申请号：CN201620266932.5

申请日： 2016-03-31

公开（公告）号：CN205862189U

公开（公告）日：2017-01-04

发明人：梁群

申请（专利权）人：深圳市联得自动化装备股份有限公司

代理机构：广州华进联合专利商标代理有限公司

代理人：吴平

申请人地址：广东省深圳市宝安区大浪街道大浪社区同富邨工业园A区3栋1-4层

1.一种自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，与PLC控制器连接，且所述自动化键盘扫描控制系统包括依次连接的键盘电路、控制电路及信号转换电路；所述控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号；所述信号转换电路用于将所述按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号，并将转换后的信号发送至所述PLC控制器。

2.根据权利要求1所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述自动化键盘扫描控制系统还包括显示电路，且所述显示电路的输入端与信号转换电路的输出端连接；所述显示电路根据所述转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。

3.根据权利要求2所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述按键信号为二进制信号；同时，所述信号转换电路包括若干路信号转换单元，所述显示电路包括若干路显示单元；所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均与所述按键信号的位数相同。

4.根据权利要求3所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述键盘电路为4*4矩阵键盘电路，且所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均为5。

5.根据权利要求4所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述控制电路包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1；所述单片机U2的复位管脚通过电容C1接入电源，且所述电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地；所述单片机U2的两个时钟输入管脚分别连接晶体振荡器X1的两端，且所述晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地；所述单片机U2的电源输入管脚和所述电容C2的一端连接电源，且所述电容C2的另一端接地；所述单片机U2的8个I/O管脚连接所述键盘电路；所述单片机U2的另外5个I/O管脚分别连接各所述信号转换单元。

6.根据权利要求5所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述信号转换单元包括光耦、第一电阻和第二电阻；所述光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路的供电电源相同的电源；所述光耦的阴极连接所述单片机U2； 所述光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源；所述光耦的发射极接地；所述光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元的输出端。

7.根据权利要求3所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述显示单元包括发光二极管和第三电阻；所述发光二极管的正极接入电压与所述控制电路供电电源相同的电源，所述发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元的输出端。

8.根据权利要求1所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述自动化键盘扫描控制系统还包括电源电路，且所述电源电路分别向所述控制电路和信号转换电路供电。

9.根据权利要求8所述的自动化键盘扫描控制系统，其特征在于，所述电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10；所述三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源，且所述二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地；所述三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接，且所述三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端；所述电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。

10.一种自动化控制系统，其特征在于，包括PLC控制器及权利要求1至9中任一权利要求所述的自动化键盘扫描控制系统，且所述自动化键盘扫描控制系统与PLC控制器连接。

技术领域

 本实用新型涉及工业自动化控制技术领域，特别是涉及一种自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统。

背景技术

 随着计算机技术、信号处理技术、控制技术网络技术的不断发展和用户需求的不断提高，PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制电路)控制电路在逻辑控制、运动控制、过程控制等领域发挥着十分重要的作用。PLC控制器采用一类可编程的存储器，用于其内部存储程序、执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。

 在大中型自动化设备中，通常需要外接键盘进行输入控制。传统自动化设备通常利用PLC控制器进行键盘扫描控制，键盘上每一个按键代表一条指令，PLC控制器通过这些指令即可控制相应的机械或生产过程。然而由于键盘扫描控制程序较为复杂，若PLC控制器执行键盘扫描控制，则不仅浪费PLC控制器的I/O端口且增加生产成本，同时也影响PLC控制器的程序执行效率。

实用新型内容

 基于此，有必要针对如何改善传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题，提供一种自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统。

 一种自动化键盘扫描控制系统，与PLC控制器连接，且所述自动化键盘扫描控制系统包括依次连接的键盘电路、控制电路及信号转换电路；所述控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号；所述信号转换电路用于将所述按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号，并将转换后的信号发送至所述PLC控制器。

 在其中一个实施例中，所述自动化键盘扫描控制系统还包括显示电路，且所述显示电路的输入端与信号转换电路的输出端连接；所述显示电路根据所述转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。

 在其中一个实施例中，所述按键信号为二进制信号；同时，所述信号转换电路包括若干路信号转换单元，所述显示电路包括若干路显示单元；所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均与所述按键信号的位数相同。

 在其中一个实施例中，所述键盘电路为4*4矩阵键盘电路，且所述信号转换单元的数量、显示单元的数量、PLC控制器的输入接口的数量均为5。

 在其中一个实施例中，所述控制电路包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1；

 所述单片机U2的复位管脚通过电容C1接入电源，且所述电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地；所述单片机U2的两个时钟输入管脚分别连接晶体振荡器X1的两端，且所述晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地；所述单片机U2的电源输入管脚和所述电容C2的一端连接电源，且所述电容C2的另一端接地；所述单片机U2的8个I/O管脚连接所述键盘电路；所述单片机U2的另外5个I/O管脚分别连接各所述信号转换单元。

