CN106439158A - 一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置 - Google Patents

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汪涛
赵亮
赵飞
肖智华
仲崇权
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Dalian University of Technology
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    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor

Abstract

本发明涉及电动阀门执行装置，一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，包括云端服务器、CPU嵌入式处理器、通信模块、力矩检测模块、编码器、LED模块、功率模块及终端移动设备，所述云端服务器通过无线方式与通信模块相连，终端移动设备通过局域网与通信模块相连，所述通信模块分别与CPU嵌入式处理器中的RS485、RJ45接口相连，力矩检测模块与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，所述编码器、LED模块及功率模块分别与CPU嵌入式处理器中的编码器接口、LED接口及功率输出接口相连。本发明通过云端服务器远程调节和移动终端局域网调节两种方式进行监控，使得技术人员无需亲临现场就可以监视并控制现场阀门设备的运行状态及各种参数，达到减员增效的目的。

Description

一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置
技术领域
本发明涉及一种电动阀门执行装置，更具体地说，涉及一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置。
背景技术
阀门是电力、水利、石油化工、自动化生产等国民经济各部门不可缺少的关键控制器件，在发电厂、供电线路和污水处理等工业现场发挥着重要作用。随着我国工业生产环境的变化和自动化水平的提高，近年来智能电动执行器在阀门控制领域得到了大力发展和应用，但是目前还存在很多亟待解决的问题，如控制精度较低、结构不合理、稳定性差等。国外电动执行器在智能化、机电一体化以及网络化方面处于领先地位，这些电动执行器结构简单，性能稳定可靠。但大多仍未脱离传统制造模式，缺乏网络化功能，不利于系统的远程调节，智能化程度受限。
发明内容
为了克服已有技术存在的问题，本发明目的是提供一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置。该装置是通过两种远程通信方式对阀门进行调节，一是，云端服务器远程调节，二是，移动终端局域网调节。阀门通过功率执行单元驱动电机，实现两种反馈控制，一是，力矩反馈控制，二是，编码器位置开度反馈控制。从而提升了阀门产品的自动化技术水平，实现对阀门远程控制的自动化和信息化管理。
为了实现上述发明目的，解决已有技术中所存在的问题，本发明采取的技术方案是：一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，包括云端服务器、CPU嵌入式处理器、通信模块、力矩检测模块、编码器、LED模块、功率模块及终端移动设备，所述云端服务器通过无线方式与通信模块相连，所述终端移动设备通过局域网与通信模块相连，所述通信模块分别与CPU嵌入式处理器中的RS485、RJ45接口相连，所述力矩检测模块与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，所述编码器与CPU嵌入式处理器中的编码器接口相连，所述LED模块与CPU嵌入式处理器中的LED接口相连，所述功率模块与CPU嵌入式处理器中的功率输出接口相连。
所述通信模块主要包括一个T260S模块，所述T260S模块又包括串口转3G信号DTU及工业无线路由器，其中，所述云端服务器通过无线方式与串口转3G信号DTU相连，串口转3G信号DTU又与RS485接口相连，用于数据的远程传输，实现对云端服务器的远程监控；另外，所述工业无线路由器分别与RJ45接口及终端移动设备相连并接入局域网内，再通过终端移动设备连接WIFI进行局域网内的数据传输。
所述力矩检测模块，包括分别安装在阀门的全开、全闭位置上的两个力矩传感器及一个电位器，并与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，用于采集到力矩信号，所述电位器分别与10V电源及地线连接。
所编码器对阀门从全闭到全开共记录175圈，并通过CPU嵌入式处理器中的FLASH对编码器反馈当前阀门的开度值信息进行保存，用于实现对阀门下一步开或者关多大角度动作的判断。
本发明有益效果是：一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，包括云端服务器、CPU嵌入式处理器、通信模块、力矩检测模块、编码器、LED模块、功率模块及终端移动设备，所述云端服务器通过无线方式与通信模块相连，所述终端移动设备通过局域网与通信模块相连，所述通信模块分别与CPU嵌入式处理器中的RS485、RJ45接口相连，所述力矩检测模块与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，所述编码器与CPU嵌入式处理器中的编码器接口相连，所述LED模块与CPU嵌入式处理器中的LED接口相连，所述功率模块与CPU嵌入式处理器中的功率输出接口相连。与已有技术相比，本发明通过云端服务器远程调节和移动终端局域网调节两种方式进行监控，使得技术人员无需亲临现场或恶劣的环境就可以监视并控制现场阀门设备的运行状态及各种参数，从而减少值守工作人员，最终实现远端的无人或少人值守，达到减员增效的目的。
附图说明
图1是本发明原理框图。
图2是本发明中的通信模块原理框图。
图3是本发明的控制流程图。
图4是本发明中的云端服务器调节交互界面图。
图5是本发明中的移动终端交互界面图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步说明。
如图1，2所示，一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，包括云端服务器、CPU嵌入式处理器、通信模块、力矩检测模块、编码器、LED模块、功率模块及终端移动设备，所述云端服务器通过无线方式与通信模块相连，所述终端移动设备通过局域网与通信模块相连，所述通信模块分别与CPU嵌入式处理器中的RS485、RJ45接口相连，所述力矩检测模块与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，所述编码器与CPU嵌入式处理器中的编码器接口相连，所述LED模块与CPU嵌入式处理器中的LED接口相连，所述功率模块与CPU嵌入式处理器中的功率输出接口相连。所述通信模块主要包括一个T260S模块，所述T260S模块又包括串口转3G信号DTU及工业无线路由器，其中，所述云端服务器通过无线方式与串口转3G信号DTU相连，串口转3G信号DTU又与RS485接口相连，用于数据的远程传输，实现对云端服务器的远程监控；另外，所述工业无线路由器分别与RJ45接口及终端移动设备相连并接入局域网内，再通过终端移动设备连接WIFI进行局域网内的数据传输。所述力矩检测模块，包括分别安装在阀门的全开、全闭位置上的两个力矩传感器及一个电位器，并与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，用于采集到力矩信号，所述电位器分别与10V电源及地线连接。所编码器对阀门从全闭到全开共记录175圈，并通过CPU嵌入式处理器中的FLASH对编码器反馈当前阀门的开度值信息进行保存，用于实现对阀门下一步开或者关多大角度动作的判断。
电动阀门上电时，首先对位置变量初始化赋值，编码器的位置反馈根据初始位置进行变化。首先，设置开度SP，与实际PV相比较，若SP>PV，电动阀门执行开启动；若SP<PV，电动阀门执行关启动，直至SP＝PV，电动阀门停止运行。其次，若开度有变，则重新设定开度SP，再次执行上一步动作。最后，当开度达到使用需求后，进行位置信息的保存。至此，一次电动阀门使用流程完全结束。
本发明的两种控制方式，具体如下：
1、远程云端控制方式：
(1)通过云端服务器编写组态工程，在设备拓扑结构中，T260S中的DTU作为主站，电动阀门控制单元作为从站，进入HMI，设计交互界面，如图4所示。
(2)配置T260S中的DTU的目的IP为123.206.58.198(云端服务器IP)，TCP端口为11000，配置心跳报文内容为DTU的主站号，串口波特率、校验位，数据位、停止位均与电动阀门控制单元设置相同。
(3)云端服务器与阀门控制单元之间的数据传输方式为透明传输，传输的内容均为Modbus RTU报文。控制区中控制报文包括硬件地址、写命令号、控制变量的Modbus地址、控制变量的具体数值(分别映射开、关、停三种运行模式)和CRC校验值；设置报文包括硬件地址、写命令号、设置变量的Modbus地址(开度与位置)、设置变量的具体数值(开度值与位置标志)和CRC校验值。监视区中读取运行开度值报文包括硬件地址、读命令号、开度值变量的Modbus地址、读取变量的字节数和CRC校验值。
2、移动终端局域网控制方式：
(1)通过移动终端编写Android APP软件，目的IP为192.168.1.76，UDP端口号为11000，交互界面如图5所示。
(2)移动终端与阀门控制单元之间的传输内容为Modbus UDP报文，控制区报文包括报文头、报文长度、硬件地址、写命令号、控制变量的Modbus地址与控制变量的具体数值(分别映射开、关、停三种运行模式)；设置报文包括报文头、报文长度、硬件地址、写命令号、设置变量的Modbus地址(开度与位置)与设置变量的具体数值(开度值与位置标志)。监视区中读取运行开度值报文包括报文头、报文长度、硬件地址、读命令号、开度值变量的Modbus地址与读取变量的字节数。
本发明具体控制过程为：通过通信模块接收来自云端服务器或者局域网的控制指令，并通过编码器模块获得当前阀门所处的位置，然后解析远程控制指令，并结合当前的位置信息对阀门做出开/关动作命令；当阀门上电时，先对位置变量初始化赋值，编码器的位置反馈根据初始位置进行变化。首先，设置开度SP，与实际PV相比较，若SP>PV，电动阀门执行开启动；若SP<PV，电动阀门执行关启动，直至SP＝PV，电动阀门停止运行。其次，若开度有变，则重新设定开度SP，再次执行上一步动作。最后，当开度达到使用需求后，进行位置信息的保存。至此，一次电动阀门使用流程完全结束。

