阅读说明：本技术 一种无外加控制线的开关控制系统及方法 (Switch control system and method without additional control line ) 是由 黄中华 李杨 于 2021-07-13 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种无外加控制线的开关控制系统及方法,包括：终端控制模块用于实现工业生产设备的开关和控制；无线通信模块用于通过无线通信方式进行信号传递；电源控制模块用于控制工业生产设备与外界电源端的连接实现工业生产设备的开关；有线通信模块用于通过载波通信方式实现信号传递；控制模块用于监控工业生产设备的工作状态以及下达控制指令；访问终端用于访问控制模块实现远程监控。上述技术方案通过无线通信模块实现对工业设备的开关及基本操作控制,同时基于工业设备的外接电源线路实现载波通信控制工业设备的开关,增强远程控制的可靠性,优化工业生产的统一控制,同时大大简化工业生产现场的线路布局。(The invention discloses a switch control system and method without an external control line, which comprises the following steps: the terminal control module is used for realizing the switching and control of industrial production equipment; the wireless communication module is used for carrying out signal transmission in a wireless communication mode; the power supply control module is used for controlling the connection between the industrial production equipment and an external power supply end to realize the switching on and off of the industrial production equipment; the wired communication module is used for realizing signal transmission in a carrier communication mode; the control module is used for monitoring the working state of the industrial production equipment and issuing a control instruction; the access terminal is used for accessing the control module to realize remote monitoring. According to the technical scheme, the switch and the basic operation control of the industrial equipment are realized through the wireless communication module, meanwhile, the switch of the industrial equipment is controlled through carrier communication based on the external power supply circuit of the industrial equipment, the reliability of remote control is enhanced, the unified control of industrial production is optimized, and meanwhile, the circuit layout of an industrial production field is greatly simplified.)

一种无外加控制线的开关控制系统及方法

技术领域

本发明涉及电力通信技术领域，尤其涉及一种无外加控制线的开关控制系统及方法。

背景技术

烟叶，一年生或有限多年生草本，茄科植物。植株被腺毛，茎高0.7-2米。叶柄不明显或成翅状柄。圆锥花序顶生。花萼筒状或筒状钟形，花冠漏斗状，末端粉红色。蒴果，种子圆形或宽矩圆形，黄褐色。原产于南美洲，世界各地有栽培。烟叶为烟草工业的原料。在烟叶加工过程中，通常采用热泵烘干机对烟叶进行烘干，热泵烘干机是一种热量提升装置，高温热泵烘干机组利用逆卡诺原理，从周围环境中吸取热量，并把它传递给被加热的对象，主要应用于食品、药材、木材、农副产品、工业品等的烘干脱水过程。

随着现代家居的快速发展，为了节省开关布线繁琐步骤，市面上出现了无线控制开关(如门铃按钮开关、开关门按钮开关)用来控制被控设备，利用无线控制开关的按钮在按压时驱动内部的发电模块产生电能，产生的电能给信号处理装置供电，信号处理装置发射无线信号给被控设备，使被控设备执行相应动作。

传统的远程开关控制设备需要集成控制器、远程无线收发模块等设备才能完成控制操作，控制器和远程无线收发模块在人员控制一端和远程开关一端都需要配置，同时结合其他的电气电路和元件，整个设备的结构体积较大、电气部件较多，整个设备设计和实现相对复杂，能耗也相对较高。

有资料显示，现有的无线开关往往针对智能家居类型，面对工业生产设备缺少适配性，并且工业生产设备因其对供能方面的需求，无法像小型设备一样无需外接供电直接用电池供能，并且面对烟叶烘干这种对于时间、温度、湿度等精确控制要求高的生产过程，单一控制方式存在隐患，若出现控制时间偏差，极易造成大量资源的损失浪费。因此针对需要外接供电的工业生产设备，在不增设控制线路的基础上实现远程控制便优化工业生产的统一控制，同时大大简化工业生产的线路布局。

