专利名称：一种控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种远程控制系统现场设备控制装置，特别是一种控制器。
技术背景是否保证冷藏冷冻制冷系统的可靠运行对保存的物品品质影响很大，需要 实时的监控系统运行情况与及时的处理报警故障，单靠人工很难满足这样的技 术要求，因而远程监控技术在冷藏冷冻领域发挥着越来越重要的作用。传统的 冷藏冷冻远程监控系统中，有的釆用集中控制器，各个监控现场使用数据釆集 设备釆集输入/输出数据，所有的数据都由含人机界面的集中控制器控制，这样， 不论现场设备有多少，都要安装人机界面集中控制器，成本极高。而且，人机 界面集中控制器的通讯端口较少， 一般不能同时安装现场电话线调制解调器和GSM调制解调器，故远程上位机必须经常性拨号访问现场控制器以便査询是 否有报警信息，造成电话费用的增大。也有的远程监控系统釆用现场服务器与 各个终端控制器通讯的方式，将监控现场的实时数据和报警信息的存储功能， 以及所需备份历史数据的查询功能都由现场服务器来完成，这样，就加大了现 场服务器的负担， 一旦现场服务器出现问题，整个系统存储的数据和报警记录 将会丢失，系统通讯中断。同样地，即时仅含一两个控制器组成的网络也必须 增加额外的现场服务器设备。而且，这种现场服务器通常是各个厂家自行生产， 缺乏不同品牌之间通用性，价格昂贵。实用新型内容有鉴于此，本实用新型的主要目的在于提供一种在远程监控现场同时完成 控制现场设备，与管理总线网络通讯功能的控制器。为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的
一种控制器，包含管理总线网络通讯的第一微处理器，其外围电路包含存储总线网络通讯管理程序源代码的闪速存储器Flash、存储总线网络通讯管理程 序运行中间变量的静态存储器SRAM、时钟晶振电路，所述控制器还包括RS485 端口和RS232端口，所述第一微处理器包括数据总线和地址总线、串口和时钟 引脚；所述第一微处理器的数据总线和地址总线均连接Flash和SRAM; 所述第一微处理器的时钟引脚连接时钟晶振电路；所述第一微处理器的串口上还分别连接有三个RS485端口和一个RS232端口 ，所述三个RS485端口分别连接人机界面、GSM调制解调器和RS485总线； 所述的RS232端口连接电话线调制解调器。所述时钟晶振电路为两个， 一个为控制器提供定时信号，另一个为第一微 处理器提供时钟脉冲信号。所述第一微处理器的外围电路还包括后备电源，所述第一微处理器的后备 电源引脚连接后备电源。所述控制器还包括第二微处理器，所述第二微处理器包括数据总线和地址 总线、多个输入输出I/0引脚、串口和时钟引脚；所述第二微处理器时钟引脚连接时钟晶振电路；所述第二微处理器后备电源引脚连接所述后备电源；所述第二微处理器的数据总线和地址总线均连接存储现场设备控制程序源 代码的Flash和存储现场设备控制程序运行中间变量的SRAM;所述第二微处理器的串口分别连接存储需备份设备运行历史数据的电可擦 除只读存储器EEPROM、至少一个A/D转换模块和至少两个RS485端口，其 中至少 一个RS485端口为RS485总线接入端口 。所述第二微处理器的i/o引脚连接至少一个锁存开关量信号的触发锁存器。所述第二微处理器连接的RS485端口 ，至少有一个是连接需通过RS485通 讯方式控制的现场设备的RS485端口。
