CN101539191A - 一种电动蝶阀开度显示和控制的方法以及装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种利用计算机程序实现电动蝶阀开度显示控制的方法和装置。采用连接计算机的可编程序控制器与电动蝶阀的驱动接触器构成的控制回路，其特征是：将电动蝶阀的启动到全部开启的时间作为电动蝶阀开度100％的数值；将每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度，得出电动蝶阀的开度百分比；当电动蝶阀的完全关闭时，即对计数器置零，作为开度0％显示。本发明不需要软、硬件投资，只需巧妙利用STEP7软件的计数器、传递块、乘法块、除法块等功能，即可准确控制电动碟阀的开度，起到了替代执行器的作用。避免了运算误差。应用到执行器和电动碟阀的系统可大量节省工程成本和维护成本。

Description

一种电动蝶阀开度显示和控制的方法以及装置

技术领域

本发明涉及一种电动蝶阀的控制方法，尤其涉及一种利用计算机程序实现电动蝶阀开度显示控制的方法和装置。

背景技术

种类繁多的电动蝶阀广泛应用于工业生产过程中，传统的电动碟阀是由两个接触器分别控制电机正、反转，由电机带动碟阀实施阀门的开、关。当阀门转动到全开或全关位置时，触碰到阀门上的限位开关，由限位开关切断接触器，阀门停止动作。这种控制方式结构简单可靠，一次性投入低，在工业生产过程中大量应用。但电动蝶阀传统的控制方法有一个致命的缺点，就是没有位置指示，当阀门不在极限位时，操作人员无法了解该碟阀的开度状况，不能实现0-100％任意开度控制。不仅对控制不利，也无法实现计算机系统控制。是制约传统产业向现代化生产过渡的具体问题。如果在保持原有设备不更换的条件下，能够解决电动蝶阀开启位置显示及计算机控制，会大大提高生产效率。

发明内容

本发明的目的是提供一种传统的使用接触器实现开关控制的电动蝶阀的开度显示和控制的方法，以及实现上述控制的装置。

本发明用现代计算机软件技术改变了电动蝶阀的传统控制，实现电动蝶阀开度显示和控制。它是利用安装在WINDOWS XP操作系统上的西门子STEP7开发软件开发，再用STEP7编译后下装到PLC的CPU的内部，通过PLC的CPU执行完成电动碟阀的0-100％任意开度指示和控制。

本发明具体做法是编制一段程序功能块，程序编译后植入可编程序控制器中，程序将电动蝶阀的接触器的开关量信号通过I/O模板读入到可编程序控制器的CPU中，利用CPU固有的加/减计数块、计时块、乘法块、除法块、转换块、RS触发器等功能模块进行计算，将计算结果通过I/O模板输出控制蝶阀的正/反转接触器从而控制碟阀正/反转，同时实现电动碟阀的0-100％任意开度指示。

本发明所述电动蝶阀的开关量包括接触器的正转状态、反转状态、阀体开限位、阀体关限位四个开关量输入量和正转控制输出、反转控制输出二个开关量输出信号。输入、输出开关量通过I/O模板同PLC的CPU交换数据，参见图1：信号传递及处理过程。具体做法是在WINDOWS XP环境中用STEP7编制并编译一段程序功能块后下装到PLC的CPU中，通过CPU执行实现电动蝶阀开度控制。程序功能块的实现方法是通过具有加减计数功能的计数块，当正转接触器合上，开阀门时，使计数器正计数，当正转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以上次全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。当反转接触器合上，关阀时，使计数器倒计数，当反转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以上次全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。为防止开关时摩擦系数不同，导致阀门全关时计数器不能复位置零，当阀门到关限位时，即对计数器置零，避免了计算误差。经进一步改造，可实现用电动蝶阀进行回路调节。参见图2程序流程图

一种电动蝶阀开度显示和控制的方法，采用连接计算机的可编程序控制器与电动蝶阀的驱动接触器构成的控制回路，其特征是：将电动蝶阀的启动到全部开启的时间作为电动蝶阀开度100％的数值；将每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度，得出电动蝶阀的开度百分比；当电动蝶阀的完全关闭时，可编程序控制器即对计数器置零，作为开度0％显示。

所述每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度：当正转接触器合上，开阀门时，使计数器正计数，当正转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以启动到全部开启的全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比；当反转接触器合上，关阀时，使计数器倒计数，当反转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以启动到全部开启的全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。