中国专利文献CN108646611A公开了一种“无线控制开关”。采用了控制系统，所述控制系统上分别连接有用于显示家庭对应智能设备的TFT显示屏、用于控制编辑操作的电容触摸屏、WIFI模块和蓝牙模块，本发明的有益效果是：1，方便安装，可以安装在任意有插座的86盒子位置；简化布线，通过WiFi或者蓝牙控制设备的开关；2，方便操作，不会误开其他设备；电容触摸屏触控，TFT液晶显示，只需点击对应的设备图标，即可开关对应的设备。上述技术方案难以适配工业生产设备，单一无线控制可靠性不足。

发明内容

本发明主要解决原有的技术方案仅采用单一无线控制可靠性不足的技术问题，提供一种无外加控制线的开关控制系统及方法，通过无线通信模块实现对工业设备的开关及基本操作控制，同时基于工业设备的外接电源线路实现载波通信控制工业设备的开关，增强远程控制的可靠性，优化工业生产的统一控制，同时大大简化工业生产现场的线路布局。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种无外加控制线的开关控制系统，包括：

终端模块，用于实现工业生产设备的开关和控制，与无线通信模块相连；

无线通信模块，用于通过无线通信方式进行信号传递，与控制模块相连；

电源控制模块，用于控制工业生产设备与外界电源端的连接实现工业生产设备的开关，与有线通信模块相连；

有线通信模块，用于通过载波通信方式实现信号传递，与控制模块相连；

控制模块，用于监控工业生产设备的工作状态以及下达控制指令；

访问终端，用于访问控制模块实现远程监控，与控制模块无线连接。

作为优选，所述的有线通信模块包括依次相连的过零检测电路、信号发送电路、信号耦合电路、信号接收滤波电路和过零同步电路，所述信号耦合电路的输入控制端与控制模块相连，所述过零检测电路的输入端、过零同步电路的输出端经过载波信号与电源控制模块相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。

作为优选，所述的电源控制模块包括设置在工业生产设备与外接电源端之间的电开关和电力采集单元。电力采集单元用于实现对外接电力数据的采集，设置在工业生产设备与外接电源端之间的电开关用于接收载波信号控制工业生产设备的开闭。

作为优选，所述的无线通信模块包括ZigBee通信单元和分别与ZigBee通信单元相连的电源滤波单元、通信接口单元、天线。Zigbee通信单元是基于ZigBee协议标准，用于对经天线单元接收到的无线数据包进行接收处理，或对待发送的无线数据包进行发送处理后输出至天线单元，通信接口单元用于与数据处理模块相连接收传输数据，Zigbee通信具有能耗低，传输稳定的优点，针对烟叶烘干这种长时间并且对于控制及时性要求高的生产过程具有良好的适配性。

作为优选，所述的终端模块包括与工业生产设备控制面板相连的终端控制模块和终端监控模块，所述终端监控模块包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元。电力采集单元对来自用户负荷设备的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到无线通信模块，实现数据采集。

作为优选，所述的控制模块包括依次相连的无线信号接收模块、信号处理模块和信号分析模块，所述无线信号接收模块与天线无线连接，所述信号处理模块与信号耦合电路的输入控制端相连，所述信号分析模块与告警模块相连。无线信号接收模块与天线无线连接，接收终端监控模块采集的数据，工作人员通过访问终端访问信号分析模块的结果，若信号分析模块分析结果异常，控制告警模块发出告警信息。

一种无外加控制线的开关控制方法，包括以下步骤：

S1通过终端监控模块采集工业生产设备运行数据；

S2工作人员通过控制模块和无线通信模块下达控制指令；

S3根据反馈信息判断控制指令是否顺利运行；

S4若控制指令运行失败，通过有线通信模块和电源控制模块控制工业生产设备开闭；

S5同时告警模块工作，通知工作人员对无线通信模块维修。

作为优选，所述的步骤S1终端监控模块采集工业生产设备运行数据后经过无线通信模块传输到控制模块的无线信号接收模块，首先经过信号处理模块进行数据预处理并通过信号分析模块得出数据分析结果，若结果异常，告警模块工作，发出告警信息并通知工作人员。

本发明的有益效果是：通过无线通信模块实现对工业设备的开关及基本操作控制，同时基于工业设备的外接电源线路实现载波通信控制工业设备的开关，增强远程控制的可靠性，优化工业生产的统一控制，同时大大简化工业生产现场的线路布局。

