工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型涉及一種工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，包括：傳感器陣列接口、多路采集卡，該多路采集卡與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)相連，該多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端與調(diào)整電路模塊的輸入端相連，調(diào)整電路模塊的輸出端與一AD模塊的輸入端相連，該AD模塊的輸出端與處理器模塊相連，該處理器模塊的控制信號(hào)輸出端與一通訊接口相連，且通過(guò)該通訊接口將控制信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)以控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備；以及處理器模塊的控制輸出端與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端相連；本實(shí)用新型通過(guò)傳感器陣列接口、多路采集卡、多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)整電路模塊和AD模塊將模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入至處理器模塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了多種傳感器數(shù)據(jù)采集、處理并進(jìn)行相應(yīng)控制的效果。
【專利說(shuō)明】工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型屬于工程控制領(lǐng)域，尤其涉及一種工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]隨著自動(dòng)控制系統(tǒng)的發(fā)展，工業(yè)現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的種類越來(lái)越智能化，種類越來(lái)越多樣化，在進(jìn)行控制時(shí)，往往依賴于多種傳感器進(jìn)行同時(shí)檢測(cè)，以達(dá)到多模態(tài)控制的目的，但是現(xiàn)有的控制系統(tǒng)往往存在數(shù)據(jù)采集效率低的缺點(diǎn)，并且由于某些傳感器的輸出模擬量數(shù)值不同，造成在數(shù)據(jù)采集時(shí)，單一的調(diào)整電路模塊無(wú)法處理，引起控制故障。
實(shí)用新型內(nèi)容
[0003]本實(shí)用新型的目的是提供一種工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，以解決多種模擬量傳感器數(shù)據(jù)采集的技術(shù)問(wèn)題。
[0004]為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供了一種工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，包括:傳感器陣列接口、用于獲得傳感器陣列接口輸入數(shù)據(jù)的多路采集卡，該多路米集卡與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)相連，該多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端與一調(diào)整電路模塊的輸入端相連，該調(diào)整電路模塊的輸出端與一 AD模塊的輸入端相連，該AD模塊的輸出端與處理器模塊相連，該處理器模塊的控制信號(hào)輸出端與一通訊接口相連，且通過(guò)該通訊接口將控制信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)以控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備；所述處理器模塊的控制輸出端與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端相連。
[0005]優(yōu)選的，為了提高調(diào)整電路模塊的通用性，使對(duì)外部多種電壓范圍的數(shù)據(jù)均能進(jìn)行調(diào)理，所述調(diào)整電路模塊包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元，所述通道選擇單元包括:比較器，該比較器的同相端作為調(diào)整電路模塊的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管、PNP三極管的基極相連，所述NPN三極管的集電極、PNP三極管的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管的發(fā)射極、PNP三極管的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連；所述比較器的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連，第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連；第二通道單元包括:第二電壓跟隨器，所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)整電路模塊的信號(hào)輸出端。
[0006]進(jìn)一步，為了解決數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的技術(shù)問(wèn)題，所述處理器模塊還連接有用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
[0007]進(jìn)一步，為了實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離數(shù)據(jù)傳輸，節(jié)約布線成本，所述處理器模塊還與一無(wú)線模塊相連，該無(wú)線模塊采用ZigBee無(wú)線模塊。
[0008]本實(shí)用新型的有益效果是，本實(shí)用新型通過(guò)傳感器陣列接口、多路采集卡、多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)、調(diào)整電路模塊和AD模塊將模擬量數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為數(shù)字量輸入至處理器模塊進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了多種傳感器數(shù)據(jù)采集、處理并進(jìn)行相應(yīng)控制的效果，并且本控制系統(tǒng)具有集成度高，采集速度快的優(yōu)點(diǎn)。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)一步說(shuō)明。
[0010]圖1示出了工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)的原理框圖；
[0011]圖2示出了調(diào)整電路模塊的原理框圖；
[0012]圖3示出了通道選擇單元的原理框圖。
[0013]圖中:比較器U1A、NPN三極管Tl、PNP三極管T2、第一集成運(yùn)算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U1B、第三集成運(yùn)算放大器U1C。

【具體實(shí)施方式】
[0014]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的說(shuō)明。這些附圖均為簡(jiǎn)化的示意圖，僅以示意方式說(shuō)明本實(shí)用新型的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本實(shí)用新型有關(guān)的構(gòu)成。
