基于PLC的智能温度控制器的研究

基于ＰＬＣ的智能温度控制器的研究

劳凯峰，周　铭，肖　萍，何　辉

（）国网绍兴供电公司，浙江绍兴３１２０００

摘　要：文章对基于ＰＬＣ的智能温度控制器的设计原理、硬件系统结构进行介绍，对走线布局以及相关注意事项进

行了研究，在今后的工作过程中，具有实际借鉴意义。

关键词：智能温度控制器；硬件系统；设计原理

DOI:10.19768/j.cnki.dgjs.2019.14.002

ＲｅｓｅａｒｃｈｏｎＩｎｔｅｌｌｉｅｎｔＴｅｍｅｒａｔｕｒｅＣｏｎｔｒｏｌｌｅｒＢａｓｅｄｏｎＰＬＣ　　　　　　　ｇｐ

，，，ＨＥ　ＬＡＯ　ＫａｉｆｅｎＺＨＯＵ　ＭｉｎＸＩＡＯＰｉｎＨｕｉ　ｇｇｇ

（，）ＳｔａｔｅＧｒｉｄＳｈａｏｘｉｎＰｏｗｅｒＳｕｌＣｏｍａｎＳｈａｏｘｉｎ３１２０００，Ｃｈｉｎａ　　　ｇｐｐｙｐｙｇ　　　

：ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓｔｈｅｄｅｓｉｎａｎｄｈａｒｄｗａｒｅｓｓｔｅｍｓｔｒｕｃｔｕｒｅｏｆｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒａｅｒｒｉｎｃｉｌｅ　　　　　　　　　　　　　ｇｙｇｐｐｐｐｐ

，ｂａｓｅｄｏｉｎｔｓｒａｃｔｉｃａｌｏｎＰＬＣ，ａｎｄｓｔｕｄｉｅｓｔｈｅｒｏｕｔｉｎｌａｏｕｔａｎｄｒｅｌａｔｅｄｆｏｒａｔｔｅｎｔｉｏｎｗｈｉｃｈｈａｓｒｅｆｅｒｅｎｃｅｓｉｎｉｆｉｃａｎｃｅｉｎ　　　　　　　　　　　　　　　ｐｐｇｙｇ　ｔｈｅｒｏｃｅｓｓ．ｆｕｔｕｒｅｗｏｒｋｉｎ　　ｐｇ　

：；Ｋｅｗｏｒｄｓｉｎｔｅｌｌｉｅｎｔｔｅｍｅｒａｔｕｒｅｃｏｎｔｒｏｌｌｅｒｈａｒｄｗａｒｅｓｓｔｅｍ；ｄｅｓｉｎｒｉｎｃｉｌｅ　　　　ｇｐｙｇｐｐｙ　

０引言

国网绍兴供电公司的基于ＰＬＣ的智能温度控制器

（简称智能温控器）的主要作用是对变电站五小箱环境温度、湿度进行采集，可采用手动和自动模式对加热器及除湿器的停止和运行进行控制，还可以通过蓝牙ＢＬＥ４．１进行短距离的无线通信传输。当巡检人员检查时，不用打开五小箱，只要在手机软件上就能对箱内设备运行状态以及环境参数进行查看。

环境中，受周边电磁环境和供电环境影响较大。另外，巡检人员手持手机进入现场打开该设备系统软件进行巡检，通常会受到现场多个不确定因素的影响，特别是容易受到一些雨水天气、室外低温情况、电磁干扰以及高压因素的影响。

３智能温控器产品工艺设计

３．１单板命名

智能温控器上下板利用双排插座进行连接，智能温控器的上板（ＨＷ０９３Ｃ１ＣＰＣＢＶ０．００）包括：ＣＰＵ集中控－－制系统，ＯＬＥＤ按键显示、锂电池的充放电、电源管理、检测解锁和开锁状态、ＲＦＩＤ读码以及控制电路等系统。智能温控器下板（ＨＷ０９３Ｃ２ＣＰＣＢＶ０．００）包括：语音－－通信系统，状态检测锁、验电锁以及电气锁电路。

１智能温控器硬件系统概述

该智能温控器ＣＰＵ为ＭＳＰ４３０Ｆ２４１８１６位单片机，　

，人机交互为便于存储数据增加了外接３２ＭＢｉｔＳＰＩＦｌａｓｈ　　界面主要采用１．５ｉｎｃｈ的ＯＬＥＤ屏幕和可操作的多项功能按键。该温控器具有蓝牙通信、对除湿器和加热器状态进行检测等功能。另外，为实现不开箱的巡检工作，该产品在无线通信方案设计上，考虑到蓝牙近距离通信的优势，选择在蓝牙ＢＬＥ４．１无线技术的基础上进行智能温控器的开发。而五小箱在巡检系统的构成上则是以手机ＡＰＰ软

件作为巡检终端，利用智能温控器对箱内信息进行采集，以及对设备运行进行控制，服务器主要作用是对巡检业务信息进行存储。利用智能温控器在无需开箱的情况下进行巡检工作，不仅使人身安全得以保障，对设备稳定运行也

