专利名称：基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器的制作方法
技术领域：
本发明属于工业生产控制领域，尤其涉及基于无线传感器网络的用于变 位机系统的受控器。
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在传统的工业应用中，数百米以内的短距离控制通过线缆的有线方式实 现控制端的信号传递，需要大量复杂的布线，增加成本的同时带来了安全隐 患且不易维护。而GSM (Global System for Mobile Communications,全球
移动通信系统)等传统中低频无线通信技术虽然适合长距离的通信领域，但 是成本高、抗干扰性差，用于工业现场控制时，极容易受到工业现场的中低 频段的电磁波的干扰，故中低频通信技术不适合工业领域的无线控制应用。 另外，若单纯使用无线传感器网络技术，在某些特定环境，比如被厚金属板 隔断的区域，无线信号难以穿过，控制端和受控器之间无法通信。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种基于无线传感器网络的用于变位 机系统的受控器，既能工作于无线通信方式，又能工作于有线的串口通信方 式，在特定环境也能和控制端进行正常通信，并且切换方便。
本发明的技术方案是基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控 器，包括控制模块1和与之相连的射频收发模块2、电源模块3、继电器驱
动模块4和串口通信模块5，以及和串口通信模块相连的变频器模块6，所 述控制模块l上还连接有能和控制端进行有线通信的串口 7，所述控制模块 1控制射频收发模块2发送和接收无线射频信号，受控器和控制端之间的通 信模式可以为无线网络通信模式或有线串口通信模式。
本发明的更详细的技术方案是
所述受控器对变位机有两种控制方式，包括继电器控制方式和变频器控 制方式。
所述控制模块1包括处理器芯片MC13213。 所述射频收发模块2采用无线射频芯片CC2590。 所述串口通信模块5采用芯片754LBC184。 所述变频器模块6采用CHF100 1R5G型号的变频器。
3本发明的优点是
1. 可以用于无线网络传输控制信号，不依靠线缆通信，省去了大量复 杂的布线，节约了成本，工业生产现场更整洁，减少了安全隐患和不稳定因 素；
2. 无线射频模块发送和接收2.4GHz的射频信号，不会受到工业现场 的中低频段的电磁波干扰，具有很强的抗干扰性；
3. 对于受控器无法通过无线信号和控制端进行通信的特殊区域，采用 有线的串口通信方式，通过自由切换工作方式来实现控制。
下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述
图1是本发明的受控器实施例的结构框图2是本发明的受控器实施例的控制模块的连接示意图3是本发明的受控器实施例的射频收发模块的连接示意图4是本发明的受控器实施例的继电器驱动模块的示意图5是本发明的受控器实施例的串口通信模块的示意图6是本发明的受控器实施例的变频器模块的示意图7是本发明的受控器实施例的电源模块的示意图8是本发明的受控器实施例的工作流程图。
其中l控制模块；2射频收发模块；3电源模块；4继电器驱动模块； 5串口通信模块；6变频器模块；7连接控制端的串口。
具体实施例方式
实施例本实施例的基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器结 构如图1所示，包括控制模块1和与之相连的射频收发模块2、电源模块3、 继电器驱动模块4和串口通信模块5，以及和串口通信模块相连的变频器模 块6，所述控制模块上还连接有能和控制端进行有线通信的串口 7，所述射 频收发模块2发送和接收2.4GHz的射频信号。电源模块3给控制模块1提 供稳定的工作电源。
所述受控器和控制端之间的通信模式包括无线网络通信模式和有线串 口通信模式两种，控制端选择无线发射时，会发送控制信号给受控端，使受 控端采用无线网络通信模式，控制端选择有线通信时，受控端采用有线串口
4通信模式。在无线网络通信模式下，通过射频收发模块2接收控制端发来的 射频控制信号，或在有线模式下通过TTL串口与控制端进行通信接收命令。 然后由控制模块1对信号的数据包进行处理，输出继电器控制信号给继电器 驱动模块4或者通过串口通信模块5发送至变频器模块6。
如图2所示，本实施例中的控制模块1采用飞思卡尔公司的处理器芯片 MC13213，其中PA—CTRL、 HGM和CT—Bias是控制模块1给射频收发模 块2的控制信号，RFIN一P和RFIN—M是与射频收发模块2的射频传输信号， OUT0 OUT3是MC13213向继电器驱动模块4的输出控制信号，TXD1和 RXD1是与控制端进行串口传输模式时的接口数据信号；TXD2、RXD2、PTC4 和PTC5是与串口通信模块5的接口信号，其中，TXD2和RXD2是数据信 号，PTC4和PTC5是控制信号。
如图3所示，本实施例的射频收发模块2采用芯片CC2590，其中 PA—CTRL、 HGM、 CT—Bias是CC2590的控制信号，由控制模块提供控制 信号。RFIN—P、 RFIN_M是与MC13213进行射频传输的信号接口。 ANT 与外部天线连接，发送和接收2.4GHz无线射频信号。
如图4所示，本实施例的继电器驱动模块4采用三极管驱动，继电器选 用型号VERT73-S-1C，继电器的1、 2脚为线圈两端，3、 4脚为常开组开关。 当由控制模块1输出的继电器使能信号OUT0 OUT3为开启命令时(高电 平)继电器的第3脚COM和第4脚OUT导通，即常开开关闭合，控制变 位机运作。OUT0 OUT3可分别对应4种变位机控制功能，比如下降、上 升、下翻、上翻或者其它，继电器的开关直接控制变位机的运作。
