一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，属于工业控制技术领域。本发明专利技术所述传感器与测量电路相连接，测量电路与信号放大电路相连接，信号放大电路与A/D转换电路相连接，A/D转换电路与单片机控制单元相连接。所述的单片机控制单元分别与显示模块、按键电路、报警装置和启停开关相连接，报警装置与定时器相连接，定时器与继电器控制电路相连接，继电器控制电路与电磁阀相连接，电源分别与按键电路、电动机和电磁阀相连接。本发明专利技术适用于工业原料的智能混合控制，可实时监测原料的注入和混合时内部的温度值，通过内部原料的浓度实时控制阀门的开关，当装置内部温度处于危险界限时及时报警，并关闭装置。

An intelligent control system for industrial raw material mixing based on embedded CPS

The invention relates to an industrial raw material intelligent mixed real-time control device based on embedded CPS, which belongs to the technical field of industrial control. The sensor is connected with the measuring circuit, the measuring circuit is connected with the signal amplifying circuit, the signal amplifying circuit is connected with the A/D conversion circuit, and the A/D conversion circuit is connected with the singlechip control unit. Microcontroller of the control unit is respectively connected with the display module, keyboard circuit, alarm device and on-off switch is connected with the alarm device is connected with the timer, timer relay control circuit is connected with the relay control circuit is connected with the electromagnetic valve and the power supply are respectively connected with the key circuit, motor and solenoid valve. Intelligent hybrid control of the invention is suitable for industrial raw materials, raw materials can be real-time monitoring of injection and mixing internal temperature, switch concentration real-time control valve through the internal material, when the device internal temperature at risk limit alarm, and closing device.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，属于工业控制

