CN107763282B - 一种电动调节阀的控制装置和控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于自动控制的技术领域，为了解决现有技术中电动调节阀控制不能通用且结构较为复杂的技术问题，本发明提供一种电动调节阀的控制装置和控制方法；所述控制装置包括：人机接口模块，接收来自操作员的操作指令信号；控制器，收到人机接口模块的操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；设备接口模块，能够将来自所述控制器进行逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。所述控制方法包括：接收来自操作员操作指令信号；收到操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；将来自所述逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。

Description

一种电动调节阀的控制装置和控制方法

技术领域

本发明涉及自动控制的技术领域，尤其涉及一种电动调节阀的控制装置和控制方法，特别涉及一种用于核电站保护系统中电动调节阀的控制装置和控制方法。

背景技术

调节阀作为自动控制领域中常见的元器件，主要分为气动调节阀和电动调节阀。如图1所示为现有技术中一种气动调节阀及其控制装置，气动调节阀的控制装置输出模拟量控制信号(4～20mA)，通过该信号控制进气阀的开度从而来调节阀门开度，保护信号通过控制电磁三通阀快速排气来实现阀门快开或快关；但是由于气动调节阀管路比较复杂，同时需要现场额外提供稳定压缩空气气源，因此在很多实际应用中(例如新建核电站中)多采用电动调节阀的方式。

如图2所示，已知现有技术中的电动调节阀的控制装置，通常也是通过模拟量输出信号控制，输出到现场的模拟量信号通过现场定位器和控制电路转换为步进电机动作方向及动作时间，从而控制阀门的开度。

发明人在实现本发明的过程中发现，现有技术中的电动调节阀的控制装置通常集成定位器和控制电路，并且都为阀门厂家自行生产，不能通用，且结构较为复杂，其可靠性不易验证，无法使用在核电站安全级系统；此外，还至少存在如下问题中的一种：

(1)、由于模拟量mA信号开环控制，以及存在的漂移，无法精准控制阀门开度；

(2)、控制装置故障后(如AO信号断线)，无法实现阀门不扰动；

(3)、模拟量信号无法完全实现多输入信号(如保护信号、多样性信号等)之间的无扰切换和优先级控制；

(4)、无法实现驱动装置的定期试验。

发明内容

为了解决现有技术中电动调节阀控制不能通用且结构较为复杂的技术问题，本发明提供一种电动调节阀的控制装置和控制方法，能够通过编程或相应的应用设计，可实现数字信号控制，并且控制装置的结构简单可靠。

为了实现上述目的，本发明提供的技术方案包括：

本发明一方面提供一种电动调节阀的控制装置，其特征在于，包括：

接收来自操作员操作指令信号的人机接口模块；

与所述人机接口模块连接的控制器，所述控制器收到人机接口模块的操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；

与所述控制器连接的设备接口模块，所述设备接口模块能够将来自所述控制器进行逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。

本发明实施例优选地，所述人机接口模块接收操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种。

本发明实施例优选地，所述控制器进行的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且输出对所述电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持所述阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，所述阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

本发明实施例优选地，所述控制器设置成接收所述人机接口模块的操作指令，以及采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

本发明实施例优选地，当控制器判断所述人机接口模块为故障状态时，将所述人机接口模块指令置为无效，并且所述控制器接收到人机接口模块的指令按照预设的指令进行处理；和/或

当所述控制器发生可诊断故障时，根据诊断结果，将控制器的输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当所述控制器或所述设备接口模块失电时，或所述控制装置内部连接或与现场设备连接断线时，将所述电动调节阀的阀门保持当前状态。

本发明实施例优选地，所述设备接口模块接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀。

本发明实施例进一步优选地，所述保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中，所述阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，所述优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。

本发明另一方面还提供一种电动调节阀的控制方法，其特征在于，包括：

S1、接收来自操作员操作指令信号；

S2、收到操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；

S3、将来自所述逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。

本发明实施例优选地，所述步骤S1中的操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种。

本发明实施例优选地，所述步骤S2中的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且经过逻辑处理之后，输出对所述电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持所述阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，所述阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