所述可编程序控制器即对计数器置零：当阀门到关限位时，阀体关限位开关量即对计数器置零，避免了计算误差。

一种电动蝶阀开度显示和控制的装置，包括与计算机相连构成控制回路的PLC，与电动蝶阀连接构成驱动装置的正、反转接触器，其特征是接触器的正转状态、反转状态、阀体开限位、阀体关限位四个开关信号端与PLC的I/O端口相联接，正转控制输出、反转控制输出开关信号端与PLC的I/O端口相联接。

本发明的有益效果是：

1、不需要软、硬件投资，只需巧妙利用STEP7软件的计数器、传递块、乘法块、除法块等功能，即可准确控制电动碟阀的开度，起到了替代执行器的作用。

2、通过程序，运用各种功能块对阀位的运算处理，避免了运算误差。

3、这种做法在用到执行器和电动碟阀的系统非常值得推广，可大量节省工程成本和维护成本。

4、调试、调整非常方便。

附图说明

附图1是本发明的控制方法的信号传输及结构方框图。附图2是程序流程图。附图3是软件结构图。附图4是控制装置的电路图。附图5a、图5b、图5c是控制过程各程序段的示意图。

具体实施方式

一种电动蝶阀开度显示和控制的方法，采用连接计算机的可编程序控制器与电动蝶阀的驱动接触器构成的控制回路，其特征是：将电动蝶阀的启动到全部开启的时间作为电动蝶阀开度100％的数值；将每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度，得出电动蝶阀的开度百分比；当电动蝶阀的完全关闭时，可编程序控制器即对计数器置零，作为开度0％显示。所述电动蝶阀的开关量包括接触器的正转状态、反转状态、阀体开限位、阀体关限位四个开关量输入量和正转控制输出、反转控制输出二个开关量输出信号。输入、输出开关量通过I/O模板同PLC的CPU交换数据，参见图1信号传递及处理过程。具体做法是在WINDOWS XP环境中用STEP7编制并编译一段程序功能块后下装到PLC的CPU中，通过CPU执行实现电动蝶阀开度控制。程序功能块的实现方法是通过具有加减计数功能的计数块，当正转接触器合上，开阀门时，使计数器正计数，当正转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以上次全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。当反转接触器合上，关阀时，使计数器倒计数，当反转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以上次全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。为防止开关时摩擦系数不同，导致阀门全关时计数器不能复位置零，当阀门到关限位时，即对计数器置零，避免了计算误差。经进一步改造，可实现用电动蝶阀进行回路调节。参见图2程序流程图将传统的只能进行开关控制的电动蝶阀借助PLC或DCS通过软件实现0-100％任意开度控制这一方案。本程序是利用安装在WINDOWS XP操作系统上的西门子STEP7开发软件开发，再用STEP7编译后下装到PLC的CPU的内部，通过PLC的CPU执行完成电动碟阀的0-100％任意开度指示和控制。软件结构是这样的：CPU循环调用组织块OB1，OB1循环调用功能块FC1，FC1被调用时逐段执行该功能块内的程序，执行完成后自动返回。其中从第17段到第28段是蝶阀开度控制程序。参见图3：软件结构。第17段是开阀控制，第18段是关阀控制，第19段是开度进行计数，第20段是产生关计数器的复位，21段是对计数器的计数值进行码制转换和暂存，第22段是开度百分比计算，第23、24、25段完成开阀计数器控制，第26，27，28段是关阀计数器控制。

详细说明：参见图5：各程序段。第17段中M33.0是开阀信号，M33.1是关阀信号，当触发开发信号M33.0时，该节点闭合，关阀信号M33.1未触发，断开，此时，磨机入口阀到位信号未到，则开发信号输出，电动阀开始开，直到M33.0停止触发断开或者开到位信号到，开阀停止。同时引入M33.0常开点和M33.1的常闭点是为了互锁，防止开、关接触器同时闭合导致电动蝶阀主回路三相短路。

第18段是关阀，各信号功能同17段。

第19段的C1是一个具有加减计数功能的计数器，CU是加计数端，一旦接通C1即开始加计数，本设计是当画面上按下M33.0时，在M33.4(其功能在后面阐述)的控制下每隔1秒接通一次，C1进行加计数一次，实现对阀门开度的开计数。CD是减计数端，一旦接通C1即开始减计数，本设计是当画面上按下M33.1时，在M34.4(其功能在后面阐述)的控制下每隔1秒接通一次，C1进行减计数一次，实现对阀门开度的关计数。，S端是初始化端，当其值由0变1时，就将PV端的MW908预置最大计数值传入C1(最大值999)，R端是复位端，当阀门关限位到位时，M65.1(在第20段说明)值由0变1，即对C1复位，使C1计数值为零，指示阀门全关。Q是计数器的状态，当C1计数或计满数时Q值为1，否则为0，CV是C1的十六进制计数输出值，CV-BCD是BCD格式的计数输出值，直接传递给MW900用以记录阀门开度。