在其中一个实施例中，所述信号转换单元包括光耦、第一电阻和第二电阻；所述光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路的供电电源相同的电源；所述光耦的阴极连接所述单片机U2；所述光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源；所述光耦的发射极接地；所述光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元的输出端。

 在其中一个实施例中，所述显示单元包括发光二极管和第三电阻；所述发光二极管的正极接入电压与所述控制电路供电电源相同的电源，所述发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元的输出端。

 在其中一个实施例中，所述自动化键盘扫描控制系统还包括电源电路，且所述电源电路分别向所述控制电路和信号转换电路供电。

 在其中一个实施例中，所述电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10；

 所述三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源，且所述二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地；所述三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接，且所述三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端；所述电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。

 一种自动化控制系统，包括PLC控制器及上述自动化键盘扫描控制系统，且所述自动化键盘扫描控制系统与PLC控制器连接。

 上述自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统具有的有益效果为：在该自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统中，控制电路用于检测键盘电路中按下的按键并输出与被按下的按键对应的按键信号。信号转换电路用于将该按键信号转换为PLC控制器能够识别的信号，并将转换后的信号发送至PLC控制器。因此，该自动化键盘扫描控制系统及自动化控制系统通过控制电路进行键盘扫描，PLC控制器只需接收由信号转换电路输出的信号即可识别哪个按键被按下，而不用再去运行键盘扫描的复杂程序，从而提高了运行效率，克服了传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题，节约了生产成本。

附图说明

 图1为一实施例提供的自动化控制系统的结构示意框图；

 图2为图1所示实施例的自动化控制系统中键盘电路的电路图；

 图3为图1所示实施例的自动化控制系统中控制电路的电路图；

 图4为图1所示实施例的自动化控制系统中信号转换电路的电路图；

 图5为图1所示实施例的自动化控制系统中显示电路的电路图；

 图6为图1所示实施例的自动化控制系统中电源电路的电路图。

具体实施方式

 为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

 除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

 如图1所示，本实施例提供了一种自动化控制系统，包括自动化键盘扫描控制系统100和PLC控制器200，且自动化键盘扫描控制系统100的输出端与PLC控制器200的输入端连接。

 其中，自动化键盘扫描控制系统100用于进行键盘扫描并输出PLC控制器200能够识别的信号。自动化键盘扫描控制系统100包括依次连接的键盘电路110、控制电路120及信号转换电路130。

 控制电路120用于检测键盘电路110中按下的按键并向信号转换电路120输出与被按下的按键对应的按键信号。其中，控制电路120可以采用现有的键盘扫描程序来对键盘电路110进行扫描。按键信号的生成方式可以利用现有技术中的数据映射原理，只要保证按键信号与键盘电路110中被按下的按键具有一一对应的映射关系即可。

 信号转换电路130，用于将控制电路120生成的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号，并将转换后的信号发送至PLC控制器200，即信号转换电路130的输出端为自动化键盘扫描控制系统100的输出端。其中，PLC控制器200能够识别的信号例如为信号转换电路130对按键信号进行电压转换后得出的信号，只要使PLC控制器200能够识别即可。

 因此，上述自动化控制系统通过控制电路120进行键盘扫描，PLC控制器200只需接收由信号转换电路130输出的信号即可识别哪个按键被按下，而不用再去运行键盘扫描的复杂程序，从而提高了运行效率，克服了传统由PLC控制器执行键盘扫描控制的方式影响PLC控制器的程序执行效率的问题，节约了生产成本。

 进一步的，如图1所示，上述自动化键盘扫描控制系统100还包括显示电路140，且显示电路140的输入端与信号转换电路130的输出端连接。同时，显示电路140根据信号转换电路130得出的转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态。

 因此，当键盘电路110中不同的按键被按下后，显示电路140即会呈现不同的显示状态，便于用户检测该自动化键盘扫描控制系统100的运行过程是否精确，从而提高自动化键盘扫描控制系统100执行键盘扫描的精确性。