附图说明

图1是本发明的一种电路原理连接结构图。

图2是本发明的一种有线通信模块的结构图。

图3是本发明的一种流程图。

图中1终端模块，2无线通信模块，3电源控制模块，4有线通信模块，4.1载波，4.2过零检测电路，4.3信号发送电路，4.4信号耦合电路，4.5信号接收电路，4.6过零同步电路，5控制模块，6访问终端。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。实施例：本实施例的一种无外加控制线的开关控制系统，如图1所示，包括控制模块5和分别与控制模块5相连的无线通信模块2、有线通信模块4、访问终端6，所述无线通信模块2与终端模块1相连，所述有线通信模块4与电源控制模块3相连。

终端模块1包括与工业生产设备控制面板相连的终端控制模块和终端监控模块，所述终端监控模块包括依次相连的电力采集单元、模数转换单元、运算放大单元和输出单元。电力采集单元对来自用户负荷设备的电流、电压信号采样后进行滤波保护、隔离处理并输出模拟量信号至运算放大单元，运算放大单元对信号进行放大后输出至模数转换单元进行模数转换，然后通过输出单元传输到无线通信模块，实现数据采集。终端模块1用于实现工业生产设备的开关和控制。

无线通信模块包括ZigBee通信单元和分别与ZigBee通信单元相连的电源滤波单元、通信接口单元、天线。Zigbee通信单元是基于ZigBee协议标准，用于对经天线单元接收到的无线数据包进行接收处理，或对待发送的无线数据包进行发送处理后输出至天线单元，通信接口单元用于与数据处理模块相连接收传输数据，Zigbee通信具有能耗低，传输稳定的优点，针对烟叶烘干这种长时间并且对于控制及时性要求高的生产过程具有良好的适配性。无线通信模块2用于通过无线通信方式进行信号传递。

电源控制模块3包括设置在工业生产设备与外接电源端之间的电开关和电力采集单元。电力采集单元用于实现对外接电力数据的采集，设置在工业生产设备与外接电源端之间的电开关用于接收载波信号控制工业生产设备的开闭。电源控制模块3用于控制工业生产设备与外界电源端的连接实现工业生产设备的开关。

控制模块5包括依次相连的无线信号接收模块、信号处理模块和信号分析模块，所述无线信号接收模块与天线无线连接，所述信号处理模块与信号耦合电路4.4的输入控制端相连，所述信号分析模块与告警模块相连。无线信号接收模块与天线无线连接，接收终端监控模块采集的数据，工作人员通过访问终端访问信号分析模块的结果，若信号分析模块分析结果异常，控制告警模块发出告警信息。控制模块5用于监控工业生产设备的工作状态以及下达控制指令；访问终端6用于访问控制模块5实现远程监控。

如图2所示，有线通信模块4包括依次相连的过零检测电路4.2、信号发送电路4.3、信号耦合电路4.4、信号接收滤波电路4.5和过零同步电路4.6，所述信号耦合电路4.4的输入控制端与控制模块5相连，所述过零检测电路4.2的输入端、过零同步电路4.6的输出端经过载波4.1信号与电源控制模块3相连。载波通过过零检测电路判断采样时间，将需要传递的信号通过信号发送电路发送并经由信号耦合电路耦合至电线上传输；电线上传输的信息也经由信号耦合电路发送至信号接收滤波电路和过零同步电路后实现信息的双向传递，载波采样具有稳定的特点。有线通信模块4用于通过载波通信方式实现信号传递。

一种无外加控制线的开关控制方法，包括以下步骤：

S1通过终端监控模块采集工业生产设备运行数据，终端监控模块采集工业生产设备运行数据后经过无线通信模块2传输到控制模块5的无线信号接收模块，首先经过信号处理模块进行数据预处理并通过信号分析模块得出数据分析结果，若结果异常，告警模块工作，发出告警信息并通知工作人员。

S2工作人员通过控制模块5和无线通信模块2下达控制指令；

S3根据反馈信息判断控制指令是否顺利运行；

S4若控制指令运行失败，通过有线通信模块4和电源控制模块3控制工业生产设备开闭；

S5同时告警模块工作，通知工作人员对无线通信模块2维修。

本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

尽管本文较多地使用了终端模块、无线通信模块等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。