電源，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與開關(guān)電源輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與水接觸。該發(fā)明通過RS485通訊電路連接從機(jī)和上位機(jī)，使得液位控制器有通信功能，便于實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制；該發(fā)明通過中央處理器進(jìn)行信號控制，實現(xiàn)了智能化控制。
【專利說明】綜合液位控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及液位控制器，具體的涉及一種綜合液位控制器。
【背景技術(shù)】
[0002]公知液位控制器廣泛用于城市排水、污水處理中和工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的自動給排水系統(tǒng)中，其應(yīng)用范圍很廣。而在該系統(tǒng)中液位控制器是作為液位信號采集和輸出控制的首選器件。目前現(xiàn)有市場上已有很多知名廠商推出不同類型和不同工作原理的液位控制器，但這些液位控制器普遍存在如下問題:1、功能單一，不可編程，無法實現(xiàn)智能化控制。在市場上現(xiàn)有液位控制器，一臺只能配一組電極，只對單一容器內(nèi)液位或一種水體液面進(jìn)行簡單液位控制輸出，即一對一控制水泵電機(jī)的啟動和停止。不適用于對多組液位(多種要求)的不同情況進(jìn)行不同處理(算法)。不具有可編程性，對復(fù)雜系統(tǒng)智能化控制無能為力，尤其對異常信號無法進(jìn)行有效識別和處理，容易造成系統(tǒng)誤動作，甚至引發(fā)嚴(yán)重后果。如施耐德液位控制繼電器RM35LM33MW ;2、結(jié)構(gòu)體積較大，有色金屬消耗多。有的廠家雖然推出多組電極的液位控制器組合器件，但是其結(jié)構(gòu)體積大，器件笨重，使得安裝不是很方便，并且在使用的過程中采用了變壓器進(jìn)行電源變換和參與信號的采集，這樣會消耗大量有色金屬，降低了器件的使用壽命。如歐母龍61F-G等；3、設(shè)計理念上缺乏功能擴(kuò)展。由于現(xiàn)有的液位控制器不是采用模塊化設(shè)計，不利于功能擴(kuò)展；4、控制精度不高。由于現(xiàn)在的液位控制器不是智能化，使得不能夠及時開啟和關(guān)閉液位控制器，造成控制有誤差，控制的精度較低；
5、不具備實現(xiàn)遠(yuǎn)程控制?，F(xiàn)有液位控制器都不具有通信功能，無法實現(xiàn)液位信號和控制狀態(tài)的及時上傳，這樣在傳遞信號時需要借助其它通信器件上傳信號，而務(wù)必會造成信號誤差和資金浪費。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種綜合液位控制器。
[0004]為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的技術(shù)方案是:
[0005]綜合液位控制器，包括開關(guān)電源和中央處理器，所述中央處理器連接有輸出隔離電路，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路連接到從機(jī)輸出端口和上位機(jī)輸入端口，通過RS485通訊電路將主機(jī)與從機(jī)和上位機(jī)之間的信號相互傳送，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制；中央處理器輸出端連接有接口電路，接口電路輸入端連接有開關(guān)電源，接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；中央處理器連接有存儲電路；中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路、時鐘電路和開關(guān)電源，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與開關(guān)電源輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
[0006]進(jìn)一步地說，所述從機(jī)中的中央處理器連接到輸出隔離電路的輸入接口，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路也可以再連接下一臺從機(jī)，也可以連接上位機(jī)；從機(jī)中央處理器連接有從機(jī)接口電路，從機(jī)接口電路輸入端連接有主機(jī)接口電路，由主機(jī)接通電源，從而提供從機(jī)電路中所需的電能，從機(jī)接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；從機(jī)中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路和時鐘電路，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與接口電路輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
[0007]進(jìn)一步說，所述交流激勵測量電橋是通過高頻交流激勵源連接交流橋檢測電路，交流橋檢測電路分別連接有進(jìn)入隔離電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
