CN103343830A

CN103343830A - 可编程控制阀门

Info

Publication number: CN103343830A
Application number: CN2013102658675A
Authority: CN
Inventors: 王旭平
Original assignee: Taiyuan University of Technology
Current assignee: Taiyuan University of Technology
Priority date: 2013-06-28
Filing date: 2013-06-28
Publication date: 2013-10-09
Anticipated expiration: 2033-06-28
Also published as: CN103343830B

Abstract

本发明可编程控制阀门属于阀门控制技术领域，解决的技术问题是提供一种运行灵活、稳定可靠、维护简单、拓展性好以及成本较低的可编程控制阀门，采用的技术方案为可编程控制阀门，包括阀门主体、电源输入端、主处理单元、执行机构、开度检测单元、工作状态检测单元、控制转换单元和电源变换单元，所述阀门主体分别与执行机构和开度检测单元相连，所述电源输入端分别与执行机构、工作状态检测单元和电源变换单元相连，所述主处理单元分别与开度检测单元、工作状态检测单元、控制转换单元和电源变换单元相连，所述执行机构与控制转换单元相连。

Description

可编程控制阀门

技术领域

本发明可编程控制阀门属于阀门控制技术领域。

背景技术

目前流体或液压控制采用的阀门功能较单一，满足常规或特殊功能设计需求的阀门及其控制通常需要多个信号设备及另外的控制箱来联合实现，这样使得现有阀门及其控制系统存在下述缺陷：功能设计复杂，所用模块较多，信号及控制回路接线较多、较乱，系统可靠性较差，现场安装空间要求大、布置凌乱，制造成本高，维护困难，无法通过网络互连实现阀门自主运行或是受控运行，运行方式修改不灵活等一系列缺点，总体表现为功能设计需时较长，可靠性、可维护性、可扩展性以及经济性差。

发明内容

本发明克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是提供一种运行灵活、稳定可靠、维护简单、拓展性好以及成本较低的可编程控制阀门。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为可编程控制阀门，包括阀门主体、电源输入端、主处理单元、执行机构、开度检测单元、工作状态检测单元、控制转换单元和电源变换单元，所述阀门主体分别与执行机构和开度检测单元相连，所述电源输入端分别与执行机构、工作状态检测单元和电源变换单元相连，所述主处理单元分别与开度检测单元、工作状态检测单元、控制转换单元和电源变换单元相连，所述执行机构与控制转换单元相连。

作为对上述技术方案的改进，所述可编程控制阀门还包括存储器、CAN总线控制器、以太网控制器、总线、内部时钟、编程接口单元、CAN总线接口和以太网接口，所述总线和内部时钟分别与主处理单元相连，所述存储器、CAN总线控制器、以太网控制器（21）和编程接口单元分别与总线相连，所述CAN总线控制器还分别与电源变换单元和CAN总线接口相连，所述以太网控制器还分别与电源变换单元和以太网接口相连。

进一步的，所述可编程控制阀门还包括模拟量输入端、模数转换单元、数模转换单元、模拟量输出端、开关量输入端和开关量输出端，所述模数转换单元、数模转换单元、开关量输入端和开关量输出端分别与主处理单元相连，所述模数转换单元还与模拟量输入端相连，所述数模转换单元还与模拟量输出端相连。

进一步的，所述可编程控制阀门还包括人机界面、LED显示单元、切换开关和复位开关，所述人机界面、LED显示单元、切换开关和复位开关分别与主处理单元相连，所述人机界面还与电源变换单元相连。

所述电源输入端、模拟量输入端、模拟量输出端、开关量输入端、开关量输出端、编程接口单元、CAN总线接口和以太网接口都设置在接口端子板上。

所述主处理单元、开度检测单元、工作状态检测单元、控制转换单元、电源变换单元和模数转换单元、数模转换单元、人机界面、LED显示单元、切换开关、复位开关、存储器、CAN总线控制器、以太网控制器、总线、内部时钟和接口端子板都安装在保护外壳中。

