本實用新型涉及工業(yè)自動化測量控制領域，具體涉及一種四回路位式過程控制儀表。

背景技術：

目前，各類工業(yè)自動化測量控制儀表種類繁多、型號多樣。但是，測量的輸入信號種類范圍、控制輸出的可選擇方式較少，給儀表選型帶來不便；大多儀表顯示方式為數(shù)碼管、量程范圍-1999～9999，對于雙極性輸入信號顯示極為不直觀；人機交互界面單一，操作不方便，不利于實現(xiàn)集中管理和組態(tài)監(jiān)測。

技術實現(xiàn)要素：

針對以上問題，本實用新型提供了一種四回路位式過程控制儀表，四路輸入信號類型可以不同、支持多達26種常見工業(yè)信號類型輸入，可以與各類傳感器、變送器配合使用，四路輸出控制方式有繼電器控制、變送DA輸出和MODBUS通信可根據(jù)需要靈活選擇，而且輸出控制方式多樣可選、顯示方式為OLED更為直觀，人機交互有按鍵和通信兩種方式更加方便，可以有效解決技術背景中的問題。

為了實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用的技術方案如下：一種四回路位式過程控制儀表，包括接線端子，所述接線端子包括通訊公共端、接地端和電源，所述接線端子設有四路輸入端、四路輸出端、顯示界面和按鍵輸入端，所述四路輸入端輸入不同的信號，所述四路輸出端由通訊/繼電器、變送輸出/繼電器和兩個繼電器組成，所述顯示界面為OLED模塊、支持MODBUS RTU通信，所述四路輸入端內置輸入信號選擇電路，所述四路輸出端內置輸出方式選擇電路，所述繼電器內置繼電器輸出控制電路，還包括主控單片機和顯示單片機，所述主控單片機連接有信號放大運算、AD轉換電路、變送DA輸出電路和485通信電路、，所述顯示單片機連接有OLEB接口。

作為本實用新型一種優(yōu)選的技術方案，所述四路輸入端內置溫度傳感器，所述溫度傳感器的測量值可以切換三種單位。分別為攝氏度、華氏度和絕對溫度。

作為本實用新型一種優(yōu)選的技術方案，所述繼電器的輸出分為報警和設定值動作兩種方式、四路輸出端的四個通道單獨設置參數(shù)，變送輸出/繼電器的輸出可以指定任一輸入通道。

本實用新型的有益效果：

本實用新型不僅兼容26種常見工業(yè)輸入信號種類(熱電偶：K、S、R、T、E、J、B、N、WRe3-WRe25、Wre5-WRe26，熱電阻：PT100、Cu50，電阻：0～80Ω、0～400Ω，電流：0～20mA、4～20mA，電壓：0～20mV、0～100mV、-20～20mV、-100～100mV、0～1V、0～5V、1～5V、-5～5V、0～10V、-10～10V)、四路輸入信號可以不同，而且輸出控制方式多樣可選、顯示方式為OLED更為直觀，人機交互有按鍵和通信兩種方式更加方便。

附圖說明

圖1是本實用新型的端子接線圖。

圖2是輸入信號選擇電路原理圖。

圖3是信號放大運算及AD轉換電路原理圖。

圖4是主控單片機連接電路原理圖。

圖5是顯示單片機及OLED連接電路原理圖。

圖6是變送DA輸出電路原理圖。

圖7是485通信電路原理圖。

圖8是繼電器輸出控制電路原理圖。

圖9是三路和四路輸出方式選擇電路原理圖。

圖10是儀表的整體供電電路原理圖。

圖11是變送DA輸出和RS485通信的供電電路原理圖。

具體實施方式

為了使本實用新型的目的、技術方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。

如圖1所示，一種四回路位式過程控制儀表，包括接線端子，所述接線端子包括通訊公共端、接地端和電源，所述接線端子設有四路輸入端、四路輸出端、帶有顯示界面和按鍵輸入端，其特征是：所述四路輸入端的輸入不同的信號、所述四路輸出端有、通訊/繼電器、變送輸出/繼電器和兩個繼電器組成，所述顯示界面為OLED模塊、支持MODBUS RTU通信，所述四路輸入端內置輸入信號選擇電路，所述四路輸出端內置輸出方式選擇電路，所述繼電器內置繼電器輸出控制電路，還包括主控單片機和顯示單片機，所述主控單片機連接有信號放大運算、AD轉換電路、變送DA輸出電路和485通信電路、，所述顯示單片機連接有OLEB接口，所述四路輸入端內置溫度傳感器，所述溫度傳感器的測量值可以切換三種單位。分別為攝氏度、華氏度和絕對溫度，所述繼電器的輸出分為報警和設定值動作兩種方式、四路輸出端的四個通道單獨設置參數(shù)，變送輸出/繼電器的輸出可以指定任一輸入通道。

在圖1中，是端子接線說明，端子號(13～24)對應輸入信號，端子號(1～9)對應輸出，端子號(10～12)對應供電電源。

在圖2中，是四路輸入電路，輸入信號經(jīng)過低通濾波器后輸入到多路選擇開關(U2)，經(jīng)(U2)公共端(D)輸入到多路選擇開關(U3)的輸入端(S4)，(U3)的輸入端(S2)是電路的零電位輸入，(U3)的輸入端(S3)是熱電偶信號的冷端溫度測量輸入。(U3)的公共端(D)輸入到后續(xù)運算放大電路圖3中的(R5)端。

