用于冷冻机的防干扰高性能输入模块

摘要

本发明涉及控制系统领域，公开了用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，其包括直流供电装置，还包括A/D控制总线、从控制器、主控制器、上位机、重金属检测仪和超声波发生器，从控制器上连接有A/D控制总线，从控制器通过可编程逻辑协处理器将A/D控制总线转换得到的数字信号并对其进行读取；从控制器分析重金属检测仪发出的检测信号并控制超声波发生器工作；直流供电装置上安装有隔离模块，隔离模块包括相互连接的蓄电部件(1)和放电部件(2)。本发明实现采集数据的高速、实时的传输特性，通过超声波发生器控制机体内的重金属离子，电源的隔离模块有效隔离电源和控制器，使控制器内的信号减少受干扰的可能性。

权利要求

1.用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，包括直流供电装置，其特征在于：还包括A/D控制总线、从控制器、主控制器、上位机、重金属检测仪和超声波发生器，主控制器连接上位机，主控制器上连接有多个从控制器，每个从控制器上均连接有A/D控制总线，A/D控制总线汇总多个A/D通道接收的外部信号并转换为数字信号，从控制器通过可编程逻辑协处理器将A/D控制总线转换得到的数字信号映射至从控制器的外部地址空间并对其进行读取，可编程逻辑协处理器内设的功能单元包括A/D时序控制单元、外部地址映射单元、地址发生器、RAM访问控制单元、数据输入锁存器、数据输出锁存器、存储器，从控制器通过外部地址映射单元向A/D时序控制单元发送起始指令并使A/D控制总线进行自动采样，RAM访问控制单元将每个A/D通道转换后得到的数据通过A/D控制总线汇总成数字信号锁存在数据输入锁存器中，A/D时序控制单元控制地址发生器为当前的数字信号产生存储地址，A/D时序控制单元向RAM访问控制单元发出写命令并将锁存的数字信号实时存入存储器，外部地址映射单元将存储器中的数据地址映射至从控制器的外部地址空间，RAM访问控制单元控制数据输出锁存器将数据输出给从控制器；重金属检测仪和超声波发生器安装在冷冻机内，重金属检测仪和超声波发生器均通过A/D控制总线与从控制器连接，重金属检测仪检测冷冻机中的重金属离子的含量并发出检测信号给从控制器，从控制器分析重金属检测仪发出的检测信号并控制超声波发生器工作，超声波发生器通过产生的超声波加快冷冻机中的重金属离子的聚沉过程；直流供电装置上安装有隔离模块，隔离模块包括相互连接的蓄电部件(1)和放电部件(2)，蓄电部件(1)与直流供电装置连接并形成回路，放电部件(2)与从控制器、主控制器和上位机连接并形成回路，蓄电部件(1)与直流供电装置之间设有控制回路通断的第一开关(11)，放电部件(2)与从控制器、主控制器和上位机之间设有控制回路通断的第二开关(21)。

2.根据权利要求1所述的用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，其特征在于：第一开关(11)和第二开关(21)为光耦合开关。

3.根据权利要求1所述的用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，其特征在于：外部信号输入端和A/D控制总线之间有断线检测装置。

4.根据权利要求1所述的用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，其特征在于：还包括采集电路板温度的温度传感器，主控制器与温度传感器连接并控制从控制器定时读取外部冷端温度数据进行补偿。

说明书

用于冷冻机的防干扰高性能输入模块

技术领域

[0001] 本发明涉及控制系统领域，尤其涉及用于冷冻机的防干扰高性能输入模块。

背景技术

[0002] 冷冻机由蒸发器、压缩机、冷凝器、节流阀四大件组成，原理就是制冷剂在合理的工作条件下无限循环制冷。过程如下：制冷剂在蒸发器吸热蒸发，压缩机吸入已经蒸发后的制冷剂蒸汽进行压缩，冷凝器对压缩后的高温高压制冷剂蒸汽进行降温成制冷剂液体，节流阀进行节流降压，制冷剂液体在低压蒸发器中进行再次蒸发。冷冻机常用可编程控制系统进行控制和数据分析，可编程控制系统应用领域一般具有高危险、连续性的特点，要求系统具有高性能、高可靠性和高可用性，因此控制器和I/O模板层往往采用冗余、分布处理，但是传统的设计中通道层往往采用单个CPU轮询多个A/D转换电路或者单个CPU单个A/D轮询多个通道，这种方式对于小信号处理由于轮询加长了采样周期，实时性降低，在某些要求高性能的应用场合下很难达到要求。而国内控制领域常选用多通道、12位或更高分辨率的高速并行接口A/D器件作为数据采集的核心器件，A/D与主控器件的接口多采用直接接口模式、直接缓存模式和间接缓存模式等，主要问题在于：采用多片、多通道直接接口模式的数据采集系统，由于A/D的采样完全受控于主控器，读数必须等待A/D芯片完成全部通道采样才能进行，因而实时性较差。由于冷冻机多用于工业区，故在冷凝的过程中易吸附重金属离子，导致冷冻机的电路受干扰无法正常运转，此外，电源输入输出共地，安全性能较差，易产生干扰信号，干扰控制器内的信号传递。