 可以理解的是，上述自动化键盘扫描控制系统100不限于包括显示电路140的一种情况，只要能够分别识别键盘电路110中各按键被按下的状态即可。

 具体的，上述控制电路120输出的按键信号为二进制信号。本实施例中，控制电路120为并行输出，其输出端包括多个输出接口，且输出接口的个数与二进制信号的位数相同。

 同时，上述信号转换电路130包括若干路信号转换单元131。显示电路140包括若干路显示单元141，且信号转换单元131的数量、显示单元141的数量、PLC控制器200的输入接口的数量均与按键信号的位数相同。那么在具体的电路连接结构中，控制电路120的每个输出接口均依次连接相应的一路信号转换单元131、PLC控制器200的一路输入接口，同时该路信号转换单元141的输出端还连接一路显示单元141。

 具体在本实施例中，键盘电路110为4*4矩阵键盘电路。相应的，按键信号的总位数为5位，即控制电路120的输出端包括5个输出接口。信号转换单元131的数量、显示单元141的数量、PLC控制器200的输入接口的数量均为5。

 那么控制电路120在检测到不同的按键被按下后各输出接口输出不同的值，即输出端输出的按键信号则取相应不同的二进制数值，就相当于建立了各按键信号与各被按下按键的映射关系。当PLC控制器200接收到信号转换电路130转换后的信号即能识别哪个按键被按下。例如，将PLC控制器200的5个输入接口分别编码为1、2、4、8、16数值。当键盘电路110中的第1个按键被按下后，控制电路120控制第一个输入接口输出信号，而其他输出接口没有信号，那么最终PLC控制器200的第1号输入接口有信号，而其他输入接口无信号，这时PLC控制器200即能识别第1个按键被按下；同理当第7个按键被按下后，PLC控制器200的第1、2、4号输入接口有信号，而第8、16号输入接口无信号……依次类推。

因此本实施例提供的上述PLC控制器200在检测按键方面需使用的输入接口的数量较少，从而降低了PLC控制器200的选型成本；同时PLC控制器200只需检测各输入接口的信号即可识别哪个按键被按下，识别方法简单，进一步提高了PLC控制器200的运行效率。

可以理解是，按键信号的类型、键盘电路110中按键的数量、信号转换单元131、显示单元141及PLC控制器200输入接口的数量不限于上述一种情况，只要能够减少PLC控制器200的输入接口数量且便于PLC控制器200识别哪个按键被按下即可。

具体的，如图2所示，键盘电路110中包括按键S1、按键S2、按键S3、按键S4、按键S5、按键S6、按键S7、按键S8、按键S9、按键S10、按键S11、按键S12、按键S13、按键S14、按键S15及按键S16。同时，键盘电路110包括8路输出接口，即输出接口P1.0、输出接口P1.1、输出接口P1.2、输出接口P1.3、输出接口P1.4、输出接口P1.5、输出接口P1.6、输出接口P1.7。

其中，输出接口P1.0分别连接按键S1的一端、按键S2的一端、按键S3的一端、按键S4的一端。输出接口P1.1分别连接按键S5的一端、按键S6的一端、按键S7的一端、按键S8的一端。输出接口P1.2分别连接按键S9的一端、按键S10的一端、按键S11的一端、按键S12的一端。输出接口P1.3分别连接按键S13的一端、按键S14的一端、按键S15的一端、按键S16的一端。输出接口P1.4分别连接按键S1的另一端、按键S5的另一端、按键S9的另一端、按键S13的另一端。输出接口P1.5分别连接按键S2的另一端、按键S6的另一端、按键S10的另一端、按键S14的另一端。输出接口P1.6分别连接按键S3的另一端、按键S7的另一端、按键S11的另一端、按键S15的另一端。输出接口P1.7分别连接按键S4的另一端、按键S8的另一端、按键S12的另一端、按键S16的另一端。

在上述键盘电路110中，8路输出接口用于连接控制电路120，以供控制电路120进行按键扫描控制，从而检测哪一个按键被按下。

 可以理解的是，键盘电路110的具体结构不限于上述一种情况，只要能够使控制电路120进行按键扫描控制即可。

具体的，如图3所示，上述控制电路120包括单片机U2、电容C1、电容C2、电容C7、电容C8、电阻R1及晶体振荡器X1。

其中，单片机U2的复位管脚(即3管脚)通过电容C1接入5V电源，且电容C1与单片机U2的公共端通过电阻R1接地。单片机U2的两个时钟输入管脚(即6、7管脚)分别连接晶体振荡器X1的两端，且晶体振荡器X1的两端还分别通过电容C7、电容C8接地。单片机U2的电源输入管脚(即28管脚)和电容C2的一端连接电源(5V电源)，电容C2的另一端接地。单片机U2的8个I/O管脚(即18至25管脚)连接键盘电路110。单片机U2的另外5个I/O管脚(即1、2、12、26、27管脚)分别连接各信号转换单元131，即单片机U2分别向5个信号转换单元131输出的按键信号为：IN1、IN2、IN4、IN8、IN16。

