本发明涉及电气自动化控制技术领域，尤其涉及一种电气自动化控制装置。
背景技术：
在电气设备自动化控制领域中，一般都使用plc(可编程逻辑控制器)对电气设备进行控制。plc具有抗干扰性强、使用灵活、运行速度快等优点，是一种通用性很强的控制器，适用于绝大多数的电气自动化控制场合。但是，对于单元电气自动化控制场合，plc存在成本过高的缺陷。针对这种情况，很多企业会自主研发控制系统，实现对电气设备的控制，但通常只能在特定场合使用，通用性不强。
技术实现要素：
针对上述现有技术的不足，本发明提供了一种电气自动化控制装置，有效解决现有控制系统通用性不强的技术问题。
为了实现上述目的，本发明通过以下技术方案实现：
一种电气自动化控制装置，包括：核心控制模块、io扩展模块及模拟量输入扩展模块；其中，核心控制模块用于控制io扩展模块和模拟量输入扩展模块；io扩展模块用于扩展数字量io接口；模拟量输入扩展模块用于扩展0～10v的模拟量数据输入接口；各模块之间通过can总线及硬件中断线复合的方式级联；且所述io扩展模块和模拟量输入扩展模块中配置有用于设置id的拨码开关，所述核心控制模块根据io扩展模块和模拟量输入扩展模块的id地址对相应模块进行控制。
进一步优选地，所述io扩展模块和模拟量输入扩展模块中均配置有用于设置id的4位拨码开关，所述核心控制模块最多可级联16个io扩展模块和模拟量输入扩展模块。
进一步优选地，所述核心控制模块包括第一处理单元、第一io单元、第一级联单元、以太网口单元、串口单元及存储单元，所述第一io单元、第一级联单元、以太网口单元、串口单元及存储单元分别与所述第一处理单元连接，其中，所述第一处理单元根据io扩展模块或模拟量输入扩展模块的id地址生成控制指令并发送相应模块及用于接收io扩展模块和模拟量输入扩展模块反馈的状态信息；所述第一io单元为光耦隔离输入输出接口；第一级联单元用于级联io扩展模块或模拟量输入扩展模块的接口；以太网口单元为标准的tcp或udp协议接口；串口单元为标准的rs232接口；存储单元用于保存掉电数据。
进一步优选地，所述io扩展模块包括第二处理单元、第二io单元、第二级联单元及第一id设置单元，所述第二io单元、第二级联单元及第一id设置单元分别与所述第二处理单元连接，其中，所述处理单元用于处理核心控制模块发送的控制指令及用于向核心控制模块反馈io扩展模块的当前状态，第二io单元为光耦隔离输入、继电器输出的接口；第二级联单元是用于连接前后级联模块的接口，第一id设置单元用于设置当前io扩展模块的id地址。
进一步优选地，所述模拟量输入扩展模块包括第三处理单元、模拟量输入单元、第三级联单元及第二id设置单元，所述模拟量输入单元、第三级联单元及第二id设置单元分别与所述第三处理单元连接，其中，所述第三处理单元用于处理核心控制模块发送的控制指令及用于向核心控制模块反馈模拟量输入扩展模块的当前状态；模拟量输入单元为由运放及mcu模数转换组成的模拟量输入接口；第三级联单元是用于连接前后级联模块的接口；第二id设置单元用于设置当前模拟量输入扩展模块的id地址。
本发明提供的电气自动化控制装置使用c语言进行编程，io扩展模块及模拟量输入扩展模块的程序已经固定，在使用中，用户只需要对核心控制模块进行编程即可对整套电气自动化控制装置进行操作，控制电气自动化控制装置接口的输入输出，能够满足一般电气设备的自动化控制。
附图说明
结合附图，并通过参考下面的详细描述，将会更容易地对本发明有更完整的理解并且更容易地理解其伴随的优点和特征，其中：
图1是本发明中电气自动化控制装置示意框图；
图2为本发明中核心控制模块的硬件框图；
图3为本发明中io扩展模块的硬件框图；
图4为本发明中模拟量输入模块的硬件框图；
图5为本发明一实例中应用场景示意图。
附图标记：
10-核心控制模块，20-io扩展模块，30-模拟量输入扩展模块，11-第一处理单元，12-第一io单元，13-第一级联单元，14-以太网口单元，15-串口单元，16-存储单元，21-第二处理单元，22-第二io单元，23-第二级联单元，24-第一id设置单元，31-第三处理单元，32-模拟量输入单元，33-第三级联单元，34-第二id设置单元。
具体实施方式
为使本发明的内容更加清楚易懂，以下结合说明书附图，对本发明的内容作进一步说明。当然本发明并不局限于该具体实施例，本领域内的技术人员所熟知的一般替换也涵盖在本发明的保护范围内。