１］

。起到了极大的促进作用［

３．２ＰＣＢ设计　

在该智能温控器的Ｐ印制电路板）层数设计上，ＣＢ（上下板均选用板厚为１．２ｍｍ、３５μｍ基铜厚度的四层板。

）（智能温控器上板顶层：用于设置Ｃ１ＰＵ控制系统、按键、ＯＬＥＤ显示屏，以及读头接口等，走ＣＰＵ接口控制信号线，通过ＯＬＥＤ屏通信线路。部分信号线不得已才在电源层通过，因此在设计时应对钥匙上板ＶＣＣ层的响

应速度、导电以及完整性等方面的质量进行保证。地层是为保障钥匙抗干扰性以及可靠性而设置的，设置时须保证地平面的完整性，关键信号采取就近接地的方法。底层主要用于放置电源ＶＣＣ电路、ＲＦＩＤ升压电路、开锁状态检测系统、ＯＬＥＤ显示屏电源电路、外围相关器件以及上下板连接座等。

）（智能温控器下板顶层：放置控制继电器、蓝牙模２

２智能温控器产品运行环境

该智能温控器主要运用在变电站室外五小箱内的强电

收稿日期：２０１９１３－０－１

４　

自动控制　电工技术

块、ＺｉＢｅｅ模块以及电气锁部分电路等。电源层能够保证ｇＶＣＣ层的响应速度、完整性以及导电能力。地层和上板一致。底层主要用于放置电气锁部分电路、语音系统、外围相关器件以及隔离光耦等

［２］

定的散热距离，避免热辐射对其他元件电路运行造成影响。在走线布局方面应优先考虑高电压器件的布局位置，确保高电压信号在电路板以及机械内部的走线距离达到最短，同时还应注意同其他电路保持安全距离。另外，无线射频的位置须远离主控制单元。

（）注意事项。４

应对ＰＣＢ进行合理的布局、对分布参数进行合理的控制、对地平面进行合理的设计，以减小环路面积，还要注意ＰＣＢ阻抗的匹配程度、对不同信号线做好隔离、对回路

３］

。回流线路进行合理的布局，以减少阻抗［

。

３．３ＰＣＢ走线布局　

在智能温控器设计过程中，进行ＰＣＢ的布局对整个产品正常运行起到关键性的作用，科学、合理地布局ＰＣＢ走线，能够使该产品ＥＭＣ性能得到有效提升。

）（智能温控器上板布线设计。１

按键及ＯＬＥＤ显示屏合理布局于上板顶层；将数字处

理和电路射频部分分隔开来；读码部分设置在上板的上沿部位，同时与其他电路之间进行隔离；其他升压电路、电源管理布局均采用模块化的方式，分压电阻采取就近原则避免干扰。

）（智能温控器下板布线设计。２

ＵＳＢ接口位置的静电保护方面，应采取ＴＶＳ就近的

原则，同时注意ＺｉＢｅｅ模块天线位置，不能进行布线。五ｇ防电路在强弱上主要是利用光耦进行隔离，因此在光耦附近应避免走线。对于通过弱信号来对强信号进行控制的继电器也应做好隔离措施。考虑到语音系统对电源瞬时供电方面的需求较高，在进行喇叭连线时，该部分应避免其他布线的干扰。

（）总体走线布局情况。３

对器件以及各单元之间按照功能进行区域划分，上、下接电阻可靠近主控制区域进行布置。对于发热严重以及强大电流的电路而言，在进行布局时应与其他单元保持一（上接第３页）

３．４可靠性方案设计

接口器件的保护设计方面，应对状态检测锁在到位检测及输入电压、Ｍｉｎｉｕｓｂ接口的信号输入处进行ＴＶＳ保－护设计，以对静电及浪涌等干扰方面起到一定的保护作用。安规设计方面：在电源较多的情况下，则可以将电源层分割，小于１２Ｖ应间隔１５ｍｉｌ以上，大于１２Ｖ应间隔５０ｍｉｌ以上。

参考文献

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［］湖南电气职业技术学院．一种基于Ｐ３ＬＣ控制的智能温室控

［制装置：中国，ＣＮ２０１７２０７３１３０１．０Ｐ］．２０１７１２１２．－－４结语

本文在研究ＩＥＣ６１１３１３标准和ＰＬＣｏｅｎ运动控制规－ｐ范的基础上，基于德国ＰｈｏｅｎｉｘＣｏｎｔａｃｔＳｏｆｔｗａｒｅ的软件平　　台，开发符合ＰＬＣｏｅｎ运动控制规范的Ｈ５ＰＡＣ控制器，－ｐ并对Ｈ５ＰＡＣ控制器进行实验验证，验证结果表明Ｈ５－－图８ＢｕｆｆｅｒＭｏｄｅ＝２或４曲线

Ｆｉ．８ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＢｕｆｆｅｒＭｏｄｅ＝２ｏｒ４　　　　ｇ

ＰＡＣ控制器符合ＰＬＣｏｅｎ运动控制规范，具有很好的实ｐ

际应用前景，对解决运动控制编程语言不兼容的问题具有积极的意义。

参考文献

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图９ＢｕｆｆｅｒＭｏｄｅ＝３或５曲线Ｆｉ．９ＴｈｅｃｕｒｖｅｏｆＢｕｆｆｅｒＭｏｄｅ＝３ｏｒ５　　　　ｇ

实验结果表明，Ｈ５ＰＡＣ控制器符合ＰＬＣｏｅｎ运动控－ｐ制规范。

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