CN101799671A

CN101799671A - 工业汽轮机调节控制装置

Info

Publication number: CN101799671A
Application number: CN 201010126129
Authority: CN
Inventors: 李�杰; 陆晓阳
Original assignee: DEYANG RUINENG ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO LTD
Current assignee: DEYANG RUINENG ELECTRIC POWER TECHNOLOGY CO LTD
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2010-08-11

Abstract

本发明公开了一种工业汽轮机调节控制装置，该装置包括主板、显示板和机箱，其中主板和显示板安装在机箱内，所述主板包括电源单元、CPU单元及数据综合处理单元，其中数据综合处理单元包括2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、独立的RS232通讯回路及RS485通讯回路，通过上述结构能够实现控制器与外围设备之间数据通讯和共享，进而实现对汽轮机转速、压力、流量等重要参数的智能化调节及控制，保证了工业汽轮机组安全、可靠运行。本发明工业汽轮机调节控制装置，结构设计简单、电路布局合理，实现了对工业汽轮机的智能控制。

Description

工业汽轮机调节控制装置

技术领域

本发明涉及工业汽轮机的控制系统，特别是涉及一种工业汽轮机的转速、压力、流量等参数的调节控制装置。

背景技术

在工业生产中，常用汽轮机作为原动机来驱动一些大型的机械设备，如大型风机、给水泵、压缩机等功率比较大的设备。现目前的多数工业汽轮机不具备通讯功能，无法实现控制器与外围设备之间的数据传输，不利于远程控制和参数调节。同时，现有同类产品中，主要采用常规端子作为控制器与外围设备之间的信号传输端口，现场操作较为麻烦；采用传统光电隔离技术作为抗干扰的手段，其效果也不明显。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种具有通讯功能，能实现控制器与外围设备之间数据通讯和共享的工业汽轮机调节控制装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：一种工业汽轮机调节控制装置，其包括主板、显示板和机箱，其中主板和显示板连接并安装在机箱内；所述主板包括电源单元、CPU单元及数据综合处理单元，数据综合处理单元与CPU单元进行信息交互，电源单元为CPU单元、数据综合处理单元提供电源；所述数据综合处理单元包括2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、独立的RS232通讯回路及RS485通讯回路，其中转速输入回路、开关量输入回路分别将接收的信号输入给CPU，开关量输出回路将CPU提供的信号输出，模拟量输入、输出回路可与CPU进行信号交互，RS232通讯回路实现上位系统与CPU之间的信息交互，RS485通讯回路实现监视系统与CPU之间的信息交互。

所述显示板包括数码管、LED指示灯、轻触开关和控制芯片，控制芯片与CPU进行信号交互并驱动数码管、指示灯和轻触开关。

所述机箱包括面板、壳体和安装支耳，其中安装支耳固定在面板上，壳体固定在安装支耳上。

所述电源单元包括DC/DC转换回路或AC/DC转换回路，可使控制装置支持24V直流电压或220V交流电压供电。

所述CPU单元采用ATmega系列RISC结构单片机作为核心处理器。

所述2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、RS232通讯回路和RS485通讯回路对外信号的连接采用双层可拔插端子。

所述2通道模拟量输入回路中设计有4阶巴特沃思滤波回路。

本发明工业汽轮机调节控制装置，包括主板、显示板和机箱，其中主板包括电源单元、CPU单元及数据综合处理单元，通过上述结构能够实现控制器与外围设备之间数据通讯和共享，进而实现对汽轮机转速、压力、流量等重要参数的智能化调节及控制，保证了工业汽轮机组安全、可靠运行。

本发明工业汽轮机调节控制装置，通过友善的人机界面可实时、在线设定、修改系统参数及完成设备的各项功能设置；机箱结构简单，便于安装和维护；多种可选的供电电源，使设备的适用性更强；采用双层可拔插端子作为对外信号的连接，使现场接线操作更方便；介入巴特沃思滤波抗干扰技术，降低了设备对使用环境的要求。

综上所述，本发明工业汽轮机调节控制装置，结构设计简单、电路布局合理，实现了对工业汽轮机的智能控制。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细说明。