技术介绍
随着社会的不断进步，工业智能化也在不断的发展和完善，由于工业事故的不可预测性，使得智能检测、控制、预防工业事故的发生变得更加的重要。因为无线传感器的成本低廉、能耗较低，使得其在各个领域进行数据监测、数据传输的应用较为广泛，例如：在野外可以通过传感器检测环境的质量，包括：温度，PM2.5等，工业上也有很多传感器的应用，例如：浓度传感器，比例传感器等。在工业原料进行混合时，很多设备不具备智能化的要求，一般都是设备旁边人为值守，根据混合的不同情况和阶段加入原料和控制装置。本专利技术由国家自然科学基金项目（61562051）、云南省应用基础研究计划重点项目（2014FA029）资助研究，主要在于探索CPS等实时嵌入式控制软件时序建模方法，解决离散逻辑控制与连续时间行为的关联转换的难题，为计算进程逻辑时间与物理进程物理时间的一致性提供理论依据。在此基础上，设计了一种基于嵌入式的工业原料智能混合实时控制装置，根据原料的比例进行智能注入控制，实时监测设备内部的温度和控制装置的启停，做到混合时的安全控制。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，以用于工业原料的智能混合控制，实时监测原料混合时装置内部的温度变化，当温度值处于危险边界时，智能关闭装置，停止原料的注入和混合，保证工业上的安全。本专利技术的技术方案是：一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，包括传感器1、测量电路2、信号放大电路3、A/D转换电路4、单片机控制单元5、显示模块6、报警装置7、定时器8、继电器控制电路9、电磁阀10、启停开关11、电动机12、按键电路13、电源14、原料进口Ⅰ15、报警灯16、扬声器17、排气口18、过滤网19、原料进口Ⅱ20、混合容器21、搅拌槽22、扇叶23、充电蓄电池24、原料出口25；所述传感器）包括比例传感器和温度传感器，报警装置7包括报警灯16和扬声器17；所述传感器1与测量电路2相连接，测量电路2与信号放大电路3相连接，信号放大电路3和A/D转换电路4相连接，A/D转换电路4与单片机控制单元5相连接，单片机控制单元5分别与显示模块6，报警装置7，启停开关11和按键电路13相连接；报警装置7与定时器8相连接，定时器8和启停开关11分别与继电器控制电路9相连接，继电器控制电路9与电磁阀10相连接；启停开关11与电动机12相连接，电源14分别与电磁阀10，电动机12，按键电路13相连接；所述混合容器21上端设有原料进口Ⅰ15、原料进口Ⅱ20、排气口18，排气口18中设有过滤网19，混合容器21下端设有原料出口25，混合容器21底部设有充电蓄电池24、电动机12，底部中间设有搅拌槽22，搅拌槽22中设有扇叶23，混合容器21上还设有报警灯16、扬声器17、启停开关11。所述信号放大电路3包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6，二极管D1、D2，放大器Op1、Op2、Op3、Op4；其中，二极管D1阴极与二极管D2的阳极连接，二极管D1阳极与二极管D2的阴极连接，电阻R1与电容C2串联与放大器Op1的正极连接，放大器Op1的负极接电阻R1，电压Vin由电阻R1的一端输入；电阻R2与电容C1并联且并接在放大器Op1的两端，Op1的输出端接放大器Op2的正极，Op2的负极接到自己的输出端与电阻R3串联，R3接到放大器Op3的负极，Op3的正极接电阻R4，且R4的另一端接地；电阻R5两端分别接到Op3的负极和输出端，Op3的输出端接到Op4的正极；电阻R6、R7、R8、R9串联，R6的一端接Op4的输出端，R9的一端接到Op4的负极；电容C4、C6串联与串联的电阻R8、R9并联，电容C5与电阻R10并联接到电容C4、C6的中间，电容C3一端接电阻R6，一端接Op4的负极，电压Vout由Op4输出端输出。所述单片机控制单元5包括：芯片AT89S52，电阻R11、R12，电容C7、C8、C9，晶振Y1，回复按键K1，所述的报警装置7包括：报警灯D3，电阻R13，三极管Q1，扬声器。其中，芯片AT89S52的18、19管脚分别与电容C7、C8相连接，晶振Y1接在电容C7、C8的中间，C7、C8的另一端接地；AT89S52的9号管脚与电容C9连接，电阻R11与按键K1串联并接到电容C9的两端，电容的另一端接5V等电势，电阻R12与电阻R11并联；芯片AT89S52的管脚1与电阻R13相连接，报警灯D3与电阻R13并联接到三极管Q1的基极，三极管Q1的集电极接扬声器的一端，三极管Q1的发射极接5V等电势。所述单片机控制单元5芯片为AT89S52，所述显示模块6包括：芯片LCD1602，排阻，所述按键电路13包括：电阻R14、R15、R16、R17、R18、R19、R20、R21，按键S1、S2、S3、S4、S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12、S13、S14、S15、S16；其中，芯片AT89S51管脚32、33、34、35、36、37、38、39分别与排阻的管脚9、8、7、6、5、4、3、2、1相连接，芯片LCD1602的管脚1、2、3短接接地，管脚4、5、6分别与芯片AT89S52的管脚21、22、23相连接，LCD1602的管脚7、8、9、10、11、12、13、14分别与AT89S52的管脚39、38、37、36、35、34、33、32相连接；按键S1、S2、S3、S4一端串联连接接到芯片AT89S52的10号管脚， S1、S5、S9、S13的另一端串联接到管脚17；按键S5、S6、S7、S8一端串联连接接到芯片AT89S52的11号管脚， S2、S6、S10、S14另一端串联连接16号管脚；按键S9、S10、S11、S12串联连接接到芯片AT89S52的12管脚， S3、S7、S11、S15另一端串联连接到15号管脚；按键S13、S14、S15、S16串联连接接到芯片AT89S52的13管脚， S4、S8、S12、S16另一端接到14号管脚；电阻R21、 R20 、R19、R18、R17、R16、R15、R14分别与管脚10、11、12、13、14、15、16、17相连接。所述电磁阀10包括：电磁阀驱动芯片L9349，电阻R22、R23、R24、R25，电容C10、C11，二极管D4，电磁阀T1、T2、T3、T4；其中，电阻R22、R23、R24、R25一端串联接+5V等电势，电阻R22、R23、R24、R25的另一端分别与芯片L9349的管脚3、8、13、18相连接，芯片L9349的管脚1、10、11、20短接接地；电容C10、C11的一端串联接在芯片L9349的5号管脚，并将二极管D4串接接到5号管脚；电磁阀T1、T2、T3、T4的一号管脚串联连接，T1、T2、T3、T4的2号管脚分别与芯片L9349的2、9、12、19号管脚连接。本专利技术的工作原理是：传感器中采用比例传感器和温度传感器结合作用，通过比例传感器控制各原料的注入比例，通过温度传感器实时监测设备内部的温度，当温度到达危本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，其特征在于包括：传感器（1）、测量电路（2）、信号放大电路（3）、A/D转换电路（4）、单片机控制单元（5）、显示模块（6）、报警装置（7）、定时器（8）、继电器控制电路（9）、电磁阀（10）、启停开关（11）、电动机（12）、按键电路（13）、电源（14）、原料进口Ⅰ（15）、报警灯（16）、扬声器（17）、排气口（18）、过滤网（19）、原料进口Ⅱ（20）、混合容器（21）、搅拌槽（22）、扇叶（23）、充电蓄电池（24）、原料出口（25）；所述传感器（1）包括比例传感器和温度传感器，报警装置（7）包括报警灯（16）和扬声器（17）；所述传感器（1）与测量电路（2）相连接，测量电路（2）与信号放大电路（3）相连接，信号放大电路（3）和A/D转换电路（4）相连接，A/D转换电路（4）与单片机控制单元（5）相连接，单片机控制单元（5）分别与显示模块（6），报警装置（7），启停开关（11）和按键电路（13）相连接；报警装置（7）与定时器（8）相连接，定时器（8）和启停开关（11）分别与继电器控制电路（9）相连接，继电器控制电路（9）与电磁阀（10）相连接；启停开关（11）与电动机（12）相连接，电源（14）分别与电磁阀（10），电动机（12），按键电路（13）相连接；所述混合容器（21）上端设有原料进口Ⅰ（15）、原料进口Ⅱ（20）、排气口（18），排气口（18）中设有过滤网（19），混合容器（21）下端设有原料出口（25），混合容器（21）底部设有充电蓄电池（24）、电动机（12），底部中间设有搅拌槽（22），搅拌槽（22）中设有扇叶（23），混合容器（21）上还设有报警灯（16）、扬声器（17）、启停开关（11）。...