本发明实施例优选地，所述步骤S2还包括：采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

本发明实施例优选地，当执行所述步骤S1对应的模块为故障状态时，将所述步骤S1接收的指令置为无效，并且所述步骤S2按照预设的指令进行处理；和/或

当执行所述步骤S2对应的模块发生可诊断故障时，根据诊断结果，将输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当执行所述控制方法对应的控制装置内部或者与现场设备连接断线时，将所述电动调节阀的阀门保持当前状态。

本发明实施例优选地，所述步骤S3还包括：接收开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀。

本发明实施例进一步优选地，所述保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中，所述阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，所述优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。

采用本发明提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、取消电动调节阀门的配套控制及定位设备，提供一种通用的电动调节阀控制方案；结构简单可靠，通用性强，可适用于多种类型电动调节阀的控制；尤其适用于核电站所有类型电动调节阀的控制。

2、通过电平信号对应的开关量信号替代模拟量信号实现设备的控制，控制结果更加准确、同时简化控制电路；从而解决现有技术中模拟量mA信号漂移造成的阀门开度偏差；可优化电动调节阀门的操作方式及控制过程，功能强大且精度较高。

3、提供的操作指令中包括手自动切换指令，并且从手动切换到自动时，切换过程中门开度保持不变，切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减，确保无扰；而自动切换到手动，也是保持阀门开度不变，同样确保无扰，因此，可以避免控制装置运行或故障时的扰动。

4、接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令，并提供优先级选择功能，可实现现有电站中电动调节阀门的多种控制要求。

5、控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能，从而可以提供控制装置的在线定期试验功能。

6、当同时采集现场被调量和阀门开度指令时，还通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护；整个形成闭环控制；使得控制结果更加准确。

发明的其它特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书变得显而易见，或者通过实施本发明的技术方案而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构和/或流程来实现和获得。

附图说明

图1为现有技术中一种气动调节阀及其控制装置的结构框图。

图2为现有技术中一种电动调节阀的控制装置的结构框图。

图3为本发明实施例一提供一种电动调节阀的控制装置的结构框图。

图4为本发明实施例二提供的一种电动调节阀的控制方法的流程图。

图5为本发明实施例二提供一种电动调节阀的控制装置及被控电动调节阀组成系统的结构框图。

图6为本发明实施例二提供一种电动调节阀的控制装置进行无扰切换的原理示意图。

图7为本发明实施例二提供一种电动调节阀的控制装置进行优先级控制的原理示意图。

图8为本发明实施例二提供一种电动调节阀的控制装置进行定期试验的原理示意图。

图9为本发明实施例二提供一种电动调节阀的控制装置进行过力矩保护的原理示意图。

图10为本发明实施例三提供一种电动调节阀的控制装置中阀门开度开环控制原理示意图。

图11为本发明实施例四提供一种电动调节阀的控制装置中阀门开度闭环控制原理示意图。

图12为本发明实施例五提供一种电动调节阀的控制装置中被调量闭环控制原理示意图。

图13为本发明实施例六提供一种电动调节阀的控制装置中被调量及阀门开度闭环控制原理示意图。

具体实施方式

以下将结合附图及实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。需要说明的是，这些具体的说明只是让本领域普通技术人员更加容易、清晰理解本发明，而非对本发明的限定性解释；并且只要不构成冲突，本发明中的各个实施例以及各实施例中的各个特征可以相互结合，所形成的技术方案均在本发明的保护范围之内。

另外，在附图的流程图示出的步骤可以在诸如一组控制器可执行指令的控制系统中执行，并且，虽然在流程图中示出了逻辑顺序，但是在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤。

下面通过附图和具体实施例，对本发明的技术方案进行详细描述：

实施例一

如图3所示，本实施例提供一种电动调节阀的控制装置，该控制装置包括：

接收来自操作员操作指令信号的人机接口模块100；其中，人机接口模块100主要实现与用户的信息交互，实现产生操作指令以及显示被控设备状态的功能，通过触摸屏及相应的软件算法实现；还可以通过机械式按钮、开关或手操器等实现人机接口功能，此时其与控制器的接口应为硬接线。