所述第二微处理器至少一个i/o引脚是数字信号输入口。所述的微处理器为Rabbit 3000或者Rabbit 2000或者Rabbit 4000型号中的一种。所述微处理器的一个串口是编程接口。所述控制器还包括至少一个手动控制开关，所述触发锁存器的输出端连接 手动控制开关，控制信号经所述手动控制开关输出。 本实用新型控制器，具有以下优点1、 可釆用双微处理器设计， 一个微处理器负责管理总线网络通讯，完成整 个远程监控系统的通讯功能，另一个微处理器用于控制现场设备，即控制器能 够同时完成总线网络通讯管理和现场设备控制功能，而数据釆集的功能也能分 散到其他现场设备控制器中，合理的分配了整个监控系统资源。2、 采用多个RS485端口，可同时连接人机界面，GSM调制解调器和电话 线调制解调器，,直接通过GSM网络向远程维修人员发送报警信息，使得远程维 修人员能够及时地收到报警信息，拨号访问控制器，而不必由远程上位机端盲 目的拨号查看报警信息，大大降低了通讯的费用。3、 人机界面由RS485端口接入系统，可以选用任意的人机界面设备作为 现场查看的工具，大大增强了系统的通用性。4、 控制器能够对现场设备的数据独立存储，最大存储空间可达1MB。5、 当远程监控系统失灵时，可以通过手动控制开关强制操作现场设备，有 效的降低了系统风险。
图1为本实用新型电路结构框图；图2为本实用新型现场控制程序流程图；图3为本实用新型总线网络通讯管理程序流程图。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型作进一步的说明如图1所示，控制器包括管理总线网络通讯的1号微处理器和控制现场设 备的2号微处理器。所谓现场设备，是指现场被控制的各种制冷设备。所述微 处理器均选用Rabbit 3000型号微处理器，其具有20位的地址总线，8位的数 据总线，6个CM0S兼容的串口， 56路开关量I/0，时钟和后备电源等引脚。 其中，l号微处理器的数据总线和地址总线均连接l号Flash和l号SRAM， 1 号微处理器的4个串口分别连接3个RS485端口和RS232端口，预留一个串口， 作为载入总线网络通讯管理程序的编程接口。 1号Flash用于存储总线网络通讯 管理程序的源代码，1号SRAM用于存储1号微处理器运行时调用的Flash中 的源代码和总线网络通讯管理程序运行产生的中间变量。i号RS485端口连接人机界面(HMI， Human Machine Interface),现场维修人员可以通过HMI及时查 看现场设备的运行情况；2号RS485端口连接GSM调制解调器，现场设备出 现需要报警的情况，控制器可以由此向维修人员发送报警短信；3号RS485端 口是RS485总线接入端口， 1号微处理器通过此端口与各现场设备控制器及2 号微处理器通讯。RS232接口连接电话线调制解调器，连接电话线网络，远程 上位机通过拨号，可以访问控制器，查看现场设备的运行情况，或者及时对相 应的报警情况做出处理。1号微处理器与2号微处理器共用时钟晶振电路和后 备电源。时钟晶振电路有两个，频率为32KHz的为控制器提供定时信号，频率 为22.1MHz的为两个微处理器运行提供时钟脉冲信号。两个时钟晶振电路两端 分别接入各微处理器的相应的时钟引脚。另外，为了防止微处理器突然断电时 数据丟失，为微处理器配置了由锂电池构成的后备电源，后备电源两端分别连 接两个微处理器的后备电源引脚。2号微处理器的数据总线和地址总线均连接2号Flash和2号SRAM; 2号 微处理器的8路I/O引脚连接锁存开关量信号的触发锁存器；触发锁存器的输 出端连接有手动控制开关电路，数字信号(DO， Digital Output)经手动控制开关
输出，手动控制开关可强制控制信号输出；2号微处理器的4个串口分别连接电可擦除只读存储器EEPROM、数字/模拟信号转换模块(A/D, Analog/Digital) 和两个RS485端口，还有一个串口作为载入现场设备控制程序的编程接口； 2 号微处理器的6路1/0引脚用于接收现场设备传来的数字信号(DigitalInput)。 现场设备的控制设备传来的模拟信号(AI， Analog Input)，通过A/D转换模块后， 变成数字信号从串口输入2号微处理器。2号Flash用于存储现场设备控制程序 源代码，2号SRAM用于存储现场设备控制程序运行的中间变量，EEPROM用 于独立存储现场设备的需备份数据。在触发锁存器模块中，有两组电路，每组 电路可以输出8个数字信号，通过现场设备控制程序，可以选择电路组，这样， 就可以输出16个DO信号。