专利名称：一种可减少控制线数目的工控装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及工业自动化控制技术，特别是一种可减少控制线数目的工业自动化控制装置。
背景技术：
现有的工业控制技术中，其控制模式通常较普遍，针对信号控制线而言，通常一条控制信号线只能实现一种控制功能，也就是说，如果要完成16种不同的控制功能，至少也需要选择一条18芯的控制电缆(其中两条线作为控制电源线)；另外，每增加一种功能，就必须要新增加一条控制线。
但是，就目前我国生产的多芯电缆而言，其线芯的分色、编号尚不完善，而有限的颜色分类又不能完全区分各种不同功能的控制信号线，也就是说，同种颜色的线芯必须另套编号，这样才能有效防止控制线芯接线错误。当控制信号线数目越多，线芯的分色、编号工作也就越复杂，而且控制线的布线工作也很繁杂。在设备使用和维修过程种，如果控制线芯出现多股脱落、编号(或标号)丢失或者鼠害(咬断线芯)等故障，将使修复工作(特别是在短时间内)显得非常困难。
发明内容
为了解决现有技术中多芯控制总线的缺陷，本实用新型提供一种可减少控制线数目的工控装置，其只需一条控制线即可实现多种控制功能，而且便于线芯分色、编号等工作。
本实用新型所采用的技术方案一种可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，包括信号调制器、信号解调器，且信号调制器通过控制线与信号解调器连接。
上述控制线的线芯包括电源线和控制信号线，且所述控制信号线为1条。
上述信号调制器包括编码器、串行接口，且编码器的输出端与串行接口连接。
上述信号解调器包括译码器、串行接口，且译码器的输入端与串行接口连接。
上述串行接口为9针串行接口。
本实用新型所述工控装置只需一条控制线芯，实际使用时只需一条三芯电缆(其中两条线作为控制电源线)即可实现多种控制功能，在本实用新型中，其最多可实现39＝19683种不同的控制功能，而且还可以根据实际需要扩展控制功能(但是控制线芯的数目不会因此增加)。
其优点为(1)该工控装置的控制电路比较简单，主要控制器件为编码器和译码器，无需使用单片机等复杂的控制器件，而且控制信号由软件系统完成，因此，其控制接口简单，且利用软件开发便于系统升级和功能增减；(2)该工控装置的控制线芯数目少，不仅便于线芯分色、编号等工作，而且可以降低线材的成本，目前我国生产的三芯电缆(其分色一般为红、黄、绿三色，且在工艺上无需另编记号)即可达到要求；(3)由于该工控装置的线芯数目减少，因此其布线工作相对简化，且有效避免线芯脱落、编号丢失或鼠害(咬断线芯)等故障，使维护和修复工作(特别是在短时间内)非常方便。
图1为本实用新型的结构示意图。
图2为本实用新型的信号流程图。
图3为本实用新型的编码信号示例图。
图4为本实用新型的信号调制器的电路原理图。
图5为本实用新型的信号解调器的电路原理图。
具体实施方式
如图1所示，一种可减少控制线数目的工控装置，包括信号调制器1、信号解调器2和控制线3，信号调制器1的输出接口经控制线3与信号解调器2的输入接口连接，其中，控制线3为三芯电缆(包括两条电源线和一条控制信号线)，按照国产电缆的分色标准，可以将上述控制线3的三条线芯分别标记为不同颜色(红、黄、绿色)，以便区分辨认。实际使用时，该工控装置的信号调制器1的输入端与控制计算机4连接，信号解调器2的输出端与执行机构5连接，其控制信号的流程如图2所示由控制计算机4(电脑主机)发出的控制信号经调制器1编码、调制，生成一调制信号，该调制信号经控制线3发送至解调器2，由解调器将上述调制信号解调、译码，得到原控制信号，并控制执行机构5实现相应的控制功能。由图2可知，该系统还具有信号采样装置，在此不再详细说明。
以下将通过具体实施例介绍本实用新型所述工控装置的工作原理，该实施例采用上述工控装置实现一种医疗器械(体外冲击波碎石机)的各项控制功能，其控制电路如图4、5所示。
如图4所示为本实用新型的信号调制器的电路原理图，信号调制器1主要由编码器(本实施例中选用MC145026)及其外围电路组成。其中，编码器MC145026的A1/D1～A9/D9是地址/数据位输入端，由控制计算机软件编码设定，可接高电平“1”、低电平“0”或者“开路”三种状态。因此，最多可产生39＝19683种不重复的编码。数据(调制信号)从DATA-O(引脚15)端串行输出，每一位数据采用两个数字脉冲来表示两个连续的宽脉冲表示“1”，两个连续的窄脉冲表示“0”，一宽一窄表示“开路”，如图3所示的调制编码信号序列即可表示“0001”。编码器的RS端、CTC端和RTC端(第11、12、13引脚)外接阻容元件，决定其内部时钟振荡频率。第14脚的TE是发送端，当TE端为低电平时，开始发送数据；TE端为开路时，停止发送数据，且在MC145026内部有一上拉电阻使其输出保持为高电平，编码器完全禁止，时钟振荡器停止振荡，IC功耗降至最低，静态电流仅有零点几个微安，故无须加设电源开关。
