CN104548427A - 全自动阀门控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动阀门控制系统，其包括控制单元、分别与所述控制单元相连接的检测单元、驱动单元、通讯单元以及显示单元，特征在于所述控制单元包括角度调节器和电流调节器，所述检测单元包括水流量传感器、阀门压力传感器、阀门角度传感器、电流传感器、角度设定接口以及角度输出接口，本发明由于采用上述结构，具有电路结构简单、自动化程度高、操作简单，调节精确等优点。

Description

全自动阀门控制系统

技术领域

 本发明涉及消防装置，尤其涉及一种用于调节泡沫罐出液球阀的全自动阀门控制系统。

背景技术

泡沫消防车是扑救石油、化工、厂矿企业、港口货场等火灾的必要装备。在救火时，首先打开压力水旋塞，然后打开泡沫罐出液球阀，控制该球形阀门的开度，使发泡剂按照一定的比例吸入，发泡剂吸入后与水进行混合形成泡沫液，然后对准火焰中心，喷射泡沫液。

现有技术中的阀门控制系统功能相对单一，其中有些阀门控制系统只能作为执行机构，不能独自完成泡沫比例的自动调整，需要接受控制器的指令完成单一任务，如CN102423522B公开的轮式装甲消防车集中电控气动水路系统，其包括执行部分和与其连接控制部分 ；所述执行部分包括与发动机的输出端相连的水泵，与水泵的进水主管路相连的水罐和泡沫罐，与水泵的出水主管路相连的主炮、副炮、车首喷淋头和轮胎喷淋头 ；所述控制部分包括控制器及面板、与控制器连接的无线接收器及对应的无线发射器、与控制器连接的组合阀箱及与组合阀箱连接的气瓶 ；所述控制部分的组合阀箱分别与执行部分的水泵截止阀、泡沫液截止阀、泡沫液冲洗阀、文丘里管供水阀、主炮球阀、副炮球阀和触电开关连接；有些阀门控制系统对外接口单一，只有简单的模拟信号输入输出接口，没有对外通讯功能，无法接收和执行上位机的指令，如CN202020816U公开一种泡沫吸入源控制装置的实用新型，其包括设于举高消防车泡沫罐出口处的第一电控阀和设于外吸泡沫液接口处的第二电控阀，所述第一电控阀和第二电控阀的控制回路上设有用于控制其处于开启或关闭状态的控制开关 ；所述控制开关具体为选择开关，所述选择开关具有第一电控阀得电时第二电控阀不得电的第一档位，第二电控阀得电时第一电控阀不得电的第二档位，以及第一电控阀和第二电控阀均不得电的第三档位；还有些阀门控制系统自动化程度过低，只能依靠手动开关来设定球形阀的开度，无法自动调节球形阀开度，不能与较大的消防系统集成。

虽然CN203102030U公开了一种基于CAN总线的消防车泡沫混合控制系统的实用新型专利能够通过远程通讯模块进行控制泡沫混合比例，但其实质性不足是：只能用于出水压力稳定的情况下使用，对于由于某种原因会造成的消防泵出水压力的突变，还需要人工手动 PTO 控制来进行调节和监测，很难做到对出水压力突变的快速响应，因而无法快速消除出水压力突变对灭火战斗的影响，轻则降低灭火效率，严重时则会造成人员伤亡。

因为消防泵的出水压力控制和泡沫混合比例控制是消防灭火战斗的关键所在，所以灭火现场情况的复杂性，混乱性，在消防战斗中对消防泵的出水压力和对泡沫混合比例的精准控制尤为重要，消防泵出水压力和泡沫混合比例过大或者过小都会导致灭火效率的降低。如果在战斗过程中消防泵出水压力过大可能导致管路损毁甚至造成人员伤亡 ；压力过小则难以达到战斗所需的射程要求，无法扑灭火源。且，泡沫比例混合控制系统是泡沫灭火的关键，泡沫比例混合的好坏直接关系到泡沫灭火的效率乃至成败。