与人机接口模块100连接的控制器200，控制器200收到人机接口模块100的操作指令后，进行与操作指令对应的逻辑处理，即将用户在人机接口模块100输入的操作指令，转换为机器能够识别的机器语言，尤其是后续设备接口模块和/或电动控制阀中开关盘能够识别的动作指令；其中，控制器可通过数字化DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、SoC(System onChip，片上系统)或FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等实现。

与控制器200连接的设备接口模块300，设备接口模块300能够将来自控制器进行逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。其中，设备接口模块300提供两路无源输出触点，该触点可以通过继电器、MOSFET等电子器件实现，可接入直流电源或交流电源，直接驱动现场阀门电机，也可以经由开关柜间接驱动设备；并且设备接口模块300还能够实现信号的优先级控制和反馈采集(下文会有详细介绍)，可通过可编程硬件CPLD、FPGA或直接继电器逻辑搭接实现。

并且人机接口模块100与控制器200之间，以及控制器200与设备接口模块300之间均通过通信进行数据交互。

本实施例优选地，人机接口模块100接收操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种。

本实施例优选地，控制器200进行的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且输出对电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

本实施例优选地，控制器200设置成接收人机接口模块100的操作指令，以及采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节(proportional integral，比例调节和积分调节)算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

本实施例优选地，当控制器200判断人机接口模块为故障状态时，将人机接口模块100指令置为无效，并且控制器200接收到人机接口模块100的指令按照预设的指令进行处理；和/或

当控制器200发生可诊断故障时，根据诊断结果，将控制器200的输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当控制器200或设备接口模块300失电时，或控制装置内部连接或与现场设备连接断线时，将电动调节阀的阀门保持当前状态。

本实施例优选地，设备接口模块300接收控制器200的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀。

本实施例进一步优选地，保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。

如图4所示，本实施例另一方面还提供一种电动调节阀的控制方法，该控制方法包括：

S1、接收来自操作员操作指令信号；即接收用户通过输入模块(例如上述控制装置中的人机接口模块)输入的操作指令；

S2、收到操作指令后，进行与操作指令对应的逻辑处理；即将接收到的操作指令，转换为机器能够识别的机器语言，尤其是后续设备接口模块和/或电动控制阀中开关盘能够识别的动作指令；其中，可通过数字化DCS(Distributed Control System，分布式控制系统)、PLC(Programmable Logic Controller，可编程逻辑控制器)、SoC(System on Chip，片上系统)或FPGA(Field－Programmable Gate Array，现场可编程门阵列)等硬件实现对应的逻辑处理。

S3、将来自逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号。

本实施例优选地，上述步骤S1中的操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种。

本实施例优选地，上述步骤S2中的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且经过逻辑处理之后，输出对电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

本实施例优选地，上述步骤S2还包括：采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

本实施例优选地，当执行步骤S1对应的模块为故障状态时，将步骤S1接收的指令置为无效，并且步骤S2按照预设的指令进行处理；和/或

当执行步骤S2对应的模块发生可诊断故障时，根据诊断结果，将输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当执行控制方法对应的控制装置内部或者与现场设备连接断线时，将电动调节阀的阀门保持当前状态。

本实施例优选地，上述步骤S3还包括：接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀。

本实施例进一步优选地，保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。

实施例二

下面结合图5-图10对本申请提供的技术方案进一步解释说明，其中部分模块或流程在实施例一中已经解释说明过的，在本实施例中不再赘述。

本实施例提供了一种应用于核电站的电磁调节阀的控制装置，该控制装置包括人机接口模块、控制器和设备接口模块，采用开关量信号控制电动阀头的动作，调节现场阀门开度，从而实现控制现场运行参数的目的。该控制装置通过人机接口模块接收操作指令，同时采集现场被调量及阀门反馈，通过控制器设计控制算法，实现电动调节阀门的手动和自动开度控制，以及闭环控制等功能，通过优先级模块实现调节指令与保护指令及多样性指令的优选。该控制装置最终通过输出开关指令以及指令宽度确定步进电机旋转方向和旋转时间来控制阀门开度。通过替换现有的控制系统中的阀门定位器和控制电路，可以优化设备的操作方式及控制过程，避免设备运行或故障时的扰动。并且本实施例提供的应用于核电站的电磁调节阀的控制装置还提供优先级选择功能，可以实现多路信号的优选控制，实现核电站不同功能或级别控制信号的选择功能；以及通过该控制装置提供的定期试验功能，可大大提高设备的可用性和可靠性，从而提供核电站的安全性和经济性。具体地：