在圖3中，單片機根據(jù)輸入信號類型不同，控制(U4)智能選擇放大倍數(shù)，(U6)用于雙極性信號輸入的運算保證輸入到(U7)的電壓在(U7)的可承受范圍0-5V。(U8)是精密參考電壓芯片，提供(U7)參考電壓。(U7)的轉換結果通過引腳(5～7)以SPI通信方式傳送到圖4中的主控單片機(U2)，實現(xiàn)輸入信號采集。

在圖4中，(U2)是主控單片機，執(zhí)行數(shù)據(jù)采集、運算、輸出控制等功能，(S1～S4)部分是按鍵電路，(DY1)是電源指示燈，用于指示正常工作狀態(tài)和報警狀態(tài)，(RXD1)和(TXD1)是485通信指示燈，用于指示通信狀態(tài)。

在圖5中，(U1)是顯示單片機，專門用于控制OLED液晶的顯示，顯示內容由主控單片機以SPI通信方式發(fā)送給(U1)，(U1)根據(jù)顯示內容以SPI通信方式將數(shù)據(jù)發(fā)送給OLED模塊(P1)，(D1)是顯示單片機工作狀態(tài)指示燈，用于指示(U1)的工作狀態(tài)。

在圖6中，(U2～U4)實現(xiàn)輸出與主控MCU的光電隔離，(U1)部分產(chǎn)生精密參考5V供16位模數(shù)轉換芯片(U5)參考電壓，(U5)接收主控MCU數(shù)據(jù)將數(shù)字量轉換為模擬量輸出，(U6A)部分電路實現(xiàn)不同量程電壓輸出，(U6B)部分電路實現(xiàn)電壓轉換為電流輸出，(S1)硬件選擇變送輸出方式為電壓或者電流。

在圖7中，(U1)是RS485通信芯片，(U2)和(U3)實現(xiàn)通信到主控MCU的光電隔離。

在圖8中，(K1～K4)是控制繼電器，(U4～U7)實現(xiàn)主控MCU和繼電器回路的光電隔離。

在圖9中，(S1)和(S3)用于硬件選擇輸出四通道是繼電器輸出還是RS485通信，(S4)和(S5)用于硬件選擇輸出三通道是繼電器輸出還是變送DA輸出。

在圖10中，(P15)是專用的開關電源模塊，性能穩(wěn)定，輸入為220V/AC，輸出為隔離的24V和5V，用于整個電路供電。

在圖11中，(U4)是專用的隔離電源DC/DC模塊，輸入為24V，輸出為+15V和-15V，(IC2)為降壓模塊，產(chǎn)生5V。

具體的，四路輸入信號經(jīng)低通濾波器后輸入到模擬多路開關，由模擬開關的公共端輸入到后續(xù)放大處理運算電路，處理后信號輸入到22位的AD轉換芯片，再由單片機讀取轉換結果并運算處理、顯示測量結果、實現(xiàn)輸出控制功能。輸入、輸出、電源三端隔離，隔離電壓達2000V/AC/60S。

四路輸入信號經(jīng)過低通濾波電路后，輸入到多路選擇開關，由單片機自動切換輸入通道實現(xiàn)四路輸入信號的采集，單片機根據(jù)輸入信號類型自動選擇后續(xù)放大電路的倍數(shù)。根據(jù)運算結果和相關的參數(shù)配置，執(zhí)行不同的輸出方式并顯示。輸出方式有繼電器控制、變送DA輸出和MODBUS通信，其中繼電器動作方式分為報警和設定值動作兩種方式，報警狀態(tài)可定義為5種：上限報警、下限報警、上偏差報警、下偏差報警、偏差帶報警，四個通道的報警方式可以單獨設置，熱電偶和熱電阻信號有傳感器開路檢測電路、開路后有傳感器開路報警，設定值動作方式有回差參數(shù)設置、可以防止繼電器頻繁動作，通過延遲時間參數(shù)設置可以控制繼電器動作時間，四個通道的延遲時間可以單獨設置；變送DA輸出分為電壓和電流兩種類型，電壓型輸出范圍分為：0-5V、0-10V、1-5V、2-10V四種，電流型輸出范圍分為：0-20mA、0-10mA、4-20mA三種；MODBUS通信部分為RS485通信、MODBUS RTU協(xié)議。顯示部分為OLED，可顯示測量值的最大量程為-10000～10000(對于溫度信號，有三種單位可以設定：攝氏度、華氏度、絕對溫度)，并顯示相關工作報警狀態(tài)。人機交互有按鍵和MODBUS通信兩種方式，可以實現(xiàn)測量控制參數(shù)的修改，通信還可以讀取四路測量值、變送值、參數(shù)設置、報警狀態(tài)等。

本實用新型不僅兼容26種常見工業(yè)輸入信號種類(熱電偶：K、S、R、T、E、J、B、N、WRe3-WRe25、Wre5-WRe26，熱電阻：PT100、Cu50，電阻：0～80Ω、0～400Ω，電流：0～20mA、4～20mA，電壓：0～20mV、0～100mV、-20～20mV、-100～100mV、0～1V、0～5V、1～5V、-5～5V、0～10V、-10～10V)、四路輸入信號可以不同，而且輸出控制方式多樣可選、顯示方式為OLED更為直觀，人機交互有按鍵和通信兩種方式更加方便。

以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。