 在上述控制电路120中，单片机U2选用STC12C5604AD单片机，其运行速度比普通8051单片机快，完全兼容8051指令，且具有较宽的应用范围。由于利用单片机进行键盘扫描控制的技术已经非常成熟，而且成本较低，因此能够进一步降低整个自动化控制系统的成本并提高运行效率。

 具体的，上述信号转换单元131包括光耦、第一电阻和第二电阻。其中，光耦的阳极通过第一电阻接入电压与控制电路120供电电源相同的电源(即5V电源)。光耦的阴极连接单片机U2。光耦的集电极通过第二电阻接入电压大于控制电路供电电源的电源(即24V电源)。光耦的发射极接地。光耦与第二电阻的公共端为信号转换单元131的输出端。

如图4所示，具体在本实施例中，电阻R2、电阻R3、电阻R4、电阻R5、电阻R6分别为5路信号转换单元131中的第一电阻。光耦U4、光耦U5、光耦U6、光耦U7、光耦U8分别为5路信号转换单元131中的光耦。这5个光耦的阴极分别接入单片机U2输出的按键信号IN1、IN2、IN4、IN8、IN16，同时这5个光耦的集电极分别输出转换后的信号OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16。电阻R7、电阻R8、电阻R9、电阻R10、电阻R11分别为5路信号转换单元131中的第二电阻。

 在上述信号转换电路130中，对于每一个光耦，若输入端无信号，则光耦的输入端为高电平，光耦处于截止状态，该光耦的输出端为高电平(即24V)，这时PLC控制器200相应的输入接口无信号且为高电平。若光耦的输入端有信号，则光耦的输入端为低电平，光耦切换至导通状态，光耦的输出端为低电平(即0V)，这时PLC控制器200相应的输入接口有信号且为低电平。例如：当键盘电路110中的第1个按键被按下后，按键信号IN1为低电平，其他按键信号为高电平。这时光耦U4导通，其输出端信号OUT01为低电平。那么PLC控制器200的第1号输入接口有信号且为低电平，而其他输入接口为无信号。

 因此上述信号转换单元131通过光耦将单片机U2输出的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号，由于光耦对输入端、输出端具有良好的隔离作用，因此能够防止单片机U2和PLC控制器200之间出现干扰，从而进一步提高该自动化控制系统运行的精确性。

可以理解的是，信号转换单元131的具体结构不限于上述一种情况，只要能够将单片机U2输出的按键信号转换为PLC控制器200能够识别的信号，并能够防止单片机U2和PLC控制器200之间出现干扰即可。

具体的，上述显示单元141包括发光二极管和第三电阻。其中，发光二极管的正极接入电压与控制电路120供电电源相同的电源(即5V电源)，发光二极管的负极通过第三电阻连接信号转换单元131的输出端。

如图5所示，在本实施例中，发光二极管D1、发光二极管D2、发光二极管D4、发光二极管D8、发光二极管D16分别为5路显示单元141中的发光二极管。电阻R12、电阻R13、电阻R14、电阻R15、电阻R16分别为5路显示单元141中的第三电阻，且这5个电阻分别接入OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16这5路转换后的信号。

 在上述显示电路140中，若OUT01、OUT02、OUT04、OUT08、OUT16这5路信号任一路信号为低电平，则该路显示单元141中的发光二极管点亮。

 可以理解的是，显示电路140的具体结构不限于上述一种情况，只要能够根据信号转换电路130输出的转换后的信号呈现与被按下的按键相对应的显示状态即可。

 进一步的，上述自动化键盘扫描控制系统100还包括电源电路，且电源电路用于分别向控制电路120和信号转换电路130供电。

具体的，如图6所示，该电源电路包括三端稳压器U3、极性电容C5、二极管D3、电容C18及极性电容C10。

 其中，三端稳压器U3的输入端依次通过二极管D3的负极、极性电容C5的正极接入输入电源(即24V)，且二极管D3的正极、极性电容C5的负极共同接地。三端稳压器U3的输出端分别与电容C18的一端、极性电容C10的正极连接，且三端稳压器U3的输出端与电容C18、极性电容C10的公共端为电源电路的输出端且输出5V电压。电容C18的另一端、极性电容C10的负极与三端稳压器U3的接地端共同接地。

 可以理解的是，上述电源电路的具体结构不限于一种情况，只要能够对自动化键盘扫描控制系统100正常供电即可。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

 以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。