CN107606298A - 一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法。提供了一种智能、精准、实时了解阀门位置且功耗低的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法。通过直流电源供电，包括单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块、多圈绝对编码器、单片机组和显示屏；所述单片机控制模块单向连接多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块和单片机组；所述单片机组包括相互通讯的辅助单片机和主控单片机；本发明实现了电动执行机构在外部电网断电的情况下显示阀门的位置，指导工程技术人员了解阀门所处的状态，方便阀门检修或现场调试，有效的保护了阀门，大幅提高了工作效率。具有定位精准、可实时了解阀门位置、功耗低等特点。

Description

一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及一种电动执行机构，尤其涉及一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法。

背景技术

电动执行机构，又称电动执行器，是一种能够提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。电动执行机构一般采用电力驱动，但是在无动力电的情况下，能够进行手动操作。

现场阀门的检修及维护经常需要在外部电网断电的情况下进行，因此，及时获取阀门当前的位置状态对维保人员来说至关重要。然而，现有的控制方法还没有一种应用到电动执行机构中实现在外部电网断电情况下对阀门状态了解的应用。

发明内容

本发明针对以上问题，提供了一种智能、精准、实时了解阀门位置且功耗低的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统及其控制方法。

本发明的技术方案是：通过直流电源供电，

包括单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块、多圈绝对编码器、单片机组和显示屏；

所述单片机控制模块单向连接多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块和单片机组；

所述单片机组包括相互通讯的辅助单片机和主控单片机；

所述多圈绝对编码器信号检测模块与多圈绝对编码器进行双向通讯，所述主控单片机对多圈绝对编码器进行实时检测；

所述单片机组与显示模块进行单向通讯，所述显示模块驱动显示屏。

还包括电源管理模块，所述直流电源与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块分别向所述单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块和显示模块供电。

所述主控单片机实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号。

所述多圈绝对编码器信号检测模块检测频率为10ms。

所述电源管理模块在主控单片机低功耗状态时的单位功耗为0.22mA/h。

所述单片机控制模块通过URAT0串口与所述显示模块相连，所述单片机控制模块通过UART1串口与所述多圈绝对编码器信号检测模块相连。

按如下步骤控制：

1）判定外部电源是否断电，若断电则转步骤2），若不断电则无动作；

2）直流电源驱动多圈绝对编码器信号检测模块、单片机控制模块和显示模块工作；

3）单片机控制模块实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号；

4）通过多圈绝对编码器的磁感应信号判定电动执行机构的阀位是否出现变化，若变化则转步骤5）若不变化则不动作；

5）主控单片机计算阀位值；

5.1）主控单片机实时读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值；

5.2）主控单片机将阀位值传输到显示模块，通过显示屏显示。

本发明在外部电网断电的情况下，单片机控制模块中的主单片机会通过直流电源的供电暂时处于低功耗状态，并实时检测多圈绝对编码器信号检测模块所控制的多圈绝对编码器的码值是否有变动；如果多圈绝对编码器的码值出现变动，说明此时电动执行机构的手轮发生了转动，主单片机将从低功耗状态下唤醒转为正常工作状态并通过串口读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值；主单片机转为正常工作状态后，将通过开关电路实现对显示模块的供电输入，唤醒显示屏，通过串口将阀位值实时传输给显示屏进行显示。本发明实现了电动执行机构在外部电网断电的情况下显示阀门的位置，指导工程技术人员了解阀门所处的状态，方便阀门检修或现场调试，有效的保护了阀门，大幅提高了工作效率。具有定位精准、可实时了解阀门位置、功耗低等特点。

附图说明

图1是本发明的工作原理图，

图2是本发明的检测方法过程图。

具体实施方式

本发明如图1-2所示，通过直流电源供电（直流电源一般采用锂电池或太阳能电池），包括单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块、多圈绝对编码器、单片机组和显示屏；

多圈绝对编码器信号检测模块通过串口实现与主控单片机的实时通讯，实现判断在外部电网断电的情况下，电动执行机构是否有手动开闭动作，且出现了阀位变化。

所述单片机控制模块分别单向连接多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块（一般采用LCD液晶显示模块）和单片机组；单片机控制模块采用Silicon C8051F340芯片。

所述单片机组包括相互通讯的辅助单片机和主控单片机；LCD液晶显示模块采用串口通讯的方式实现辅助单片机与主控单片机的阀位数据通讯。

辅助单片机的功能：（1）与主控单片机进行实时通讯，实现阀位功能的显示、菜单选择、按键操作等控制功能；（2）根据环境光线的强度，控制液晶显示模块的背光亮度，方便用户查看；

所述多圈绝对编码器信号检测模块与多圈绝对编码器进行双向通讯，所述主控单片机对多圈绝对编码器进行实时检测；

所述单片机组与显示模块进行单向通讯，所述显示模块驱动显示屏。显示模块采用Silicon C8051F340芯片。

在外部电网断电的情况下，单片机控制模块中的主单片机会通过容量为3600mAh的直流电源的供电暂时处于低功耗状态，低功耗时的耗电电流为0.22mA/h,因此根据理论计算(3600mAh÷0.22 mA/h÷24小时÷365天=1.86年)，该直流电源在主单片机低功耗状态下可使用1.86年；主单片机在低功耗状态下实时检测多圈绝对编码器信号检测模块所控制的多圈绝对编码器的码值是否有一定变动；如果多圈绝对编码器的码值出现变动，说明此时电动执行机构的手轮发生了转动，主单片机将从低功耗状态下唤醒转为正常工作状态并通过UART0串口以速率为115200bps/s的通讯方式读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值，此时的平均功耗为106mA；主单片机转为正常工作状态后，将通过开关电路实现对显示模块的供电输入，在唤醒显示屏的同时，通过UART1串口以速率为115200bps/s的通讯方式将阀位值实时传输给显示屏进行显示。