发明内容

[0003] 本发明针对现有技术中采样数据实时性较差、电源易产出干扰信号的缺点，提供了用于冷冻机的防干扰高性能输入模块。

[0004] 为了解决上述技术问题，本发明通过下述技术方案得以解决：

[0005] 用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，包括直流供电装置，还包括A/D控制总线、从控制器、主控制器、上位机、重金属检测仪和超声波发生器，主控制器连接上位机，主控制器上连接有多个从控制器，每个从控制器上均连接有A/D控制总线，A/D控制总线汇总多个A/D通道接收的外部信号并转换为数字信号，从控制器通过可编程逻辑协处理器将A/D控制总线转换得到的数字信号映射至从控制器的外部地址空间并对其进行读取，可编程逻辑协处理器内设的功能单元包括A/D时序控制单元、外部地址映射单元、地址发生器、RAM访问控制单元、数据输入锁存器、数据输出锁存器、存储器，从控制器通过外部地址映射单元向A/D时序控制单元发送起始指令并使A/D控制总线进行自动采样，RAM访问控制单元将每个A/D通道转换后得到的数据通过A/D控制总线汇总成数字信号锁存在输入锁存器中，A/D时序控制单元控制地址发生器为当前的数字信号产生存储地址，A/D时序控制单元向RAM访问控制单元发出写命令并将锁存的数字信号实时存入存储器，外部地址映射单元将存储器中的数据地址映射至从控制器的外部地址空间，RAM访问控制单元控制数据输出锁存器将数据输出给从控制器；重金属检测仪和超声波发生器安装在冷冻机内，重金属检测仪和超声波发生器均通过A/D控制总线与从控制器连接，重金属离子检测仪检测冷冻机中的重金属离子的含量并发出检测信号给从控制器，从控制器分析重金属检测仪发出的检测信号并控制超声波发生器工作，超声波发生器通过产生的超声波加快冷冻机中的重金属离子的聚沉过程；直流供电装置上安装有隔离模块，隔离模块包括相互连接的蓄电部件和放电部件，蓄电部件与直流供电装置连接并形成回路，放电部件与从控制器、主控制器和上位机连接并形成回路，蓄电部件与直流供电装置之间设有控制回路通断的第一开关，放电部件与从控制器、主控制器和上位机之间设有控制回路通断的第二开关。通过可编程逻辑协处理器将信号映射到控制器的外部地址空间进行读取，实现采集数据的高速、实时传输特性，直流供电装置的隔离模块有效隔离电源和控制器，使控制器内的信号减少受干扰的可能性。

[0006] 作为优选，第一开关和第二开关为光耦合开关。普通隔离电源的结构使得控制信号在部分时间内要与负载端共地，而控制信号一般是与电源共地的，因此起不到隔离的作用，光耦合开关元件可以有效避免此类问题的发生。

[0007] 作为优选，外部信号输入端和A/D控制总线之间有断线检测装置。可实时检测输入信号是否断线。

[0008] 作为优选，还包括采集电路板温度的温度传感器，主控制器与温度传感器连接并控制从控制器定时读取外部冷端温度数据进行补偿。冷端放在电路板内部容易受板内温度升高影响，使冷端温度升高，导致热电偶测试不准确，通过冷端补偿可使数据更佳准确。

[0009] 本发明由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：通过多个从控制器独立进行数据采集，克服输入信号之间相互干扰的缺陷，同时通过可编程逻辑协处理器将数据进行实时分析处理，实现采集数据的高速、实时传输特性；超声波发生器可有效控制机体内的重金属离子，减小其对信号传递的干扰；电源隔离模块有效隔离电源和控制器，使控制器内的信号减少受干扰的可能性。