图1是本发明工业汽轮机调节控制装置的结构示意图。

图2是本发明工业汽轮机调节控制装置中的显示板的结构示意图。

图3是本发明工业汽轮机调节控制装置的系统框图。

图4是本发明中转速输入回路电路原理框图。

图5是本发明中模拟量输入回路电路原理框图。

图6是本发明中巴特沃思滤波回路电路原理框图。

图7是本发明中模拟量输出回路电路原理框图。

图8是本发明中开关量输入回路电路原理框图。

图9是本发明中开关量输出回路电路原理框图。

图10是本发明中RS232通讯回路电路原理框图。

图11是本发明中RS485通讯回路电路原理框图。

其中，附图标记：1为主板，2为显示板，3为机箱，4为显示板上的数码管，5为显示板上的LED指示灯，6为显示板上的轻触开关，7为机箱的面板，8为机箱的壳体，9为机箱的安装支耳，10为显示板上的控制芯片。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1、图2和图3所示，本发明工业汽轮机调节控制装置，包括主板1、显示板2和机箱3，其中主板1和显示板2连接并安装在机箱3内，显示板2和主板1之间的信号连接采用专用插件完成。所述主板1包括电源单元、CPU单元及数据综合处理单元，数据综合处理单元与CPU单元进行信息交互，电源单元为CPU单元、数据综合处理单元提供电源。所述数据综合处理单元包括2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、独立的RS232通讯回路及RS485通讯回路，其中转速输入回路、开关量输入回路分别将接收的信号输入给CPU，开关量输出回路将CPU提供的信号输出，模拟量输入、输出回路可与CPU进行信号交互，RS232通讯回路实现上位系统与CPU之间的信息交互，RS485通讯回路实现监视系统与CPU之间的信息交互。上述各回路对外信号的连接采用双层可拔插端子。模拟量输入回路、模拟量输出回路与CPU之间的信号传递采用SPI总线。

如图1和图2所示，本发明工业汽轮机调节控制装置，显示板2包括数码管4、LED指示灯5、轻触开关6和控制芯片10，构成友好的人机界面，其中控制芯片10与CPU进行信号交互并驱动数码管4、指示灯5和轻触开关6。机箱3包括面板7、壳体8和安装支耳9，其中安装支耳9固定在面板7上，壳体8固定在安装支耳9上，安装支耳9、面板7、壳体8之间的装配可采用螺钉来连接，以方便拆装。

如图3所示，本发明工业汽轮机调节控制装置，电源单元包括DC/DC转换回路(接收24V直流电压)或AC/DC转换回路(接收220V交流电压，且电源范围为：80VAC～360VAC)，可使控制装置支持24V直流电压或220V交流电压供电，根据用户使用环境选择其中一种电源作为设备的供电电源即可。CPU单元采用ATmega系列RISC结构单片机作为核心处理器，这种单片机在一个时钟周期内可执行复杂的指令，具备1MIPS/MHz的高速运行处理能力，能实现高速处理数据的功能，并且工作电压为2.7-5.5V，可以实现耗电最优化。CPU上还连接有Watchdog回路，通过计时的方式来检测单片机是否正常运行。

如图3和图4所示，本发明工业汽轮机调节控制装置中的转速输入回路接收2种信号，一种是来自转速传感器发出的正弦波信号，另一种是由电路中恒流源产生的直流电流信号叠加在转速传感器上后产生的直流电压信号，两种信号通过双层可拔插端子连接到转速采集回路和直流分量检测回路，转速采集回路中隔直电容用于直流电压信号的隔离，回路只接收正弦波信号进行采集，并将该信号转换为脉冲信号，输入到CPU端口进行计数；直流分量检测回路主要用于判断转速传感器是否故障，该回路只接收直流电压信号，将信号滤波、放大处理后输入到CPU端口。恒流源产生的信号经光电隔离后也输入到CPU，用于监视产生的信号是否正常。