Claims (4)

1.一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，包括云端服务器、CPU嵌入式处理器、通信模块、力矩检测模块、编码器、LED模块、功率模块及终端移动设备，其特征在于：所述云端服务器通过无线方式与通信模块相连，所述终端移动设备通过局域网与通信模块相连，所述通信模块分别与CPU嵌入式处理器中的RS485、RJ45接口相连，所述力矩检测模块与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，所述编码器与CPU嵌入式处理器中的编码器接口相连，所述LED模块与CPU嵌入式处理器中的LED接口相连，所述功率模块与CPU嵌入式处理器中的功率输出接口相连。
2.根据权利要求1所述一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，其特征在于：所述通信模块主要包括一个T260S模块，所述T260S模块又包括串口转3G信号DTU及工业无线路由器，其中，所述云端服务器通过无线方式与串口转3G信号DTU相连，串口转3G信号DTU又与RS485接口相连，用于数据的远程传输，实现对云端服务器的远程监控；另外，所述工业无线路由器分别与RJ45接口及终端移动设备相连并接入局域网内，再通过终端移动设备连接WIFI进行局域网内的数据传输。
3.根据权利要求1所述一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，其特征在于：所述力矩检测模块，包括分别安装在阀门的全开、全闭位置上的两个力矩传感器及一个电位器，并与CPU嵌入式处理器中的第1路模拟量通道AI0接口相连，用于采集到力矩信号，所述电位器分别与10V电源及地线连接。
4.根据权利要求1所述一种具有远程调节功能的电动阀门执行装置，其特征在于：所编码器对阀门从全闭到全开共记录175圈，并通过CPU嵌入式处理器中的FLASH对编码器反馈当前阀门的开度值信息进行保存，用于实现对阀门下一步开或者关多大角度动作的判断。
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