如图5所示，串口通信模块5采用485芯片75LBC184，将TT L电平转 换成485串口信号。RXD2、 TXD2是从控制模块1输出的TTL电平信号； PTC4和PTC5是从控制模块l输出的75LBC184的控制信号。PTC4和PTC5 两者同时为高电平信号时，输出485信号A，反之，接收485信号B。 A和 B是75LBC184与变频器模块6的通信接口 。
如图6所示，本实施例的变频器模块6采用英威腾的CHF100—1R5G型 号的变频器，和75LBC184的通信接口 A和B， A从75LBC184输入信号， B向75LBC184输出信号；输出端子R、 S、 T是输出的三相电机信号，与变 位机相连。串口通信模块5与变频器模块6之间的串口通讯基于国际标准的
5ModBus通讯协议。通过变频器可以实现对变位机的控制包括急停、加速，
减速，正转，反转等控制操作。
如图7所示，电源模块3采用电源芯片LM2576,该芯片可将7.0V-40V 的电压转换成3.3V、 5V、 12V、 15V。本系统利用LM2576将12V电源转换 成5V工作电压(VCC5)，使用该模块能得到稳定的工作电压，而不会遇到 一上电欠压的情况。
本实施例的更具体的连接方式是控制模块MC13213的第20和21脚 输出TXD1和RXD1用于和控制端进行有线串口通信；48 51脚输出 OUT0 OUT3接继电器驱动模块的输入；第34、 43和44脚分别输出 CT—Bias、 HGM、和PA—CTRL给射频收发模块CC2590的第3、 7和5 (6) 脚；控制模块MC13213的第36脚输出信号RFIn一P和第35脚输入信号 RFIn_M分别通过一个电感接CC2590的第2脚RF—N和第4脚RF—P。 CC2590的第2和第4脚之间还串联有一个电容；ll脚ANT通过电感、电 容组成的匹配电路外接天线。串口通信模块5的75LBC184的第1到第4脚 RXD2、 PTC4、 PTC5和TXD2分别连接控制模块MC13213的第13、 16、 17和12脚，第6脚输出A信号给变频器模块，第7脚从变频器模块输入B 信号。
本实施例的受控器的工作流程如图8所示，上电后进行一系列的初始 化，首先判断受控器的接收模式是无线网络通信模式和有线串口通信模式， 然后分别进入侦听模式，循环侦听是否收到数据，在无线网络通信模式下， 通过射频收发模块2接收无线数据，在有线模式下通过TTL串口与控制端 进行通信接收数据。若侦听到数据，判断数据是否正确并给控制端回复信息， 正确的回复确认帧，错误的回复否认帧，在无线网络通信模式下，通过射频 收发模块2发送射频信号，在有线串口通信模式下，通过串口有线传输给控 制端，然后再根据需要，选择变位机的控制模式，继电器控制方式控制或是 变频器控制方式，通过控制模块直接发送控制信号给继电器驱动模块，或者 是控制模块通过串口通信模块控制变频器模块工作。
以上所述，仅为本发明的优选实施例，并不能以此限定本发明实施的范 围，凡依本发明权利要求及说明书内容所作的简单的变换，皆应仍属于本发 明覆盖的保护范围。
权利要求
1.一种基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，包括控制模块(1)和与之相连的射频收发模块(2)、电源模块(3)、继电器驱动模块(4)和串口通信模块(5)，以及和串口通信模块相连的变频器模块(6)，其特征在于所述控制模块(1)上还连接有能和控制端进行有线通信的串口(7)，所述控制模块(1)控制射频收发模块(2)发送和接收无线射频信号，受控器和控制端之间的通信模式可以为无线网络通信模式或有线串口通信模式。
2. 根据权利要求1中所述基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，其特征在于所述受控器对变位机有两种控制方式，包括继电器控制方式和变频器控制方式。
3. 根据权利要求1中所述基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，其特征在于所述控制模块(1)包括处理器芯片MC13213。
4. 根据权利要求1中所述基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，其特征在于所述射频收发模块(2)采用无线射频芯片CC2590。
5. 根据权利要求1中所述基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，其特征在于所述串口通信模块(5)采用芯片754LBC184。
6. 根据权利要求1中所述基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，其特征在于所述变频器模块(6)采用CHF100—1R5G型号的变频器。
全文摘要
本发明公开了一种基于无线传感器网络的用于变位机系统的受控器，包括控制模块和与之相连的射频收发模块、电源模块、继电器驱动模块和串口通信模块，以及和串口通信模块相连的变频器模块，所述控制模块上还连接有能和控制端进行有线通信的串口，所述受控器和控制端之间的通信模式包括无线网络通信模式和有线串口通信模式两种。所述受控器对变位机有两种控制方式，包括继电器控制方式和变频器控制方式。本发明不易受到工业现场的中低频段的电磁波的干扰，抗干扰性强、可靠性高，既能工作于无线通信方式，又能工作于有线的串口通信方式，在特定环境也能和控制端进行正常通信，并且切换方便。
文档编号G05B19/02GK101655693SQ20091014499
公开日2010年2月24日 申请日期2009年9月15日 优先权日2009年9月15日
发明者晨 方, 琳 陈 申请人:苏州博联科技有限公司