4号RS485端口连接RS485总线，即同3号RS485 端口一样，使得两个微处理器可以通过RS485总线通讯，5号RS485端口连接 现场设备的控制设备，如变频器、电子膨胀阀等。另外，对于本实用新型的外围硬件来说，使用Rabbit2000或者Rabbit4000 也能够完成各项功能，只是不同型号的微处理器引脚和运行的速度略有差别。如图2所示现场设备控制程序开始，2号微处理器开始釆集现场设备的 数据，即AI和DI输入数据，在2号SRAM中执行现场设备控制程序，即2号 微处理器调用2号Flash中的现场设备控制程序源代码，并进行逻辑运算，将 釆集到的数据与预设监控参数比较，进行报警判断，如果釆集到的数据超出了 监控参数的设定值范围，需要报警，则生成报警信息。报警判断后将执行程序 逻辑后的输出结果通过5号RS485端口或DO输出口传递给相应的现场设备， 将釆集到的数据存储到EEPROM中，然后查看是否有1号微处理器的访问信息， 有，则接受访问，将报警信息通过4号RS485端口连接的RS485总线发送给1 号微处理器，并向1号微处理器反馈访问结果，返回数据釆集步骤；如果没有 1号微处理器的访问信息，则直接返回数据釆集，完成一个现场设备控制程序 周期。管理总线网络通讯的1号微处理器负责整个监控系统的通讯，包括所有的 终端控制器及控制现场设备的2号微处理器与远程设备的通讯，由于2号微处
理器的功能即相当于一个终端控制器，所以将独立的终端控制器与控制现场设 备的2号微处理器统称为现场设备控制设备。1号微处理器总线网络通讯管理程序流程如图3所示首先，査看远程上位机是否有访问现场控制器的信息，如果有，1号微处理器接受访问，根据此请求完成远程访问并将处理结果反馈 给远程上位机(即将来自远程上位机的命令转发给现场网络中相应的现场设备 控制设备，并将来自现场设备控制设备的反馈信息转发给远程上位机)。然后，1号微处理器再查看是否有HMI访问请求，如果有，l号微处理器接受访问， 根据此请求完成HMI访问(即将来自HMI的控制命令转发至相应的现场设备控 制设备，并将来自现场设备控制设备的处理结果反馈给HMI);继而，l号微处 理器根据Modbus协议轮询各现场设备控制设备，1号微处理器每次只查看一 台现场设备控制设备，其他的需要等待轮询。当1号微处理器轮询到某台现场 设备控制设备时，如果有报警信号，则将此报警信息存储在1号SRAM中，并 通过2号RS485端口连接的GSM调制解调器向维修人员发送报警短信。远程 维修人员收到报警信息后，可以通过远程上位机拨号访问控制器，如果维修人 员就在现场，则可以直接通过HMI访问控制器。如果该现场设备控制设备没 有报警，则直接返回远程上位机访问查询步骤，完成一次对现场设备的轮询。 周而复始，完成总线网络通讯管理的功能。各现场设备控制设备不断的釆集数据，判断报警并上传报警信息，1号微 处理器则不断的将报警信息发送给维修人员，维修人员收到报警信息后，通过 HMI或者远程上位机访问控制器，进而向各个现场设备控制设备发出命令，排 除故障；当然，维修人员也可以随时访问现场设备控制设备，查看现场设备运 行情况。本实用新型中，1号微处理器与2号微处理器之间以及控制器与现场设备 控制器，远程上位机，HMI之间均釆用Modbus协议通讯。完成整个远程监控系统的现场设备与远程上位机之间的通讯是控制器的一 项重要功能，即1号微处理器完成的功能。所以，控制器也可以不直接控制现 场设备，即将时钟晶振电路与后备电源电路独自使用，将2号微处理器及其连