还包括电源管理模块，所述直流电源与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块分别向所述单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块供电。

电源管理模块通过智能检测及逻辑控制的方法实现直流电源供电的有效判断与切换，从而通过开关电路实现对显示模块的供电输入，唤醒显示屏。

主控单片机检测电源管理模块输出的高低电平信号，实现直流电源供电的有效判断与切换，从而实现显示模块的供电输入，在唤醒显示屏的同时，实现电动执行机构的阀位实时显示。

所述主控单片机对多圈绝对编码器的磁感应信号进行实时检测。通过主控单片机实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号，判断在外部电网断电的情况下，电动执行机构是否有手动开闭动作，并出现阀位变化。

所述多圈绝对编码器信号检测模块检测频率为10ms。

所述电源管理模块在主控单片机低功耗状态时的单位功耗为0.22mA/h。

所述单片机控制模块通过URAT0串口与所述显示模块相连，所述单片机控制模块通过UART1串口与所述多圈绝对编码器信号检测模块相连。

按如下步骤控制：

1）判定外部电源是否断电，若断电则转步骤2），若不断电则无动作；

2）直流电源驱动多圈绝对编码器信号检测模块、单片机控制模块和显示模块工作；

3）单片机控制模块实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号；

4）通过多圈绝对编码器的磁感应信号判定电动执行机构的阀位是否出现变化，若变化则转步骤5）若不变化则不动作；

5）主控单片机计算阀位值；

5.1）主控单片机实时读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值；

5.2）主控单片机将阀位值传输到显示模块，通过显示屏显示。

单片机控制模块通过所述主控单片机的一组I/O口对多圈绝对编码器的磁感应信号进行实时检测，判断在外部电网断电的情况下，电动执行机构是否出现了阀位变化。

当电动执行机构出现阀为变化时，即多圈绝对编码器的码值出现变动，所述主控单片机从低功耗状态下唤醒转为正常工作状态，主控单片机读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值。

电动执行机构的阀位值是根据读取绝对编码器的值按比例转换而来。在实际操作中，会对阀位值进行标定，即根据实际工况截取整个编码器行程的其中一段。 记录开始位置与结束位置。然后实际阀位值处于这一段当中，就可求出比例。比如标定时，取得编码器的开始值为1，结束值为100；当实时阀位记录的编码器值为50时，即此时阀位值为50%。

主控单片机通过另一组I/O口检测所述电源管理模块输出的高低电平信号（高低电平信号为电源管理模块的高低电平，即通过模拟电路和集成芯片实现供电电路中是主电源供电或电池供电的判断。该模拟电路通过比较两个输入端口的电压大小（主供电和电池供电），实现一路较大供电电压的输出及一路高低电平的输出。较大供电电压为主电路及主控单片机供电，高低电平实现是否为辅助电路及辅助单片机的供电的判断。），实现所述直流电源供电的有效判断与切换，从而通过开关电路实现对所述显示模块的供电输入，所述显示模块驱动所述显示屏，所述显示屏通电显示。

主控单片机将所述多圈绝对编码器的数字信号转换为电动执行机构的阀位值，并通过串口通讯的方式传输给所述显示模块，从而实现阀位实时显示。

Claims (7)

1.一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，通过直流电源供电，其特征在于，

包括单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块、多圈绝对编码器、单片机组和显示屏；

所述单片机控制模块单向连接多圈绝对编码器信号检测模块、显示模块和单片机组；

所述单片机组包括相互通讯的辅助单片机和主控单片机；

所述多圈绝对编码器信号检测模块与多圈绝对编码器进行双向通讯，所述主控单片机对多圈绝对编码器进行实时检测；

所述单片机组与显示模块进行单向通讯，所述显示模块驱动显示屏。

2.根据权利要求1所述的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，其特征在于，还包括电源管理模块，所述直流电源与所述电源管理模块相连，所述电源管理模块分别向所述单片机控制模块、多圈绝对编码器信号检测模块和显示模块供电。

3.根据权利要求1所述的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，其特征在于，所述主控单片机实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号。

4.根据权利要求1所述的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，其特征在于，所述多圈绝对编码器信号检测模块检测频率为10ms。

5.根据权利要求1所述的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，其特征在于，所述电源管理模块在主控单片机低功耗状态时的单位功耗为0.22mA/h。

6.根据权利要求1所述的一种电动执行机构断电阀位显示控制系统，其特征在于，所述单片机控制模块通过URAT0串口与所述显示模块相连，所述单片机控制模块通过UART1串口与所述多圈绝对编码器信号检测模块相连。

7.一种电动执行机构断电阀位显示控制方法，其特征在于，按如下步骤控制：

1）判定外部电源是否断电，若断电则转步骤2），若不断电则无动作；

2）直流电源驱动多圈绝对编码器信号检测模块、单片机控制模块和显示模块工作；

3）单片机控制模块实时检测多圈绝对编码器的磁感应信号；

4）通过多圈绝对编码器的磁感应信号判定电动执行机构的阀位是否出现变化，若变化则转步骤5）若不变化则不动作；

5）主控单片机计算阀位值；

5.1）主控单片机实时读取多圈绝对编码器的码值，并按比例转换为阀位值；

5.2）主控单片机将阀位值传输到显示模块，通过显示屏显示。