[0008]進(jìn)一步說，所述高頻交流激勵源通過頻率穩(wěn)定電路、波形整形電路與電橋電路輸入接口連接，電橋電路輸出接口分別連接有幅值檢測電路和相位檢測電路，所述幅值檢測電路和相位檢測電路均連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；波形整形電路通過同步信號形成電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；電橋電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
[0009]進(jìn)一步說,所述液體具體為水。
[0010]進(jìn)一步說，所述電橋電路與金屬電極形成交流電橋的四個橋臂。
[0011]更進(jìn)一步說，所述主機(jī)上的RS485通訊電路與從機(jī)和上位機(jī)通過導(dǎo)線相互連接。
[0012]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明通過交流激勵測量電橋同步測量，實現(xiàn)的精確測量高，而且有利于防止了電極的極化；由中央處理器(單片機(jī))同步定時多點采集，可以選擇不同的采樣點和控制測量不靈敏區(qū)(死區(qū))，從而消除了因供電電壓波動或工作溫度變化導(dǎo)致工作點和不靈敏區(qū)的漂移，提高了控制精度；利用中央處理器(單片機(jī))的可編程性，可根據(jù)不同的實際需要在不改變硬件構(gòu)成情況下實現(xiàn)不同功能，從而最大限度滿足用戶需求；主機(jī)通過RS485通訊電路MODBUS(RTU)協(xié)議及連線與從機(jī)和上位機(jī)相連，可以進(jìn)行多組液位要求對不同情況進(jìn)行不同處理(算法)然后輸出，使得功能更加豐富和多樣，更適合現(xiàn)代市場發(fā)展需要，同時主機(jī)接收從機(jī)傳來數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理保存，循環(huán)記錄主機(jī)和各從機(jī)動作的時間、繼電器的狀態(tài)等，將信息傳至上位機(jī)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程傳輸和控制。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0013]圖1為本發(fā)明液位控制器結(jié)構(gòu)框圖；
[0014]圖2為本發(fā)明液位控制器從機(jī)結(jié)構(gòu)框圖；
[0015]圖3為本發(fā)明液位控制器交流電橋檢測電路結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實施方式】
[0016]綜合液位控制器，包括開關(guān)電源和中央處理器，所述中央處理器連接有輸出隔離電路，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路連接到從機(jī)輸出端口和上位機(jī)輸入端口，通過RS485通訊電路將主機(jī)與從機(jī)和上位機(jī)之間的信號相互傳送，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程控制；中央處理器輸出端連接有接口電路，接口電路輸入端連接有開關(guān)電源，接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；中央處理器連接有存儲電路；中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路、時鐘電路和開關(guān)電源，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與開關(guān)電源輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸，所述從機(jī)中的中央處理器連接到輸出隔離電路的輸入接口，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路也可以再連接下一臺從機(jī)，也可以連接上位機(jī)；從機(jī)中央處理器連接有從機(jī)接口電路，從機(jī)接口電路輸入端連接有主機(jī)接口電路，由主機(jī)接通電源為從機(jī)電路提供電能，從機(jī)接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；從機(jī)中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路和時鐘電路，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與接口電路輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸，所述交流激勵測量電橋是通過高頻交流激勵源連接交流橋檢測電路，交流橋檢測電路分別連接有進(jìn)入隔離電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸，所述高頻交流激勵源通過頻率穩(wěn)定電路、波形整形電路與電橋電路輸入接口連接，電橋電路輸出接口分別連接有幅值檢測電路和相位檢測電路，所述幅值檢測電路和相位檢測電路均連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；波形整形電路通過同步信號形成電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；電橋電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸，所述液體具體為水，所述電橋電路與金屬電極形成交流電橋的四個橋臂，所述主機(jī)上的RS485通訊電路與從機(jī)和上位機(jī)通過導(dǎo)線相互連接。