如图3、图5和图6所示，本发明工业汽轮机调节控制装置中的2通道模拟量输入经双层可拔插端子送至4阶巴特沃思滤波回路，该回路有非常好的幅频响应特性。即当信号频率在截止频率范围内时其幅频特性曲线非常平坦，当信号频率大于回路截止频率时，幅频响应迅速下降，能快速、有效衰减干扰及其它无用信号。滤波取出的有用信号，经高速、高精度A/D转换器转换成数字量信号，为了实现精准、快速的数据转换，系统采用12位并行A/D转换器，并使用专用的精密稳压基准器件为A/D转换器提供基准电压，转换后由SPI数据总线传输至CPU进行运算。

如图3和图7所示，本发明工业汽轮机调节控制装置中CPU端口输出的2通道信号，由SPI数据总线传输至D/A转换器转换成电压信号，其中D/A转换器也是并行器件，能精确、快速的完成数据转换，转换后的信号由电压/电流转换回路将标准的电压信号转换成相应的电流信号，其中一路固定转换成4～20mA电流信号，另一路可按根据用户需求转换成4～20mA电流信号或者0～160mA电流信号，用以控制大功率的执行机构。

如图3和图8所示，本发明工业汽轮机调节控制装置中的4通道开关量输入回路接收控制机构及执行机构的干接点信号，由双层可拔插端子连接到光电隔离回路，经隔离后送入CPU端口。

如图3和图9所示，本发明工业汽轮机调节控制装置中CPU端口输出的3通道开关量信号，经隔离后，用于控制3个直流继电器，由继电器分别输出3组常开信号和2组常闭信号，并由双层可拔插端子输出控制执行机构动作。

如图3、图10和图11所示，上位系统的信号经主板上的D型头，送至232转换器实现数据转换，转换后的电平信号经驱动器驱动后，用于带动光电隔离器，隔离后的数据直接与CPU端口连接，主板上的信号经隔离后直接到232转换器上，转换后的数据经D型头传输到上位系统，实现上位系统与主板间的数据通讯。监视系统上的信号经主板上的双层可拔插端子，送至485转换器实现数据转换，转换后的电压信号经驱动器驱动后，用于带动光电隔离器，隔离后的数据直接与CPU端口连接，主板上的信号经隔离后直接到485转换器上，转换后的数据经可拔插端子传输到监视系统上，实现监视系统与主板间的数据通讯。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：包括主板(1)、显示板(2)和机箱(3)，其中主板(1)和显示板(2)连接并安装在机箱(3)内；所述主板(1)包括电源单元、CPU单元及数据综合处理单元，数据综合处理单元与CPU单元进行信息交互，电源单元为CPU单元、数据综合处理单元提供电源；所述数据综合处理单元包括2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、独立的RS232通讯回路及RS485通讯回路，其中转速输入回路、开关量输入回路分别将接收的信号输入给CPU，开关量输出回路将CPU提供的信号输出，模拟量输入、输出回路可与CPU进行信号交互，RS232通讯回路实现上位系统与CPU之间的信息交互，RS485通讯回路实现监视系统与CPU之间的信息交互。

2.根据权利要求1所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述显示板(2)包括数码管(4)、LED指示灯(5)、轻触开关(6)和控制芯片(10)，控制芯片(10)与CPU进行信号交互并驱动数码管(4)、指示灯(5)和轻触开关(6)。

3.根据权利要求1所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述机箱(3)包括面板(7)、壳体(8)和安装支耳(9)，其中安装支耳(9)固定在面板(7)上，壳体(8)固定在安装支耳(9)上。

4.根据权利要求1所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述电源单元包括DC/DC转换回路或AC/DC转换回路，可使控制装置支持24V直流电压或220V交流电压供电。

5.根据权利要求1所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述CPU单元采用ATmega系列RISC结构单片机作为核心处理器。

6.根据权利要求1所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述2通道转速输入回路、2通道模拟量输入回路、2通道模拟量输出回路、4通道开关量输入回路、3通道开关量输出回路、RS232通讯回路和RS485通讯回路对外信号的连接采用双层可拔插端子。

7.根据权利要求1或6所述的工业汽轮机调节控制装置，其特征在于：所述2通道模拟量输入回路中设计有4阶巴特沃思滤波回路。