接所有元件去掉。但是，当现场设备较少，只需要一两个现场设备控制器时， 本实用新型集成度较高，只需一个控制器就能够同时满足对现场设备控制和网络通讯的需要。另外，2号微处理器也可以不连接触发锁存器，直接连接手动 控制开关电路和数字量输出端子。手动控制开关有三个档自动、强制开和强 制关，对每个现场设备可以设置一个手动控制开关。当整个远程监控系统正常 运行时，手动控制开关处在自动档，当整个远程监控系统发生异常，不能正常 工作时，现场的工作人员可以根据需要，选择对现场设备的强制开或强制关操 作，通过人工控制，将机器异常带来的损失降低。当然，也可以去掉手动控制 开关，即触发锁存器直接输出数字控制信号，或者触发锁存器与手动控制开关 都不要，由2号微处理器直接输出数字控制信号。后备电源是为了防止数据意 外丢失，也可以不使用后备电源。以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型 的保护范围。
权利要求1.一种控制器，包含管理总线网络通讯的第一微处理器，其外围电路包含存储总线网络通讯管理程序源代码的闪速存储器Flash、存储总线网络通讯管理程序运行中间变量的静态存储器SRAM、时钟晶振电路，其特征在于所述控制器还包括RS485端口和RS232端口，所述第一微处理器包括数据总线和地址总线、串口和时钟引脚；所述第一微处理器的数据总线和地址总线均连接Flash和SRAM；所述第一微处理器的时钟引脚连接时钟晶振电路；所述第一微处理器的串口上还分别连接有三个RS485端口和一个RS232端口；所述三个RS485端口分别连接人机界面、GSM调制解调器和RS485总线；所述的RS232端口连接电话线调制解调器。
2. 根据权利要求1所述的控制器，其特征在于所述时钟晶振电路为两个, 一个为控制器提供定时信号，另 一个为第一微处理器提供时钟脉冲信号。
3. 根据权利要求2所述的控制器，其特征在于所述第一微处理器的外围 电路还包括后备电源，所述第一微处理器的后备电源引脚连接后备电源。
4. 根据权利要求3所述的控制器，其特征在于所述控制器还包括第二微 处理器，所述第二微处理器包括数据总线和地址总线、多个输入输出I/0引脚、 串口和时钟引脚；所述第二微处理器时钟引脚连接时钟晶振电路； 所述第二微处理器后备电源引脚连接所述后备电源； 所述第二微处理器的数据总线和地址总线均连接存储现场设备控制程序源 代码的Flash和存储现场设备控制程序运行中间变量的SRAM;所述第二微处理器的串口分别连接存储需备份设备运行历史数据的电可擦 除只读存储器EEPROM、至少一个A/D转换模块和至少两个RS485端口，其 中至少 一个RS485端口为RS485总线接入端口 。
5. 根据权利要求4所述的控制器，其特征在于所述第二微处理器的1/0引脚连接至少一个锁存开关量信号的触发锁存器。
6. 根据权利要求5所述的控制器，其特征在于所述第二微处理器连接的 RS485端口，至少有一个是连接需通过RS485通讯方式控制的现场设备的 RS485端口 。
7. 根据权利要求6所述的控制器，其特征在于所述第二微处理器至少一 个1/0引脚是数字信号输入口。
8. 根据权利要求7所述的控制器，其特征在于所述的微处理器为Rabbit 3000或者Rabbit 2000或者Rabbit 4000型号中的 一 种。
9. 根据权利要求8所述的控制器，其特征在于所述微处理器的一个串口 是编程接口。
10. 根据权利要求9所述的控制器，其特征在于所述控制器还包括至少 一个手动控制开关，所述触发锁存器的输出端连接手动控制开关，控制信号经 所述手动控制开关输出。
专利摘要本实用新型公开一种控制器，包含管理总线网络通讯的第一微处理器，其外围电路包含存储总线网络通讯管理程序源代码的闪速存储器Flash、存储总线网络通讯管理程序运行中间变量的静态存储器SRAM、时钟晶振电路和锂电池后备电源。所述控制器还包含控制现场设备的第二微处理器，存储需备份设备运行历史数据的电可擦除只读存储器EEPROM、以及手动控制开关。控制器能够同时完成总线网络通讯管理和现场设备控制功能，能够对现场设备的数据独立存储，增强了系统的集成度，同时降低了系统费用和风险。
文档编号G05B19/04GK201035365SQ20072000595
公开日2008年3月12日 申请日期2007年3月29日 优先权日2007年3月29日
发明者王忠伟 申请人:王忠伟