【技术特征摘要】
1.一种基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，其特征在于包括：传感器（1）、测量电路（2）、信号放大电路（3）、A/D转换电路（4）、单片机控制单元（5）、显示模块（6）、报警装置（7）、定时器（8）、继电器控制电路（9）、电磁阀（10）、启停开关（11）、电动机（12）、按键电路（13）、电源（14）、原料进口Ⅰ（15）、报警灯（16）、扬声器（17）、排气口（18）、过滤网（19）、原料进口Ⅱ（20）、混合容器（21）、搅拌槽（22）、扇叶（23）、充电蓄电池（24）、原料出口（25）；所述传感器（1）包括比例传感器和温度传感器，报警装置（7）包括报警灯（16）和扬声器（17）；所述传感器（1）与测量电路（2）相连接，测量电路（2）与信号放大电路（3）相连接，信号放大电路（3）和A/D转换电路（4）相连接，A/D转换电路（4）与单片机控制单元（5）相连接，单片机控制单元（5）分别与显示模块（6），报警装置（7），启停开关（11）和按键电路（13）相连接；报警装置（7）与定时器（8）相连接，定时器（8）和启停开关（11）分别与继电器控制电路（9）相连接，继电器控制电路（9）与电磁阀（10）相连接；启停开关（11）与电动机（12）相连接，电源（14）分别与电磁阀（10），电动机（12），按键电路（13）相连接；所述混合容器（21）上端设有原料进口Ⅰ（15）、原料进口Ⅱ（20）、排气口（18），排气口（18）中设有过滤网（19），混合容器（21）下端设有原料出口（25），混合容器（21）底部设有充电蓄电池（24）、电动机（12），底部中间设有搅拌槽（22），搅拌槽（22）中设有扇叶（23），混合容器（21）上还设有报警灯（16）、扬声器（17）、启停开关（11）。2.根据权利要求1所述的基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，其特征在于：所述信号放大电路（3）包括：电阻R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7、R8、R9、R10，电容C1、C2、C3、C4、C5、C6，二极管D1、D2，放大器Op1、Op2、Op3、Op4；所述二极管D1阴极与二极管D2的阳极连接，二极管D1阳极与二极管D2的阴极连接，电阻R1与电容C2串联与放大器Op1的正极连接，放大器Op1的负极接电阻R1，电压Vin由电阻R1的一端输入；电阻R2与电容C1并联且并接在放大器Op1的两端，Op1的输出端接放大器Op2的正极，Op2的负极接到自己的输出端与电阻R3串联，R3接到放大器Op3的负极，Op3的正极接电阻R4，且R4的另一端接地；电阻R5两端分别接到Op3的负极和输出端，Op3的输出端接到Op4的正极；电阻R6、R7、R8、R9串联，R6的一端接Op4的输出端，R9的一端接到Op4的负极；电容C4、C6串联与串联的电阻R8、R9并联，电容C5与电阻R10并联接到电容C4、C6的中间，电容C3一端接电阻R6，一端接Op4的负极，电压Vout由Op4输出端输出。3.根据权利要求1所述的基于嵌入式CPS的工业原料智能混合实时控制装置，其特征在于：所述单片机控制单元（5）包括：芯片AT89S52...

【专利技术属性】
技术研发人员：张晶，杨笑锋，史舒鹏，范洪博，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：云南;53