所述保护外壳设计为全包裹形式，即保护外壳将阀门主体全部封裹住。

所述保护外壳设计为部分包裹形式，即保护外壳附装在阀门主体上。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果。

一、本发明中开度检测单元用于检测阀门主体运行的开关状态和开度大小，工作状态检测单元用于检测阀门主体工作时的电压、电流信号，并将检测到的信号传输给主处理单元，主处理单元对获取的信息进行分析处理后，发出控制信号，所述控制信号通过转换控制单元转换后用于控制执行机构，从而实现对阀门本体的启闭角度的控制和调整，实现阀门的程序控制；另一方面主处理单元可以根据阀门工作时的电压、电流信号依据设定的程序，发出告警信号。

二、本发明中CAN总线控制器、以太网控制器和编程接口单元均分别与总线相连，形成可编程控制阀门的通讯端口，能够将可编程控制阀门接入CAN通讯网络或是工业以太网，同时也能实现上位机通过网络对可编程控制阀门进行在线编程或修改，实现对阀门的遥控、遥调、遥测等功能，还能够实现多个可编程控制阀门的组网运行；也能够实现不依赖于上位机按预编程实现阀门自主运行或者在可编程阀门之间实现网络自主运行；存储器用于作为可编程控制阀门的内部数据存储区，能够将阀门的运行数据和告警信息进行短期存储，上位机可以通过CAN通讯网络或是工业以太网网络对其所存储的数据进行提取。

三、本发明包括模拟量输入端、模拟量输出端、开关量输入端和开关量输出端，能够实现可编程控制阀门对模拟量信号和开关量信号的接收和发送，所述信号包括可编程控制阀门的告警信息等。

四、本发明包括切换开关、复位开关、人机界面和LED显示单元，实现对可编程控制阀门的工作模式切换、工作状态监视以及工作故障的诊断等功能。

五、本发明中电源输入端、模拟量输入端、模拟量输出端、开关量输入端、开关量输出端、编程接口单元、CAN总线接口和以太网接口都设置在接口端子板上，便于现场接线和装配，减轻工作人员的劳动强度。

六、本发明采用保护外壳将除阀门本体和执行机构之外的其他部件封装起来，有效防止粉尘和腐蚀性物质对上述部件的损坏，因此广泛适用于具有粉尘、腐蚀性物质等复杂工况的场合。

附图说明

下面结合附图对本发明的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本发明的电路结构示意图。

图2为阀门主体和保护外壳全包裹形式的结构示意图。

图3为阀门主体和保护外壳部分包裹形式的结构示意图。

图中：1为阀门本体、2为电源输入端、3为主处理单元、4为执行机构、5为开度检测单元、6为工作状态检测单元、7为控制转换单元、8为电源变换单元、9为模拟量输入端、10为模数转换单元、11为数模转换单元、12为模拟量输出端、13为开关量输入端、14为开关量输出端、15为人机界面、16为LED显示单元、17为切换开关、18为复位开关、19为存储器、20为CAN总线控制器、21为以太网控制器、22为总线、23为内部时钟、24为编程接口单元、25为CAN总线接口、26为以太网接口、27为接线端子板、28为保护外壳。

具体实施方式

图1为本发明的电路结构示意图，本发明包括阀门主体1、电源输入端2、主处理单元3、执行机构4、开度检测单元5、工作状态检测单元6、控制转换单元7和电源变换单元8，所述阀门主体1分别与执行机构4和开度检测单元5相连，所述电源输入端2分别与执行机构4、工作状态检测单元6和电源变换单元8相连，所述主处理单元3分别与开度检测单元5、工作状态检测单元6、控制转换单元7和电源变换单元8相连，所述执行机构4与控制转换单元7相连。