附图说明

[0010] 图1是本发明的原理框图。

[0011] 图2是本图1中的可编程逻辑协处理器的原理框图。

[0012] 图3是本图1中的防干扰装置在实施例1中的电路图。

[0013] 图4是本图1中的防干扰装置在实施例2中的电路图。

[0014] 附图中各数字标号所指代的部位名称如下：1—蓄电部件、2—放电部件、3—第一接触点、4—第二接触点、11—第一开关、21—第二开关。

具体实施方式

[0015] 下面结合附图与实施例对本发明作进一步详细描述。

[0016] 实施例1

[0017] 用于冷冻机的防干扰高性能输入模块，包括直流供电装置，还包括A/D控制总线、从控制器、主控制器、上位机、重金属检测仪和超声波发生器，主控制器连接上位机，主控制器上连接有四个从控制器，每个从控制器上均连接有A/D控制总线，A/D控制总线汇总四个A/D通道接收的外部信号并转换为数字信号，从控制器通过可编程逻辑协处理器将A/D控制总线转换得到的数字信号映射至从控制器的外部地址空间并对其进行读取，可编程逻辑协处理器内设的功能单元包括A/D时序控制单元、外部地址映射单元、地址发生器、RAM访问控制单元、数据输入锁存器、数据输出锁存器、存储器，从控制器通过外部地址映射单元向A/D时序控制单元发送起始指令并使A/D控制总线进行自动采样，RAM访问控制单元将每个A/D通道转换后得到的数据通过A/D控制总线汇总成数字信号锁存在输入锁存器中，A/D时序控制单元控制地址发生器为当前的数字信号产生存储地址，A/D时序控制单元向RAM访问控制单元发出写命令并将锁存的数字信号实时存入存储器，外部地址映射单元将存储器中的数据地址映射至从控制器的外部地址空间，RAM访问控制单元控制数据输出锁存器将数据输出给从控制器。重金属检测仪和超声波发生器安装在冷冻机内，重金属检测仪和超声波发生器均通过A/D控制总线与从控制器连接，重金属离子检测仪检测冷冻机中的重金属离子的含量并发出检测信号给从控制器，从控制器分析重金属检测仪发出的检测信号并控制超声波发生器工作，超声波发生器通过产生的超声波加快冷冻机中的重金属离子的聚沉过程，超声波发生器可有效控制机体内的重金属离子，减小重金属离子对信号传递的干扰。当检测信号反映机体内的重金属离子含量过大时，从控制器对超声波发生器发出指令，使超声波发生器运转；当检测信号反映机体内的重金属离子含量不高时，从控制器控制超声波发生器停止运转从而减少不必要的能源消耗。直流供电装置上安装有隔离模块，隔离模块包括相互连接的蓄电部件1和放电部件2，蓄电部件1与直流供电装置连接并形成回路，放电部件2与从控制器、主控制器和上位机连接并形成回路，直流供电装置对蓄电部件1充电，待蓄电部件1充满电能后由蓄电部件1将电能传送至放电部件2，再由放电部件2对从控制器、主控制器和上位机进行放电，蓄电部件1与直流供电装置之间设有控制回路通断的第一开关11，放电部件2与从控制器、主控制器和上位机之间设有控制回路通断的第二开关21，蓄电部件1和放电部件2由电容形成，采用电容作为蓄电部件1和放电部件2可以使电路简单、易操作，电容器件本身不带磁性，亦可改善系统的电磁兼容问题。第一开关11连通，第二开关21断开，蓄电部件1从直流供电装置中获取电能并储存；第一开关11断开，第二开关21连通，放电部件2对从控制器、主控制器和上位机进行放电。第一开关11和第二开关21为光耦合开关。外部信号输入端和A/D控制总线之间有断线检测装置，断线检测装置通过电阻分压得到一个相对值较小的负电压，连接到输入信号前端，当输入信号断线情况下，相当于此负电源接加载到A/D控制总线的输入端，采样到的值小于对地的采样值，以此来作为断线判断的标志。还包括采集电路板温度的温度传感器，主控制器与温度传感器连接并控制从控制器定时读取外部冷端温度数据进行补偿。

[0018] 实施例2

[0019] 同实施例1，区别在于蓄电部件1和放电部件2由电感形成，当开关接通第一接触点3时，电感与电源连接并进行蓄电；当开关断开第一接触点3并连接第二接触点4时，电感对从控制器、主控制器和上位机进行放电。

[0020] 总之，以上所述仅为本发明的较佳实施例，凡依本发明申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本发明专利的涵盖范围。