如图1所示为本发明提供的电气自动化控制装置示意框图，从图中可以看出，该电气自动化控制装置中包括：核心控制模块10、io扩展模块20及模拟量输入扩展模块30，其中，核心控制模块是运算处理中心，负责运行用户编写的程序以及控制io扩展模块和模拟量输入扩展模块；io扩展模块用于扩展数字量io接口；模拟量输入扩展模块用于扩展0～10v的模拟量数据输入接口；各模块之间通过can总线及硬件中断线复合的方式级联。另外，io扩展模块和模拟量输入扩展模块中配置有用于设置id的拨码开关，核心控制模块根据io扩展模块和模拟量输入扩展模块的id地址对相应模块进行控制。
在工作之前，各扩展模块(io扩展模块20和模拟量输入扩展模块30)设置好自身的id地址并上报至核心控制模块10，以此，在工作过程中，核心控制模块10(通过can总线进行通信)通过id地址控制相应扩展模块动作。若扩展模块发生紧急事件，如急停事件、掉电事件等，扩展模块通过硬件中断线向核心模块发送紧急中断命令，同时通过can总线向核心控制模块10汇报事件类型。整个电气自动化控制装置使用c语言进行编程，io扩展模块20及模拟量输入扩展模块30的程序此前已经固定，因此，在使用中，用户只需要对核心控制模块10进行编程即可完成对整套电气自动化控制装置的操作，简单方便，通用性强。
在一实例中，io扩展模块和模拟量输入扩展模块具有4位拨码开关设置id，因此所述核心控制模块最多可级联16个io扩展模块和模拟量输入扩展模块，核心控制模块10根据io扩展模块和模拟量输入扩展模块的id地址对相应模块进行控制。
如图2所示，核心控制模块10包括第一处理单元11、第一io单元12、第一级联单元13、以太网口单元14、串口单元15及存储单元16，第一io单元12、第一级联单元13、以太网口单元14、串口单元15及存储单元16分别与第一处理单元11连接，其中，第一处理单元11根据io扩展模块20或模拟量输入扩展模块30的id地址生成控制指令并发送相应模块及用于接收io扩展模块20和模拟量输入扩展模块30反馈的状态信息；第一io单元12为光耦隔离输入输出接口；第一级联单元13用于级联io扩展模块20或模拟量输入扩展模块30的接口；以太网口单元14为标准的tcp或udp协议接口；串口单元15为标准的rs232接口；存储单元16用于保存掉电数据。
在一实例中，第一处理单元11由单片机stm32f103vet6实现，在运行中，管控第一io单元12、以太网口单元14、串口单元15、第一级联单元13及存储单元16，其中，第一io单元12用于实现io信号的输入输出，且输入输出均通过tlp281光耦隔离。以太网口单元14由w5500芯片实现，可以实现tcp协议客户端、tcp协议服务端以及udp协议通信。串口单元15由max3232芯片实现，通信形式为rs232，通信波特率可设置。第一级联单元13由tja1050芯片配和硬件中断线组成，用于级联io扩展模块20或模拟量输入扩展模块30的接口。存储单元16由m24c02芯片实现，用于存储需要掉电保持的数据。
如图3所示，io扩展模块20包括第二处理单元21、第二io单元22、第二级联单元23及第一id设置单元24，第二io单元22、第二级联单元23及第一id设置单元24分别与第二处理单元21连接，其中，处理单元用于处理核心控制模块10发送的控制指令及用于向核心控制模块10反馈io扩展模块20的当前状态，第二io单元22为光耦隔离输入、继电器输出的接口；第二级联单元23是用于连接前后级联模块的接口，第一id设置单元24用于设置当前io扩展模块20的id地址。
在一实例中，第二处理单元21由单片机stm32f103c8t6实现，在运行中，管控第二io单元22、第一id设置单元24及第二级联单元23。第二io单元22用于实现io信号的输入输出，其中，输入为tlp281光耦隔离、输出为继电器输出，输出的具体实现方法是：由uln2803adw芯片将第二处理单元21的信号放大，再将放大后的信号驱动hf49fd/005继电器输出。第一id设置单元24是由4位拨码开关实现，用于设置当前io扩展模块20的id号，核心控制模块10通过该id号控制该io扩展模块20。第二级联单元23由tja1050芯片配和硬件中断线组成，负责与核心控制模块10的通信。
