CN103076819B - 一种液位控制装置的数据处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明一种液位控制装置的数据处理方法。其连接是采用电源单元与主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过链接单元相连接，主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过串行总线按照内定的协议进行通信，电源单元与其他单元通过链接单元连接提供装置工作电源。克服了以往液位控制系统上的缺陷，独立的模块化设计，性能可靠稳定，维护方便，具有遥控功能，可实现主CPU控制单元主串口实行远方控制；硬件和软件的连续自我检测，集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中实现对水泵等相关设备起到有效的保护作用。

Description

一种液位控制装置的数据处理方法

技术领域

本发明一种液位控制装置的数据处理方法，集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中控制液体水位，并能够实现对水泵等相关设备起保护作用的装置。属于电力系统智能控制技术领域。

背景技术

现有的液位控制装置大都采用简单的传感器及一下辅助设备来控制水泵来实现液位的控制功能，用的比较多的就是像PLC一类的控制装置，但是这样的结构成本巨大，且控制速度和精确度并不能得到很好的保证，而且对现场的水泵并没有有效的保护功能，已经不能适应工业生产生活中不断严格的功能要求。现有的液位控制器逻辑复杂、效率差、成本高、操作性不高、控制方式单一且无法有效保护水泵。

发明内容

本发明为了克服现有的液位控制器逻辑复杂、效率差、成本高、操作性不高、控制方式单一且无法有效保护水泵的缺陷，设计一种集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中控制液体水位，并能够实现对水泵等相关设备起保护作用的一种液位控制装置的数据处理方法。其技术是这样实现的：包括主CPU控制单元、电源单元、链接单元、通讯单元、模拟量单元、开入开出单元、测保单元以及显示控制单元在内的结构，其特征在于：其连接是采用电源单元与主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过链接单元相连接，主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过串行总线按照内定的协议进行通信，电源单元与其他单元通过链接单元连接提供装置工作电源，所述的主CPU控制单元2和其余单元都采用了低功耗高性能的STM32处理器；所述的电源单元采用了冗余交直流开关电源；各单元采用模块化设计，所述的单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离；

其数据处理及功能实现过程是：

(1)模拟量单元直接对传感器电流信号采样，得到液位信息；液位数据经过简单的处理后送主CPU控制单元进行相应的处理，生成对水泵的控制动作指令，由链接单元送测保单元执行相应的动作指令；模拟量单元采样速率达到毫秒级，精度高，减少了其中由误差引起的控制误差问题；

(2)开入开出单元接入外部控制干节点信号及报警输出节点信号，同时在单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离，具有完善的电气和安全隔离。由开入开出单元模块进行处理后得到的开入信号经链接单元送至主CPU控制单元，经处理后相关控制输出信号再回送开入开出单元，对外部信号进行控制；

(3)测保单元独立工作运行保护接入的水泵正常安全运行；并通过链接单元接收主CPU控制单元的动作指令，控制相关位置水泵的起停动作；测保单元之间设定各自的优先级，各不干扰，在一定的逻辑控制下相互配合工作，精确控制保护；

(4)电源单元输入交直流80V--265V，输出可供其他各单元工作的工作电源；

(5)主CPU控制单元完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；主CPU控制单元是整个装置的核心部分，基于STM32处理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存储器、RTC时钟芯片，完善的电气隔离安全保护设计，具备强大的数据处理能力和应用程序管理能力，同时具有标准的485输出口，采用Modbus RTU通讯协议，支持多台设备间的通讯，联动控制，并支持远程控制；