如图5所示，控制装置中的人机接口模块包括手动操作指令接收子模块和状态指示子模块，手动操作指令接收子模块接收来自操作员的手动操作指令信号，包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令等，经逻辑处理转换后将指令下发给控制器，状态指示子模块从控制器接收必要的显示信息，如阀位开度反馈值，被调量值，以及阀门的开关状态及不可用状态等。控制器接收到人机接口模块的操作指令后，进行相应的逻辑处理，控制器包括自动调节逻辑子模块，阀位控制逻辑子模块及手自动切换逻辑子模块等，经过这些模块将处理后，输出阀门的开关驱动指令，同时确保各指令间的无扰切换。控制器主要实现信号采集及控制算法功能，通过接收操作指令以及采集现场被调量或阀门开度指令等，通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，通过变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。设备接口模块接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令或其他指令，实现各类指令的优先级选择后通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀设备；设备接口模块提供两路无源输出触点，该触点可以通过继电器、MOSFET(金氧半场效晶体管)等电子器件实现，可接入直流电源或交流电源，直接驱动现场阀门电机，也可以经由开关柜间接驱动设备。设备接口模块主要实现信号的优先级控制和反馈采集。

其中，当控制装置输出的开指令或关指令为“1”时，驱动阀门电机动作实现阀门开关，当输出的开指令和关指令同时为“0”时，电机停止动作，阀门保持当前开度；且通过系统配置可实现控制装置故障后阀门为全开(开指令预设为1)、全关(关指令预设为1)或保持(开关指令均预设为0)；并且：

当人机接口模块故障时，通过控制器判断其状态，将其指令置为无效，控制器接收到人机接口模块的指令按照预设的指令进行处理。

当控制器发生可诊断故障时(如看门狗故障或通信故障时)，根据诊断结果将控制器的输出开关指令设置为预设的故障安全值。

当控制器或设备接口模块失电时，或该控制装置内部连接或与现场设备连接断线时，开关指令均为“0”，阀门保持当前状态，避免扰动。

如图6所示，从手动切换到自动时，切换过程中开关指令同时输出为“0”，阀门开度保持不变，切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减；从自动切换到手动过程，切换过程中开关指令也同时输出为“0”，阀门开度保持不变，切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减；从而实现被调量自动调节，确保无扰切换。

如图7所示，优先级的控制策略包括：控制器产生的开关指令，进入设备接口模块后，可以与来自其他系统的指令(如保护指令、多样性指令等)进行优先级选择，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出(可以通过系统提前设置按照利于核电站安全的系数，或者根据多种因素求和得到等方式，自动排列出哪种输出最利于核电站的安全)；其他系统可为数字化控制系统、PLC或FPGA，接口采用硬接线、干触点方式；由于所有的驱动信号均为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；优先级判断过程中阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，整个过程无扰动。

控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能，从而可以提供控制装置的在线定期试验功能；具体地：

如图8所示，控制装置提供与其他控制指令(如保护指令)的连接试验接口，用以验证保护指令到控制装置的有效性。通过被测系统发出试验允许信号到本控制装置，闭锁相关指令下发至优选逻辑，避免试验时的误动作。而后被测系统触发相关指令动作，通过控制器采集试验允许信号以及相关指令的动作状态，进而判断被测系统与本控制装置的连接状态。

控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能。通过人机接口模块下发试验指令，判断人机接口模块的运行状态以及其与控制器的连接状态。控制器收到试验指令后转发至设备接口模块，判断控制器的运行状态以及其与设备接口模块的连接状态。设备接口模块接收到试验指令后，通过脉冲生成单元生成短脉冲(如1ms)，上升沿脉冲与驱动指令(任意驱动指令均可，如保护指令，通过实际应用时指令的重要性来判断)执行“或”逻辑运算，经优选逻辑后输出至现场设备，该脉冲由于时间极短不会导致设备真实动作，通过脉冲检测回路检测脉冲状态，发送至控制器。