如图4所示，模拟量输入扩展模块30包括第三处理单元31、模拟量输入单元32、第三级联单元33及第二id设置单元34，模拟量输入单元32、第三级联单元33及第二id设置单元34分别与第三处理单元31连接，其中，第三处理单元31用于处理核心控制模块10发送的控制指令及用于向核心控制模块10反馈模拟量输入扩展模块30的当前状态；模拟量输入单元32为由运放及mcu模数转换组成的模拟量输入接口；第三级联单元33是用于连接前后级联模块的接口；第二id设置单元34用于设置当前模拟量输入扩展模块30的id地址。
在一实例中，第三处理单元31由单片机stm32f103c8t6实现，在运行中，管控模拟量输入单元32、第二id设置单元34及第三级联单元33。模拟量输入单元32由ad620arz运算放大器进行信号转换后输入到第三处理单元31进行模数转换，ad620arz芯片所需的负电压由ne555芯片产生。第二id设置单元34由4位拨码开关实现，用于设置当前模拟量输入扩展模块30的id号，核心控制模块10通过该id号控制该模拟量输入扩展模块30。第三级联单元33由tja1050芯片配和硬件中断线组成，负责与核心控制模块10的通信。
如图5所示为一实例应用场景示意图，在该应用场景中，电气自动化控制装置输出端q0和q1分别用于控制小车前进和后退移动，且在小车移动方向上设置有前限位i1和后限位i2，信号分别输入电气自动化控制装置的i1和i2输入接口，启动开关接入电气自动化控制装置的i0输入接口。
工作流程为按下启动开关(输入接口i0＝1)，小车向右前进(电气自动化控制装置的输出端q0＝1，输出端q1＝0)，碰到前限位(输入接口i1＝1)后小车改变方向，向左后退(电气自动化控制装置的输出端q0＝0，输出端q1＝1)，碰到后限位(输入接口i2＝1)后停止(电气自动化控制装置的输出端q0＝0，输出端q1＝0)。
1.一种电气自动化控制装置，其特征在于，包括：核心控制模块、io扩展模块及模拟量输入扩展模块；其中，核心控制模块用于控制io扩展模块和模拟量输入扩展模块；io扩展模块用于扩展数字量io接口；模拟量输入扩展模块用于扩展0～10v的模拟量数据输入接口；各模块之间通过can总线及硬件中断线复合的方式级联；且所述io扩展模块和模拟量输入扩展模块中配置有用于设置id的拨码开关，所述核心控制模块根据io扩展模块和模拟量输入扩展模块的id地址对相应模块进行控制。
2.如权利要求1所述的电气自动化控制装置，其特征在于，所述io扩展模块和模拟量输入扩展模块中均配置有用于设置id的4位拨码开关，所述核心控制模块最多可级联16个io扩展模块和模拟量输入扩展模块。
3.如权利要求1或2所述的电气自动化控制装置，其特征在于，所述核心控制模块包括第一处理单元、第一io单元、第一级联单元、以太网口单元、串口单元及存储单元，所述第一io单元、第一级联单元、以太网口单元、串口单元及存储单元分别与所述第一处理单元连接，其中，所述第一处理单元根据io扩展模块或模拟量输入扩展模块的id地址生成控制指令并发送相应模块及用于接收io扩展模块和模拟量输入扩展模块反馈的状态信息；所述第一io单元为光耦隔离输入输出接口；第一级联单元用于级联io扩展模块或模拟量输入扩展模块的接口；以太网口单元为标准的tcp或udp协议接口；串口单元为标准的rs232接口；存储单元用于保存掉电数据。
4.如权利要求1或2所述的电气自动化控制装置，其特征在于，所述io扩展模块包括第二处理单元、第二io单元、第二级联单元及第一id设置单元，所述第二io单元、第二级联单元及第一id设置单元分别与所述第二处理单元连接，其中，所述处理单元用于处理核心控制模块发送的控制指令及用于向核心控制模块反馈io扩展模块的当前状态，第二io单元为光耦隔离输入、继电器输出的接口；第二级联单元是用于连接前后级联模块的接口，第一id设置单元用于设置当前io扩展模块的id地址。
5.如权利要求1或2所述的电气自动化控制装置，其特征在于，所述模拟量输入扩展模块包括第三处理单元、模拟量输入单元、第三级联单元及第二id设置单元，所述模拟量输入单元、第三级联单元及第二id设置单元分别与所述第三处理单元连接，其中，所述第三处理单元用于处理核心控制模块发送的控制指令及用于向核心控制模块反馈模拟量输入扩展模块的当前状态；模拟量输入单元为由运放及mcu模数转换组成的模拟量输入接口；第三级联单元是用于连接前后级联模块的接口；第二id设置单元用于设置当前模拟量输入扩展模块的id地址。
技术总结