主CPU控制单元接收链接单元上内部总线上的测量和反馈数据，并加以分析处理。当出现液位在设定标准之上或之下时，主CPU控制单元根据参数设定及实时接收到模拟量单元送过来的液位数据，将其与设定值进行比较，确定其是否满足掉电以确定再起动功能是否实施；当满足掉电参数时，通过关开量数据确定参加再起动电机的列表，并以不同的再起动模式(立即再起动、延时分批再起动、延时逐台再起动、延时智能再起动)发送命令到CAN总线，由开出单元接收命令并动作，从而完成再起动这一过程，同时主CPU控制单元还将每次再起动的详细信息及开关量变位信息存入主CPU控制单元上的SD储存卡上，通过特定的通信协议传送到后台服务终端方便技术人员查询分析。

(6)显示单元提供了人机接口，显示单元与主CPU控制单元按照一定的协议仍然通过串行总线进行通讯，实时显示测量数据及开关量状态，同时可以通过按键的选择设定再起动保护和运行参数，并将修改后的参数通过串行总线回传给主CPU控制单元，实现在线修改参数。

实施该技术后的优点和效果在于：首先是克服了以往液位控制系统上的缺陷，实现独立的模块化设计，更加可靠稳定，也易于设备的维护，实时性更高；具有操作记录功能，能够对操作的设备进行追溯；具有遥控功能，可实现主CPU控制单元主串口实现远方控制；硬件和软件的连续自我检测，以取得最大的可靠性；能够在线进行运行程序的修改，能够在线进行工程数据的修改；显示控制单元采用独立的外部平台，根据一定的协议与主CPU通讯且基本不占用主CPU的资源，为本装置提供了完善的人机接口功能；电源单元1采用开关电源模式，适用于宽范围的交直流电源输入，成本低。本装置集实时测量、智能控制、总线通讯为一体，在工业生产生活中控制液体水位，能够实现对水泵等相关设备起有效保护作用的一种控制装置。

附图说明

图1为本发明总体结构示意图；

图2为本发明基本功能示意图；

其中，1-电源单元，2-主CPU控制单元，3-显示控制单元，4-开入开出单元，5-链接单元，6-模拟量单元，7-测保单元，8-通讯单元。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进一步说明：

见附图1、2，本实用新型的连接是采用电源单元1与主CPU控制单元2、显示控制单元3、开入开出单元4、模拟量单元6通过链接单元5连接。电源单元1与其他单元连接并提供其工作电源，主CPU控制单元2和其余单元都采用了低功耗高性能的STM32处理器；电源单元采用了冗余交直流开关电源；各单元采用模块化设计，主CPU控制单元2、模拟量单元6、开入开出单元4以及测保单元7之间通过链接单元5上的内部串行总线实现各单元间的数据传输，单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离。

其数据处理及功能实现过程是：

(1)模拟量单元6直接对传感器电流信号采样，得到液位信息；液位数据经过简单的处理后送主CPU控制单元2进行相应的处理，生成对水泵的控制动作指令，由链接单元5送测保单元执行相应的动作指令；模拟量单元采样速率达到毫秒级，精度高，减少了其中由误差引起的控制误差问题；

(2)开入开出单元4接入外部控制干节点信号及报警输出节点信号，同时在单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离，具有完善的电气和安全隔离。由开入开出单元4进行处理后得到的开入信号经链接单元5送至主CPU控制单元2，经处理后相关控制输出信号再回送开入开出单元4，对外部信号进行控制；

(3)测保单元7独立工作运行保护接入的水泵正常安全运行；并通过链接单元5接收主CPU控制单元2的动作指令，控制相关位置水泵的起停动作；测保单元7之间设定各自的优先级，各不干扰，在一定的逻辑控制下相互配合工作，精确控制保护；

(4)电源单元1输入交直流80V--265V，输出可供其他各单元工作的工作电源；

(5)主CPU控制单元2完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务等功能；主CPU控制单元2是整个装置的核心部分，基于STM32处理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存储器、RTC时钟芯片，完善的电气隔离安全保护设计，具备强大的数据处理能力和应用程序管理能力，同时具有标准的485输出口，采用Modbus RTU通讯协议，支持多台设备间的通讯，联动控制，并支持远程控制；