如图9所示，本实施例提供的控制装置还能够实现过力矩保护，具体地：通过采集开关盘或电机的开关反馈及设备不可用状态，在设备开关到位或不可用时通过逻辑闭锁相应的开关指令信号，确保阀门开关到位或故障后复位开关指令的功能，从而保护阀门安全。

实施例三

下面结合图10以实施例二提供的控制装置实现对阀门开度开环控制的应用场景具体说明：

本实施例中，根据阀门的开度反馈进行手动开关操作，直接增减阀门的开度。通过人机接口模块对按钮进行操作，发送阀门的开命令或关命令。控制器接收到开关操作指令后，根据阀门的行程时间以及单次操作预期的阀门开度变化值，通过变宽电平生成部分进行相应的电平宽度运算，将指令转换成预期宽度的电平指令。开关指令经设备接口模块进行优选后，发送预期宽度的开关电平信号至现场阀门的开关盘或驱动电机。驱动电机根据开关指令确定旋转方向，根据指令长度确定旋转时间，从而对阀门开度进行增减。

实施例四

下面结合图11以实施例二提供的控制装置实现对阀门开度闭环控制的应用场景具体说明：

本实施例中，设定阀门的预期开度指令，通过闭环调节确保阀门达到预期开度。通过人机接口模块对按钮进行操作，发送阀门的开度命令。控制器接收到预期开度指令后，通过采集阀门实际阀位值，进行比较产生偏差值，同时设定死区对偏差进行修正以减少阀门的频繁动作；偏差值进入增量式PI调节部分，根据阀门特性预设参数进行计算，输出相应的驱动指令；驱动指令进入变宽电平生成部分，通过计算生成相应的开关指令，同时提供被驱动设备的保护功能，根据实际设备的所需最小电平宽度和最小开关电平间隔时间特性对开关指令进行限定，避免电机的反复启停和转向切换。开关指令经设备接口模块进行优选后，发送预期宽度的开关信号至现场阀门的开关盘或驱动电机。驱动电机根据开关指令确定旋转方向，根据指令长度确定旋转时间，从而达到预期的阀门开度。

实施例五

下面结合图12以实施例二提供的控制装置实现对被调量闭环控制的应用场景具体说明：

本实施例中，设定被调量的预期值，通过闭环调节确保被调量达到预期值。通过人机接口模块对按钮进行操作，发送被调量的设定值。控制器接收到被调量预期值后，通过采集实际被调量值，进行比较产生偏差值，同时设定死区对偏差进行修正以减少阀门的频繁动作；偏差值进入增量式PI调节部分，根据阀门特性预设参数进行计算，输出相应的驱动指令；驱动指令进入变宽电平生成部分，通过计算生成相应的开关指令，同时提供被驱动设备的保护功能，根据实际设备的所需最小电平宽度和最小开关电平间隔时间特性对开关指令进行限定，避免电机的反复启停和转向切换。开关指令经设备接口模块进行优选后，发送预期宽度的开关信号至现场阀门的开关盘或驱动电机。驱动电机根据开关指令确定旋转方向，根据指令长度确定旋转时间，调整阀门开度，从而使被调量达到预期的设定值。