现在大部分消防车采用对消防泵出水压力和泡沫混合比例分别进行控制的方式，以上的情况不仅会浪费消防罐内有限的水源和泡沫，而且会延误灭火的最好时机。

针对上述技术问题，CN202005970U公开了一种消防车集成控制系统，其结构包括检测和控制电路及设置于控制系统前级的电源保护电路，检测和控制电路包括主机控制器、CANBus 通讯电路、LCD显示电路、泡沫比例控制阀和电磁阀控制电路、信号采集电路以及键盘电路 ；CANBus 通讯电路包括CAN 控制器和 CAN 收发器；LCD 显示电路包括 ARM模块和液晶显示模块；泡沫比例控制阀和电磁阀控制电路包括智能开关模块及泡沫比例控制阀 ；信号采集电路包括信号采集处理控制器和外接传感器。通过上述结构将消防泵出水压力应稳定在某个特定的范围内，虽然既能有效地进行灭火，同时也能保证消防人员的人身安全，但其不足是：结构复杂，程序控制繁琐，设备昂贵。

因此，我们需要一套能够精确地，通过控制并读取水的压力值和流量值来达到自动控制球阀开度的控制系统。

发明内容

本发明的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种控制新颖、结构简单、程序控制简单、节约设备成本、自动化程度高、控制精确的全自动阀门控制系统，

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种全自动阀门控制系统，包括控制单元、分别与所述控制单元相连接的检测单元、驱动单元、通讯单元以及显示单元，其特征在于所述控制单元包括角度调节器和电流调节器，所述检测单元包括水流量传感器、阀门压力传感器、阀门角度传感器、电流传感器、角度设定接口以及角度输出接口，所述驱动单元包括直流电机；    所述检测单元被配置为通过水流量传感器，阀门压力传感器，阀门角度传感器，电流传感器采集阀门内的信号值，所述信号值包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机的电流值；所述检测单元中的角度设定接口以及角度输出接口被配置为配合其他系统使用；    所述控制单元被配置为根据来自所述检测单元的信号值进行计算，调节转换，进而对所述驱动单元发出控制指令；    所述驱动单元被配置为根据来自所述控制单元的控制指令来运转所述直流电机，进而调节泡沫罐出液球阀的张开角度，即调节所述阀门角度值；    所述显示单元被配置为实时显示控制单元中的参数，所述参数包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机的电流值；

所述通讯单元包括CAN总线通讯单元和MODBUS总线通讯单元，其中所述CAN总线通讯单元通过CAN总线与其他系统进行通讯，以获取泡沫罐出液球阀的张开角度的设定值；所述MODBUS总线通讯单元通过MODBUS总线针对不同的应用场合对系统的参数进行设置，以实现对系统的不同控制要求。

本发明在调节时，所述控制单元读取通过水流量传感器测得的水流量值以及通过阀门压力传感器测得的阀门压力值并进行运算，上述水流量值和阀门压力值经运算后，得到角度指令，通过所述角度指令中的角度值与用于测量泡沫罐出液球阀的阀门角度传感器测得的角度值相比较，得到的差值经角度调节器进行调节转换，即得到直流电机的电流调节值，该电流调节值与用于测量直流电机的电流传感器测得的电流值的差值相比较后经电流调节器进行调节转换，即得到直流电机的电机调节值，所述控制单元将上述电机调节值发送至所述驱动单元中，根据接收到的电机调节值，驱动直流电机进行运转，进而拖动泡沫罐出液球阀进行旋转，达到精确调节出液球阀张开角度的作用，重复上述动作，直到控制单元中的角度指令中的角度值与用于测量泡沫罐出液球阀的阀门角度传感器测得的角度值的差值为零，直流电机即停止运转，泡沫罐出液球阀此时旋转到指定位置。

本发明的有益效果在于，能够作为独立的系统使用，也可以集成到其他系统中进行配套使用，并且不需人为操作，便能实现泡沫罐出液球阀开度的设置，达到精确控制发泡剂的吸入比例，使泡沫最大化的目的，提高了系统的自动化程度。

附图说明  

图1是本发明的结构框图。

图2是本发明的控制流程图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进一步说明：

如附图1所示，本发明所涉及的全自动阀门控制系统包括控制单元1，与所述控制单元1相连接的检测单元2、驱动单元3、通讯单元4以及显示单元5，其中所述控制单元1包括角度调节器11和电流调节器12，所述检测单元2包括水流量传感器21，阀门压力传感器22，阀门角度传感器23，电流传感器24，角度设定接口25以及角度输出接口26，所述驱动单元3包括直流电机31，所述通讯单元4包括CAN总线通讯单元41和MODBUS总线通讯单元42，