上述开度检测单元5用于检测阀门主体1运行的开关状态和开度大小，工作状态检测单元6用于检测阀门主体1工作时的电压、电流信号，并将检测到的信号传送给主处理单元3，主处理单元3对获取的信息进行分析处理后，发出控制信号，所述控制信号通过转换控制单元7转换后用于控制执行机构4，从而实现对阀门本体1的启闭角度的控制和调整，实现阀门的程序控制。

作为对上述技术方案的改进，所述可编程控制阀门还包括存储器19、CAN总线控制器20、以太网控制器21、总线22、内部时钟23、编程接口单元24、CAN总线接口25和以太网接口26，所述总线22和内部时钟23均分别与主处理单元3相连，所述存储器19、CAN总线控制器20、以太网控制器21和编程接口单元24分别与总线22相连，所述CAN总线控制器20还分别与电源变换单元8和CAN总线接口25相连，所述以太网控制器21还分别与电源变换单元8和以太网接口26相连。

上述的CAN总线控制器20、以太网控制器21和编程接口单元24均分别与总线22相连，形成可编程控制阀门的通讯端口，能够将可编程控制阀门接入CAN通讯网络或是工业以太网，同时也能实现上位机通过网络对可编程控制阀门进行在线编程或修改，实现对阀门的遥控、遥调、遥测等功能，还能够实现多个可编程控制阀门的组网运行；也能够实现不依赖于上位机按预编程实现阀门自主运行或者在可编程阀门之间实现网络自主运行。

上述的内部时钟23用于为可编程控制阀门提供时钟信息，存储器19用于作为可编程控制阀门的内部数据存储区，能够将阀门的运行数据或告警信息进行短期存储，上位机可以通过CAN通讯网络或是工业以太网网络对其所存储的数据进行提取。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述可编程控制阀门还包括模拟量输入端9、模数转换单元10、数模转换单元11、模拟量输出端12、开关量输入端13和开关量输出端14，所述模数转换单元10、数模转换单元11、开关量输入端13和开关量输出端14分别与主处理单元3相连，所述模数转换单元10还与模拟量输入端9相连，所述数模转换单元11还与模拟量输出端12相连；通过上述改进，能够实现可编程控制阀门对模拟量信号和开关量信号的接入和发送，所述信号包括可编程控制阀门的告警信息等。

作为对上述技术方案的进一步改进，所述可编程控制阀门还包括人机界面15、LED显示单元16、切换开关17和复位开关18，所述人机界面15、LED显示单元16、切换开关17和复位开关18分别与主处理单元3相连，所述人机界面15还与电源变换单元8相连；人机界面15 和LED显示单元16用于将可编程控制阀门的工作信息直观形象的显示出来，便于工作人员观察；所述的切换开关17用于实现可编程控制阀门手动控制和自动控制的切换，所述的复位开关18主要用于实现可编程控制阀门的初始化和复位，通过上述改进，实现对可编程控制阀门的工作模式切换、工作状态监视以及工作故障的诊断等功能。

所述的电源输入端2用于从外部接入电源，为执行机构4、工作状态检测单元6和电源变换单元8提供电源供给，所述电源变换单元8对电源进行变换后，为主处理单元3、人机界面15、CAN总线控制器20和以太网控制器21提供相应的工作电源，确保可编程控制阀门正常运行。

所述电源输入端2、模拟量输入端9、模拟量输出端12、开关量输入端13、开关量输出端14、编程接口单元24、CAN总线接口25和以太网接口26都设置在接口端子板27上，便于现场接线和装配，减轻工作人员的劳动强度。

所述主处理单元3、开度检测单元5、工作状态检测单元6、控制转换单元7、电源变换单元8和模数转换单元10、数模转换单元11、人机界面15、LED显示单元16、切换开关17、复位开关18、存储器19、CAN总线控制器20、以太网控制器21、总线22、内部时钟23和接口端子板27都安装在保护外壳28中。