[0015]圖1示出了工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)的原理框圖。
[0016]如圖1所示，本實(shí)用新型的工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，包括:傳感器陣列接口、用于獲得傳感器陣列接口輸入數(shù)據(jù)的多路采集卡，該多路采集卡與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)相連，該多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端與一調(diào)整電路模塊的輸入端相連，該調(diào)整電路模塊的輸出端與一 AD模塊的輸入端相連，該AD模塊的輸出端與處理器模塊相連，該處理器模塊的控制信號(hào)輸出端與一通訊接口相連，且通過(guò)該通訊接口將控制信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)以控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備；所述處理器模塊的控制輸出端與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端相連。
[0017]其中，處理器模塊可以采用51系列單片機(jī)，也可以采用STC系列或者PIC系列單片機(jī)。所述通訊接口例如但不限于采用10M/100M以太網(wǎng)接口，其支持標(biāo)準(zhǔn)MODBUS TCP/IP協(xié)議，優(yōu)選的，所述10M/100M以太網(wǎng)接口采用2個(gè)，以及通訊接口還可以采用RS232/RS485串口通訊接口。
[0018]所述傳感器陣列接口可以在多規(guī)模數(shù)據(jù)處理時(shí)，連接多種傳感器，也可以在添加另一傳感器陣列接口用于信號(hào)的反饋控制，即在多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)的技術(shù)方案基礎(chǔ)上添加反饋控制電路。
[0019]如圖2和圖3所示，所述調(diào)整電路模塊包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元，所述通道選擇單元包括:比較器U1A，該比較器UlA的同相端作為調(diào)整電路模塊的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管Tl、PNP三極管T2的基極相連，所述NPN三極管Tl的集電極、PNP三極管T2的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管Tl的發(fā)射極、PNP三極管T2的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連；所述比較器UlA的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連，第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連；第二通道單元包括:第二電壓跟隨器，所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)整電路模塊的信號(hào)輸出端。
[0020]其中，所述分壓電路通過(guò)電阻R2和電阻R3串聯(lián)構(gòu)成，電阻R2的一端接入輸入信號(hào)Ui，電阻R2的另一端與電阻R3的一端相連，并作為所述分壓電路的輸出端，且電阻R2或者電阻R3可以采用可調(diào)電位器(多圈電位器)對(duì)其輸出電壓進(jìn)行調(diào)節(jié)。
[0021]所述比較器和第一、第二電壓跟隨器分別采用第一集成運(yùn)算放大器U1A、第二集成運(yùn)算放大器U1B、第三集成運(yùn)算放大器U1C。
[0022]所述調(diào)整電路模塊的工作原理是，通過(guò)基準(zhǔn)電壓與輸入信號(hào)Ui進(jìn)行比較，例如基準(zhǔn)電壓采用5V，即，輸入信號(hào)Ui范圍大于5V，則通過(guò)第一通道單元降低電壓值，即通過(guò)分壓電路調(diào)整到5V范圍之內(nèi)，經(jīng)過(guò)第一電壓跟隨器后接入AD模塊，若輸入信號(hào)Ui范圍小于5V，則直接通過(guò)第二通道中的第一電壓跟隨器進(jìn)行AD模塊，因此，本調(diào)整電路模塊能夠?qū)Υ笥诨蛐∮诨鶞?zhǔn)電壓的輸入信號(hào)均能進(jìn)行調(diào)理，提高了調(diào)整電路模塊的通用性。由于分壓電阻對(duì)信號(hào)的處理是線性的，因此，信號(hào)處理不會(huì)失真，并且提高了信號(hào)的穩(wěn)定性。
[0023]作為一種可選的實(shí)施方式，所述處理器模塊還連接有用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
[0024]作為另一種可選的實(shí)施方式，所述處理器模塊還與一無(wú)線模塊相連，該無(wú)線模塊采用ZigBee無(wú)線模塊。
【權(quán)利要求】
1.一種工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，其特征在于包括:傳感器陣列接口、用于獲得傳感器陣列接口輸入數(shù)據(jù)的多路采集卡，該多路采集卡與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)相連，該多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的輸出端與一調(diào)整電路模塊的輸入端相連，該調(diào)整電路模塊的輸出端與一 AD模塊的輸入端相連，該AD模塊的輸出端與處理器模塊相連，該處理器模塊的控制信號(hào)輸出端與一通訊接口相連，且通過(guò)該通訊接口將控制信號(hào)發(fā)送至上位機(jī)以控制現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)設(shè)備；以及 所述處理器模塊的控制輸出端與多選一轉(zhuǎn)換開關(guān)的控制端相連。
2.如權(quán)利要求1所述的工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，其特征在于， 所述調(diào)整電路模塊包括:第一、第二通道單元，通道選擇單元， 所述通道選擇單元包括:比較器，該比較器的同相端作為調(diào)整電路模塊的輸入端，反相端接入一基準(zhǔn)電壓，該比較器的輸出端分別與NPN三極管、PNP三極管的基極相連，所述NPN三極管的集電極、PNP三極管的發(fā)射極分別與電源端相連，所述NPN三極管的發(fā)射極、PNP三極管的集電極分別與第一通道單元、第二通道單元的供電端相連； 所述比較器的同相端還分別與第一、第二通道單元的輸入端相連， 第一通道單元包括:用于對(duì)輸入信號(hào)進(jìn)行降壓的分壓電路，分壓電路的輸出端與第一電壓跟隨器的輸入端相連； 第二通道單元包括:第二電壓跟隨器， 所述第一、第二電壓跟隨器的輸出端相連作為調(diào)整電路模塊的信號(hào)輸出端。
3.如權(quán)利要求2所述的工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊還連接有用于存儲(chǔ)采集數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)器。
4.如權(quán)利要求3所述的工業(yè)大數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的多模態(tài)過(guò)程控制系統(tǒng)，其特征在于，所述處理器模塊還與一無(wú)線模塊相連，該無(wú)線模塊采用ZigBee無(wú)線模塊。
【文檔編號(hào)】G05B19/418GK204166375SQ201420665389
【公開日】2015年2月18日 申請(qǐng)日期:2014年11月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年11月7日
【發(fā)明者】李臣明, 劉智慧, 徐立中, 李瑜斌, 仇蕾 申請(qǐng)人:河海大學(xué)