所述检测单元2被配置为通过水流量传感器21，阀门压力传感器22，阀门角度传感器23，电流传感器24采集信号值，所述信号值包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机的电流值；所述检测单元2中的角度设定接口25以及角度输出接口26被配置为配合其他系统使用；

所述控制单元1被配置为根据来自所述检测单元2的信号值进行计算，调节转换，进而对所述驱动单元3发出控制指令；

所述驱动单元3被配置为根据来自所述控制单元1的控制指令来运转所述直流电机31，进而调节泡沫罐出液球阀的张开角度，即调节所述阀门角度值；

所述通讯单元4中的CAN总线通讯单元41通过CAN总线与其他系统进行通讯，以获取泡沫罐出液球阀的张开角度的设定值；所述MODBUS总线通讯单元42通过MODBUS总线针对不同的应用场合对系统的参数进行设置，以实现对系统的不同控制要求；

所述显示单元5被配置为实时显示控制单元1的参数，所述参数包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机31的电流值。

在具体的调节过程中，所述控制单元1读取通过水流量传感器21测得的水流量值以及通过阀门压力传感器22测得的阀门压力值并进行运算，上述水流量值和阀门压力值经运算后，得到角度指令，通过所述角度指令中的角度值与用于测量泡沫罐出液球阀的阀门角度传感器23测得的角度值相比较，得到的差值经角度调节器11进行调节转换，即得到直流电机31的电流调节值，该电流调节值与用于测量直流电机31的电流传感器24测得的电流值的差值相比较后经电流调节器12进行调节转换，即得到直流电机31的电机调节值，所述控制单元1将上述电机调节值发送至所述驱动单元3中，根据接收到的电机调节值，驱动直流电机31进行运转，进而拖动泡沫罐出液球阀进行旋转，达到精确调节出液球阀张开角度的作用，重复上述动作，直到控制单元中的角度指令中的角度值与用于测量泡沫罐出液球阀的阀门角度传感器23测得的角度值的差值为零，直流电机31即停止运转，泡沫罐出液球阀此时旋转到指定位置。

本发明所述水流量值与泡沫罐出液球阀的开度是相对应的，当没有外界系统通过CAN总线设定泡沫罐出液球阀的开度值时，根据所述水流量值进行调节泡沫罐出液球阀8的开度；当外界系统通过CAN总线对泡沫罐出液球阀的开度值进行设定时，即所述角度指令中的角度值已被设定时，则此时会先将泡沫罐出液球阀8的开度值调节成上述设定值，之后再根据所述泡沫罐出液球阀的开度值调节所述水流量值。

本发明所涉及的全自动阀门控制系统能够作为独立的系统使用，也可以集成到其他系统中进行配套使用，自动化程度较高，不需人为操作，便能实现泡沫罐出液球阀开度的设置，达到精确控制发泡剂的吸入比例的目的，使泡沫最大化；本发明所涉及的全自动阀门控制系统还可以通过CAN总线和MODBUS总线与外界的其他系统通讯，实现泡沫罐出液球阀的开度的远程控制。

Claims (1)

1.一种全自动阀门控制系统，包括控制单元、分别与所述控制单元相连接的检测单元、驱动单元、通讯单元以及显示单元，其特征在于所述控制单元包括角度调节器和电流调节器，所述检测单元包括水流量传感器、阀门压力传感器、阀门角度传感器、电流传感器、角度设定接口以及角度输出接口，所述驱动单元包括直流电机；所述检测单元被配置为通过水流量传感器、阀门压力传感器、阀门角度传感器、电流传感器采集水流量计内的信号值，所述信号值包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机的电流值；所述检测单元中的角度设定接口以及角度输出接口被配置为配合其他系统使用；所述控制单元被配置为根据来自所述检测单元的信号值进行计算，调节转换，进而对所述驱动单元发出控制指令；所述驱动单元被配置为根据来自所述控制单元的控制指令来运转所述直流电机，进而调节泡沫罐出液球阀的张开角度，即调节所述阀门角度值；所述显示单元被配置为实时显示控制单元中的参数，所述参数包括水流量值、阀门压力值、阀门角度值以及直流电机的电流值；所述通讯单元包括CAN总线通讯单元和MODBUS总线通讯单元，其中所述CAN总线通讯单元通过CAN总线与其他系统进行通讯。