[0017]工作原理:開關(guān)電源分別連接到高頻交流激勵源輸入端、中央處理器輸入端和接口電路輸入端，為高頻交流激勵源、中央處理器和接口電路提供電能，高頻交流激勵源從開關(guān)電源取得能量并產(chǎn)生高頻交流信號，通過交流電橋檢測電路、金屬電極與液面接觸，由于中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路和時鐘電路，中央處理器連接有輸出隔離電路，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入接口，RS485通訊電路連接到從機(jī)輸出端口和上位機(jī)輸入端口，中央處理器輸出端連接有接口電路，接口電路輸入端連接有開關(guān)電源，接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路，中央處理器連接有存儲電路，使得交流電橋檢測電路中的信號經(jīng)進(jìn)入隔離電路將信號送到中央處理器進(jìn)行計算處理，中央處理器與存儲電路電連接，通過中央處理器進(jìn)行計算處理后，傳送到存儲電路中進(jìn)行保存起來，存儲電路中信號也可以傳送到中央處理器在進(jìn)行處理，時鐘電路的輸出端連接到中央處理器，通過時鐘電路對時間的控制將信號傳到中央處理器中，從而對中央處理進(jìn)行控制，中央處理器進(jìn)行計算處理后再將信號經(jīng)過輸出隔離電路傳送給繼電器輸出電路和RS485通訊電路，且同時輸出隔離電路與RS485通訊電路連接，RS485通訊電路連接從機(jī)和上位機(jī),將金屬電極與液面接觸的液位值信號和從機(jī)狀態(tài)傳到主機(jī),主機(jī)通過RS485通訊電路MODBUS (RTU)協(xié)議及連線與從機(jī)和上位機(jī)相連，接收從機(jī)傳來數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理保存，循環(huán)記錄主機(jī)和各從機(jī)動作的時間、繼電器的狀態(tài)等，同時將信息通過RS485通訊電路傳至上位機(jī)，實現(xiàn)遠(yuǎn)程傳輸和控制；中央處理器將信號傳輸?shù)浇涌陔娐?，接口電路傳送給繼電器輸出電路，由繼電器輸出電路控制向外信號，通過繼電器向外部設(shè)備輸出信號驅(qū)動外部傳動部件運轉(zhuǎn)，實現(xiàn)液位的現(xiàn)場自動控制。
[0018]如圖1所示，開關(guān)電源從外電網(wǎng)取得電能和50Hz交流信號，變換成各電路所需供電電壓:如高頻交流激勵源供電電壓、中央處理器電源供電壓和接口電路供電電壓等。高頻交流激勵源和交流電橋檢測電路構(gòu)成主機(jī)的交流激勵測量電橋，如圖1所示。交流激勵測量電橋中產(chǎn)生的幅值信號、相位信號、同步信號經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號再經(jīng)過進(jìn)入隔離電路送到中央生理器進(jìn)行計算處理。進(jìn)入隔離電路的作用主要是防止外電路的高壓信號對中央處理器造成干擾和損害，同時作為中央處理器與測量電路的信號通道。中央處理器根據(jù)同步信號，定時定點對測量電路的輸出端進(jìn)行采樣，并將計算結(jié)果送到存儲電路中儲存起來，又通過輸出隔離電路將中央處理器計算結(jié)果送到RS485通訊電路實現(xiàn)上傳到上位機(jī)，同時輸出隔離電路將中央處理器計算結(jié)果對主機(jī)的繼電器輸出電路提供控制信號，主機(jī)通過繼電器輸出電路對外部設(shè)備驅(qū)動。接口電路提供了中央處理器與從機(jī)的信號傳輸通道，開關(guān)電源對從機(jī)的能源通道。時鐘電路為主機(jī)提供系統(tǒng)時鐘，為每條記錄保存提供實時日期和時間信息。
[0019]如圖2所示，由主機(jī)接通電源，通過接口電路將電源送到從機(jī)測量電路中，從機(jī)測量電路原理與主機(jī)相同。從機(jī)測量電路也由高頻交流激勵源、交流電橋檢測電路和金屬電極組成，輸出的幅值信號、相位信號、同步信號通過進(jìn)入隔離電路送到從機(jī)中央處理器處理，根據(jù)計算結(jié)果向從機(jī)繼電器輸出電路發(fā)出控制信號，在接口電路驅(qū)動下實現(xiàn)液位控制。從機(jī)中央處理器經(jīng)輸出隔離電路通過RS485通訊電路將計算結(jié)果和從機(jī)狀態(tài)傳送到主機(jī)保存，或通過連線將從機(jī)實時數(shù)據(jù)上傳到上位機(jī)。
