[其他]附有数字检测通道的微电脑可编程控制器

说明书

本发明是一种工业自动化仪表，它用在工业生产过程中，对温度进行程序控制，同时还附有4路数字检测通道，用来监测过程中其它有关参数。本发明采用了微电脑技术，因此它又属于微机应用的范畴。概括地说，它是一种采用了微电脑技术的用于控制和检测的工业自动化仪表。

目前，国内外已有的采用微电脑技术的可编程控制器，例如西德西门子公司的PC1000、PC3000，这些产品只有单一的控制回路，只能控制一个参数，如果在控制的同时，需要检测其它有关参数，就得另配仪表，这就会增加设备成本。其次，它们貯存控制曲线参数的格式有不便之处，它们是输入控温曲线的程序段斜率和终点温度，要求用户事先计算好斜率，这样，就给用户带来麻烦和引起舍入误差，同时，没有全速率升温、全速率降温、自然冷却工作方式，另外，它们可贮存的控温曲线数目有限（例如PC3000贮存25条），虽然有断电记忆功能，但是每当输入新的曲线，便将原有曲线冲掉，用户不能将这些曲线数据作为工艺资料保存。

本发明的目标在于克服上述不足之处。第一，要增加若干个数字检测通道。使同一个仪表既能控制一个参数，又能监测若干个有关参数。第二，设法避免因输入斜率要事先计算的麻烦和引起的舍入误差以及对某些工作方式的限制。第三，提供一个简便而又经济的方法，使用户能更换和保存控温曲线数据。此外，还要提高控制回路的抗干扰能力，而又不致增加多少硬件成本。

本发明的硬件可分为4部分：专用微电脑、外围通道、键盘和显示屏、电源。

专用微电脑包括中央处理器（CPU）、随机存取存贮器（RAM）和只读存贮器（ROM或PROM）、系统总线（AB、DB、CB）、存贮器译码与控制电路、输入/输出口译码与控制电路、输入/输出接口电路以及时钟与复位电路。本发明中，将一部分PROM配置于仪器面板后的印制电路板上，面板上开有一个带盖的窗口，用户可自行更换这些PROM芯片，这些芯片专供存放控温曲线数据用。

外围通道包括模拟输入通道、数字输入通道和开关量输出通道。被控制对象温度信号的输入和控制动作的输出是在外围通道中完成的。模拟输入通道中，有一个单臂电阻电桥，用铂热电阻温度传感器做一个桥臂。当温度变化时，电桥有不平衡电压输出，经前置放大器放大，再经一个有源三阶低通滤波器滤除工频干扰，从而获得一个与温度变化成比例的直流电压信号。当然，也可用其它电阻传感器作桥臂。这个电压信号经模/数转换器（ADC）转换成数字量，输入到CPU。ADC直接挂在系统总线上，这个转换过程直接由CPU控制。

CPU每1秒启动ADC采样一次，每5秒根据采样到的温度变化信息，按照控温曲线要求，不断进行计算和作出逻辑判断，然后发出一次控制信号。控制信号则是经可编程并行接口输出的，再经开关量输出通道的反相器、光电耦合器和驱动器，驱动小功率直流继电器或可控硅，即可控制执行机构，自动调节温度按设置的控温曲线变化，与此同时，还启动相应的报警装置和状态指示灯。

数字输入通道用于检测其它参数，使用的传感器应当是能发出脉冲频率信号的。需要检测的参数如速度、压力、流量等，经相应的传感器转换成脉冲频率信号，然后经脉冲放大与整形电路转换成规则的矩形脉冲串输入到微电脑中的接口电路可编程定时计数器，该电路被设置成计数工作方式，CPU在一定时间内读取计数值，再经计算，即获得相应参数值。脉冲放大与整形电路由电压比较器与施密特触发器构成。

控制系统的实时时钟亦可以利用定时数器来设置。

键盘包括十个数字键0、1、2、3、4、5、6、7、8、9和两组功能键。第一组功能键用于设置控温曲线参数值，包括曲线选择键、程序段选择键、置程序运行时间键、置程序段终点温度键、置程序运行首段键。第二组，用于控制程序执行和检查设置的参数，包括程序执行键、暂停键、重入键、检查键，以及置手动工作方式键等。

显示屏由两排LED数码管组成。第一排可以显示曲线号、段号、时间与温度值。第二排可以同时显示两路参数值，通过通道转换开关以不同显示格式显示另二路参数值。

电源包括微电脑与数字电路供电电源、驱动器电源、运算放大器双极性供电电源、ADC参考电压电源和测温电桥电源。