采用保护外壳28将上述部件封装起来，有效防止粉尘和腐蚀性物质对上述部件的损坏，因此广泛适用于具有粉尘、腐蚀性物质等复杂工况的场合。

如图2所示所述保护外壳28可设计为全包裹形式，当阀门主体1体积较小时设计为全包裹形式，即保护外壳28将阀门主体1全部封裹；如图3所示所述保护外壳28也能够设计为部分包裹形式，当阀门主体1体积较大时设计为部分包裹形式，即保护外壳28附装在阀门主体1上；图2和图3仅示意了圆柱状的阀门主体1和保护外壳28的设置方式，实际运用中，可根据阀门主体1的具体形状结构合理的设计保护外壳28的形状和安装方式。

所述的主处理单元采用单片机实现，本发明技术方案中采用的各个部件为现有技术，但本发明的技术方案创造性的将其运用在阀门控制技术领域，上面结合附图对本发明的具体实施方式作了详细说明，但本发明并不局限于上述实施例，在本领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本发明宗旨的前提下做出各种变化。

Claims

1.可编程控制阀门，包括阀门主体（1）、电源输入端（2）、主处理单元（3）、执行机构（4）、开度检测单元（5）、工作状态检测单元（6）、控制转换单元（7）和电源变换单元（8），其特征在于：所述阀门主体（1）分别与执行机构（4）和开度检测单元（5）相连，所述电源输入端（2）分别与执行机构（4）、工作状态检测单元（6）和电源变换单元（8）相连，所述主处理单元（3）分别与开度检测单元（5）、工作状态检测单元（6）、控制转换单元（7）和电源变换单元（8）相连，所述执行机构（4）与控制转换单元（7）相连。

2.根据权利要求1所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述可编程控制阀门还包括存储器（19）、CAN总线控制器（20）、以太网控制器（21）、总线（22）、内部时钟（23）、编程接口单元（24）、CAN总线接口（25）和以太网接口（26），所述总线（22）和内部时钟（23）分别与主处理单元（3）相连，所述存储器（19）、CAN总线控制器（20）、以太网控制器（21）和编程接口单元（24）分别与总线（22）相连，所述CAN总线控制器（20）还分别与电源变换单元（8）和CAN总线接口（25）相连，所述以太网控制器（21）还分别与电源变换单元（8）和以太网接口（26）相连。

3.根据权利要求2所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述可编程控制阀门还包括模拟量输入端（9）、模数转换单元（10）、数模转换单元（11）、模拟量输出端（12）、开关量输入端（13）和开关量输出端（14），所述模数转换单元（10）、数模转换单元（11）、开关量输入端（13）和开关量输出端（14）分别与主处理单元（3）相连，所述模数转换单元（10）还与模拟量输入端（9）相连，所述数模转换单元（11）还与模拟量输出端（12）相连。

4.根据权利要求3所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述可编程控制阀门还包括人机界面（15）、LED显示单元（16）、切换开关（17）和复位开关（18），所述人机界面（15）、LED显示单元（16）、切换开关（17）和复位开关（18）分别与主处理单元（3）相连，所述人机界面（15）还与电源变换单元（8）相连。

5.根据权利要求3所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述电源输入端（2）、模拟量输入端（9）、模拟量输出端（12）、开关量输入端（13）、开关量输出端（14）、编程接口单元（24）、CAN总线接口（25）和以太网接口（26）都设置在接口端子板（27）上。

6.根据权利要求5所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述主处理单元（3）、开度检测单元（5）、工作状态检测单元（6）、控制转换单元（7）、电源变换单元（8）和模数转换单元（10）、数模转换单元（11）、人机界面（15）、LED显示单元（16）、切换开关（17）、复位开关（18）、存储器（19）、CAN总线控制器（20）、以太网控制器（21）、总线（22）、内部时钟（23）和接口端子板（27）都安装在保护外壳（28）中。

7.根据权利要求6所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述保护外壳（28）设计为全包裹形式，即保护外壳（28）将阀门主体（1）全部封裹住。

8.根据权利要求6所述的可编程控制阀门，其特征在于：所述保护外壳（28）设计为部分包裹形式，即保护外壳（28）附装在阀门主体（1）上。