第20段是当阀门关限位到来时产生对计数器的复位信号M65.1，M65.0是上升沿有效的输出节点，当关限位到来时使M65.1置1。

第21段中BCD-I块是将计数器C1产生的保存在MW900内的阀门开度值的BCD格式转换为十进制格式存于MW904内，用于后面的开度百分比计算。MOVE块是传递块，当阀门开限位到来时将阀门的最大开度计数值MW904传到MW912暂存，以备计算开度百分比时用。

第22段是开度百分比计算。MUL-I是乘法块，DIV-I除法块，当前开度计数值MW904乘100，再除以最大开度计数值MW912，即得到阀门开度百分比MW914。

第23，24，25段是当触发开阀信号M33.0，开阀门时，每隔1秒产生一个加计数脉冲M33.4，驱动C1的加计数端，实现阀门打开的加计数。第23段主要是一个SR触发器，其触发有如下特点：当SR两端均为0时Q输出值保持原值；当S端置1，R端置0时，Q输出值置1；当S端置0，R端置1时Q输出值置0；当S端置1R端置1时Q输出值置0。当画面上按下M33.0开阀门时，开阀信号置1，即SR触发器的S端置1，此时Q输出值置1，即M33.4置1，第19段的C1加1，同时第25段的T50导通，M33.4置1，从而M33.6置1，M33.4立即反转为0并保持为0，第19段的C1立即停止加数，完成一次计数过程。在第25段，由于T50是脉冲触发的计时器，S是触发端，即只要在S端有一个触发脉冲，T50就工作TV端规定的时间，然后停止。TV是计时器的计时设置端，即，每触发一次计时器工作的时间，本程序设置为1秒。在M33.4置1，C1加计数一次的同时，T50导通开始计时，1秒后T50的Q输出值反转为0，从而M33.3置0，传递到第24段，使M33.6置0，SR触发器输出Q反转为1，M33.4置1，第19段的C1加1，同时第25段的T50又导通，M33.3置1，从而M33.6置1，SR触发器输出Q反转为0，M33.4反转为0并保持为0，第19段的C1立即停止加数，又完成一次计数过程。在画面上按下M33.0开阀门时，如此往复完成开阀门的计数过程。

第26，27，28段是关阀门时的计数过程，程序执行同开阀时一样，不再赘述。

电动蝶阀开度显示和控制的装置的构成硬件是本领域的技术人员熟知的，所不同的是控制回路的连接具有与控制方法相对应的接线方式。

Claims (4)

1、一种电动蝶阀开度显示和控制的方法，采用连接计算机的可编程序控制器与电动蝶阀的驱动接触器构成的控制回路，其特征是：将电动蝶阀的启动到全部开启的时间作为电动蝶阀开度100％的数值；将每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度，得出电动蝶阀的开度百分比；当电动蝶阀的完全关闭时，可编程序控制器即对计数器置零，作为开度0％显示。

2、根据权利要求1所述的电动蝶阀开度显示和控制的方法，其特征是所述每次电动蝶阀开启或关闭的时间与电动蝶阀开度100％的时间进行比较，计算出开启或关闭的幅度是指：当正转接触器合上，开阀门时，使计数器正计数，当正转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以启动到全部开启的全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比；当反转接触器合上，关阀时，使计数器倒计数，当反转接触器释放时，停止计数，得到一个计数值，用这个计数值除以启动到全部开启的全开时的计数值，再乘100，即得阀门的开度百分比。

3、根据权利要求1所述的电动蝶阀开度显示和控制的方法，其特征是所述可编程序控制器即对计数器置零是指：当阀门到关限位时，阀体关限位开关量即对计数器置零，避免了计算误差。

4、一种电动蝶阀开度显示和控制的装置，包括与计算机相连构成控制回路的PLC，与电动蝶阀连接构成驱动装置的正、反转接触器，其特征是接触器的正转状态、反转状态、阀体开限位、阀体关限位四个开关信号端与PLC的I/O端口相联接，正转控制输出、反转控制输出开关信号端与PLC的I/O端口相联接。

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