如图5所示为本实用新型的信号解调器的电路原理图，信号解调器2主要由译码器(本实施例中选用MC145027)及其外围电路组成。其中，译码器MC145027有A1～A5五位地址端，当其与编码器MC145026中的A1/D1～A5/D5设置状态相同时，VT(引脚11)端即变为高电平，指示数据发送有效，而把编码器中的A6/D6～A9/D9作为数据从D6～D9端输出。需说明的是，编码器MC145026和译码器MC145027配对使用时，编码器MC145026的地址位A1/D1～A5/D5可以编为三个状态，而数据位只能编成0、1两种状态，若数据位编为开路，则在译码器MC145027中被自动译成1。
本实用新型的控制原理为本实施例中，体外冲击波碎石机的功能设计编码已经由计算机软件完成，并由四条数据线输出，编制为16种不同的控制功能。当控制台显示屏的软件操作界面上有相应的功能键按下时，经软件系统运行后，生成的控制信号(0000～1111)由计算机I/O口输出至信号调制器1的接口11(接引脚3、4、10、11)。C1、C2、C3、C4为防高频干扰傍路电容，R1、R2、R3、R4为高电位钳位电阻，LED1、LED2、LED3、LED4为4数据线数据指示灯(发光二极管)，R12、R13、R14、R15指示灯的限流电阻。计算机输出0000时(即输出低电位)，LED1、LED2、LED3、LED4指示灯全亮，计算机输出1111时(即输出高电位)，LED1、LED2、LED3、LED4指示灯全灭。编码信号0000～1111经反相器集成电路CD4069(非门电路)反相后输入至编码器MC145026的A6/D6～A9/D9端(引脚6、7、9、10)，经调制的调制信号由输出端DATA-O(引脚15)输出。二极管D1、D2、D3、D4，以及电阻R28、R29、R30、R31组成高电位钳位电路，确保反相器CD4069(非端)输出低电位，从而保证调制信号的有效输出。电阻R26、R27和电容C14是MC145026波特率的阻容振荡回路，MC145026未用的数据线A1/D1～A5/D5(引脚1～5)固定为高电位1。
上述调制信号由编码器MC145026的DATA-O端输出至接口J2的第8引脚，再经控制线3发送至信号解调器2的接口S2(接引脚7)，然后输入至译码器MC145027的DATA-in端(引脚9)。译码器MC145027根据接收的调制信号还原为0000～1111控制信号，并经D6～D9(引脚12、13、14、15)输出至4/16译码分配器CD4514的D1～D4端，CD4514对接收到的数据信号作出分析后在输出端S0～S15(引脚4～11、13～20)对应输出功能控制信号(高电平1)，控制信号经三极管驱动电路与接口S1连接。上述控制信号、译码信号及对应的控制功能见下页列表所示。
在上述调制器的控制电路中，接口J3连接控制高压柜，J4为心电同步接口(数据采样器接口)，解调器的控制电路中，接口S3连接深度跟踪器，对此不再作详细说明。
控制信号、译码信号及对应控制功能列表
权利要求1.一种可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，包括信号调制器、信号解调器，且信号调制器通过控制线与信号解调器连接。
2.根据权利要求1所述的可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，所述控制线的线芯包括电源线和控制信号线。
3.根据权利要求2所述的可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，所述控制信号线为1条。
4.根据权利要求1所述的可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，所述信号调制器包括编码器、串行接口，且编码器的输出端与串行接口连接。
5.根据权利要求1所述的可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，所述信号解调器包括译码器、串行接口，且译码器的输入端与串行接口连接。
6.根据权利要求4或5所述的可减少控制线数目的工控装置，其特征在于，所述串行接口为9针串行接口。
专利摘要本实用新型公开了一种可减少控制线数目的工控装置，包括信号调制器、信号解调器，信号调制器通过控制线与信号解调器连接；所述控制线的线芯包括电源线和控制信号线，且控制信号线为1条。该工控装置控制电路简单，只需使用一条三芯电缆即可实现多种控制功能，不仅便于线芯分色、编号等工作，而且可以降低线材的成本，使其布线工作相对简化，有效避免线芯脱落、编号丢失或因鼠害咬断线芯等故障，维护和修复工作非常方便。
文档编号G08C19/16GK2793838SQ20052005834
公开日2006年7月5日 申请日期2005年5月19日 优先权日2005年5月19日
发明者郑华生 申请人:郑华生