(6)显示控制单元3提供了人机接口，与主CPU控制单元2按照一定的协议仍然通过串行总线进行通讯，实时显示测量数据及开关量状态，同时可以通过按键的选择设定再起动保护和运行参数，并将修改后的参数通过串行总线回传给主CPU控制单元2，实现在线修改参数。

Claims (3)

1.一种液位控制装置的数据处理方法，包括主CPU控制单元、电源单元、链接单元、通讯单元、模拟量单元、开入开出单元、测保单元以及显示控制单元在内的结构，其特征在于：其连接是采用电源单元与主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过链接单元相连接，主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元通过串行总线按照内定的协议进行通信，电源单元与主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、模拟量单元、测保单元、通讯单元通过链接单元连接提供装置工作电源；

其数据处理及功能实现过程是：

(1)模拟量单元直接对传感器电流信号采样，得到液位信息；液位数据经过处理后送主CPU控制单元进行相应的处理，生成对水泵的控制动作指令，由链接单元送测保单元执行相应的动作指令；模拟量单元采样速率达到毫秒级，精度高，减少了其中由误差引起的控制误差问题；

(2)开入开出单元接入外部控制干节点信号及报警输出节点信号，同时在单元模块布局上采用了外部输入信号与输出做光电隔离，具有完善的电气和安全隔离；由开入开出单元模块进行处理后得到的开入信号经链接单元送至主CPU控制单元，经处理后相关控制输出信号再回送开入开出单元，对外部信号进行控制；

(3)测保单元独立工作运行保护接入的水泵正常安全运行；并通过链接单元接收主CPU控制单元的动作指令，控制相关位置水泵的起停动作；测保单元之间设定各自的优先级，各不干扰，在测保单元设定参数的控制下相互配合工作，精确控制保护；

(4)电源单元输入交直流80V--265V，输出可供主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、链接单元、模拟量单元、测保单元、通讯单元工作的工作电源；

(5)主CPU控制单元完成总线数据接收、应用处理、功能实现、事件记录、通讯服务功能；主CPU控制单元是整个装置的核心部分，基于STM32处理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存储器、RTC时钟芯片，完善的电气隔离安全保护设计，具备数据处理能力和应用程序管理能力，同时具有标准的485输出口，采用Modbus RTU通讯协议，支持多台设备间的通讯，联动控制，并支持远程控制；

主CPU控制单元接收链接单元上内部总线上的测量和反馈数据，并加以分析处理，当出现液位在设定标准之上或之下时，主CPU控制单元根据参数设定及实时接收到模拟量单元送过来的液位数据，将其与设定值进行比较，确定其是否满足掉电以确定再起动功能是否实施；当满足掉电参数时，通过关开量数据确定参加再起动电机的列表，并选择立即再起动、延时分批再起动、延时逐台再起动、延时智能再起动中一种再起动模式发送命令到CAN总线，由开出单元接收命令并动作，从而完成再起动这一过程，同时主CPU控制单元还将每次再起动的详细信息及开关量变位信息存入主CPU控制单元上的SD储存卡上，通过Modbus RTU通信协议传送到后台服务终端方便技术人员查询分析；

(6)显示单元提供了人机接口，显示单元与主CPU控制单元按照Modbus RTU协议仍然通过串行总线进行通讯，实时显示测量数据及开关量状态，同时可以通过按键的选择设定再起动保护和运行参数，并将修改后的参数通过串行总线回传给主CPU控制单元，实现在线修改参数。

2.根据权利要求1所述的一种液位控制装置的数据处理方法，其特征在于：主CPU控制单元和通讯单元、模拟量单元、测保单元都采用了低功耗高性能的STM32处理器。

3.根据权利要求1所述的一种液位控制装置的数据处理方法，其特征在于：电源单元采用了冗余交直流开关电源；主CPU控制单元、显示控制单元、开入开出单元、链接单元、模拟量单元、测保单元、通讯单元采用模块化设计。