[0020]如圖3所示，高頻交流激勵源從開關(guān)電源取得能量并產(chǎn)生高頻交流信號，再經(jīng)過頻率穩(wěn)定電路和波形整形電路得到頻率穩(wěn)定符合要求波形的高頻交流信號后送到電橋電路中；電橋電路與金屬電極形成交流電橋的四個橋臂，四個橋臂與水接觸，交流電橋的輸出分別送到幅值檢測電路和相位檢測電路，然后轉(zhuǎn)換成相應(yīng)信號送到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路將模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，供中央處理器進(jìn)行計算處理。同時波形整形電路將信號送到同步信號形成電路產(chǎn)生同步信號，通過模數(shù)轉(zhuǎn)換電路也送到中央處理器，實現(xiàn)同步采樣與測量，再將信號傳送到中央處理器中進(jìn)行處理。
[0021]本發(fā)明的有益效果:與現(xiàn)有技術(shù)相比，該發(fā)明通過交流激勵測量電橋同步測量，實現(xiàn)的精確測量高，而且有利于防止了電極的極化；由中央處理器(單片機(jī))同步定時多點采集，可以選擇不同的采樣點和控制測量不靈敏區(qū)(死區(qū))，從而消除了因供電電壓波動或工作溫度變化導(dǎo)致工作點和不靈敏區(qū)的漂移，提高了控制精度；利用中央處理器(單片機(jī))的可編程性，可根據(jù)不同的實際需要在不改變硬件構(gòu)成情況下實現(xiàn)不同功能，從而最大限度滿足用戶需求；主機(jī)通過RS485通訊電路MODBUS(RTU)協(xié)議及連線與從機(jī)和上位機(jī)相連，可以進(jìn)行多組液位要求對不同情況進(jìn)行不同處理(算法)然后輸出，使得功能更加豐富和多樣，更適合現(xiàn)代市場發(fā)展需要，同時主機(jī)接收從機(jī)傳來數(shù)據(jù)并進(jìn)行處理保存，循環(huán)記錄主機(jī)和各從機(jī)動作的時間、繼電器的狀態(tài)等，將信息傳至上位機(jī)，實現(xiàn)了遠(yuǎn)程傳輸和控制。
【權(quán)利要求】
1.綜合液位控制器，包括開關(guān)電源和中央處理器，其特征在于，所述中央處理器連接有輸出隔離電路，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端，RS485通訊電路連接到從機(jī)輸出端口和上位機(jī)輸入端口 ；中央處理器輸出端連接有接口電路，接口電路輸入端連接有開關(guān)電源，接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；中央處理器連接有存儲電路；中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路、時鐘電路和開關(guān)電源，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與開關(guān)電源輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
2.如權(quán)利要求1所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述從機(jī)中的中央處理器連接到輸出隔離電路的輸入接口，所述輸出隔離電路分別連接有RS485通訊電路和繼電器輸出電路輸入端；從機(jī)中央處理器連接有從機(jī)接口電路，從機(jī)接口電路輸入端連接有主機(jī)接口電路，由主機(jī)接通電源，從而提供從機(jī)電路中所需的電能，從機(jī)接口電路輸出端連接有繼電器輸出電路；從機(jī)中央處理器輸入端連接有進(jìn)入隔離電路和時鐘電路，所述進(jìn)入隔離電路通過交流激勵測量電橋與接口電路輸出口連接，所述交流激勵測量電橋與金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
3.如權(quán)利要求1或2所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述交流激勵測量電橋是通過高頻交流激勵源連接交流橋檢測電路，交流橋檢測電路分別連接有進(jìn)入隔離電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
4.如權(quán)利要求3所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述高頻交流激勵源通過頻率穩(wěn)定電路、波形整形電路與電橋電路輸入接口連接，電橋電路輸出接口分別連接有幅值檢測電路和相位檢測 電路，所述幅值檢測電路和相位檢測電路均連接在模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；波形整形電路通過通過同步信號形成電路連接到模數(shù)轉(zhuǎn)換電路的輸入接口 ；電橋電路和金屬電極連接，金屬電極與液體接觸。
5.如權(quán)利要求4所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述電橋電路與金屬電極形成交流電橋的四個橋臂。
6.如權(quán)利要求1所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述主機(jī)上的RS485通訊電路與從機(jī)和上位機(jī)通過導(dǎo)線相互連接。
7.如權(quán)利要求1至4任意所述的綜合液位控制器，其特征在于，所述液體具體為水。
【文檔編號】G05D9/12GK104020793SQ201410252526
【公開日】2014年9月3日 申請日期:2014年6月3日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月3日
【發(fā)明者】婁建國 申請人:杭州諾成自動化系統(tǒng)工程有限公司