实施例六

下面结合图13以实施例二提供的控制装置实现对被调量闭环控制的应用场景具体说明：

本实施例中，设定被调量的预期值，通过闭环调节确定预期的阀门开度，再通过阀位闭环调节确保阀门开度达到预期值。通过人机接口模块对按钮进行操作，发送被调量的设定值。控制器接收到被调量预期值后，通过采集实际被调量值，进行偏差计算产生被调量偏差值；偏差值进入闭环调节部分，根据阀门特性预设参数进行计算，输出相应的阀门预期开度指令；预期开度指令与采集的阀门实际阀位值进行比较产生阀位偏差值，同时设定死区对偏差进行修正以减少阀门的频繁动作；偏差值进入增量式PI调节部分，根据阀门特性预设参数进行计算，输出相应的驱动指令；驱动指令进入变宽电平生成部分，通过计算生成相应的开关指令，同时提供被驱动设备的保护功能，根据实际设备的所需最小电平宽度和最小开关电平间隔时间特性对开关指令进行限定，避免电机的反复启停和转向切换。开关指令经设备接口模块进行优选后，发送预期宽度的开关信号至现场阀门的开关盘或驱动电机。驱动电机根据开关指令确定旋转方向，根据指令长度确定旋转时间，从而达到预期的被调量设定值及阀门开度。

采用本申请提供的上述技术方案，可以至少获得以下有益效果中的一种：

1、取消电动调节阀门的配套控制及定位设备，提供一种通用的电动调节阀控制方案；结构简单可靠，通用性强，可适用于多种类型电动调节阀的控制；尤其适用于核电站所有类型电动调节阀的控制。

2、通过电平信号对应的开关量信号替代模拟量信号实现设备的控制，控制结果更加准确、同时简化控制电路；从而解决现有技术中模拟量mA信号漂移造成的阀门开度偏差；可优化电动调节阀门的操作方式及控制过程，功能强大且精度较高。

3、提供的操作指令中包括手自动切换指令，并且从手动切换到自动时，切换过程中门开度保持不变，切换完成后，阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减，确保无扰；而自动切换到手动，也是保持阀门开度不变，同样确保无扰，因此，可以避免控制装置运行或故障时的扰动。

4、接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令，并提供优先级选择功能，可实现现有电站中电动调节阀门的多种控制要求。

5、控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能，从而可以提供控制装置的在线定期试验功能。

6、当同时采集现场被调量和阀门开度指令时，还通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护；整个形成闭环控制；使得控制结果更加准确。

最后需要说明的是，上述说明仅是本发明的最佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制。任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，都可利用上述揭示的做法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和简单的替换等，这些都属于本发明技术方案保护的范围。

Claims (12)

1.一种用于核电站保护系统中电动调节阀的控制装置，其特征在于，包括：

接收来自操作员操作指令信号的人机接口模块；

与所述人机接口模块连接的控制器，所述控制器收到人机接口模块的操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；

与所述控制器连接的设备接口模块，所述设备接口模块能够将来自所述控制器进行逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号；所述设备接口模块接收所述控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀；

其中，所述设备接口模块中与保护指令的连接试验接口，还用以验证保护指令到控制装置的有效性；通过被测系统发出试验允许信号到本控制装置，闭锁相关指令下发至优选逻辑；而后所述被测系统触发相关指令动作，通过所述控制器采集试验允许信号以及相关指令的动作状态，进而判断被测系统与所述控制装置的连接状态。

2.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述人机接口模块接收操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种；并且所述控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能；其中，通过所述人机接口模块下发试验指令，判断所述人机接口模块的运行状态以及其与所述控制器的连接状态；所述控制器收到试验指令后转发至设备接口模块，判断所述控制器的运行状态以及其与所述设备接口模块的连接状态。

3.根据权利要求1所述的控制装置，其特征在于，所述控制器进行的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且输出对所述电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持所述阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，所述阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

4.根据权利要求1或3所述的控制装置，其特征在于，所述控制器设置成接收所述人机接口模块的操作指令，以及采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

5.根据权利要求1或3所述的控制装置，其特征在于，当控制器判断所述人机接口模块为故障状态时，将所述人机接口模块指令置为无效，并且所述控制器接收到人机接口模块的指令按照预设的指令进行处理；和/或

当所述控制器发生可诊断故障时，根据诊断结果，将控制器的输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当所述控制器或所述设备接口模块失电时，或所述控制装置内部连接或与现场设备连接断线时，将所述电动调节阀的阀门保持当前状态。

6.根据权利要求3所述的控制装置，其特征在于，所述保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中，所述阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，所述优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。

7.一种用于核电站保护系统中电动调节阀的控制方法，其特征在于，包括：

S1、接收来自操作员操作指令信号；

S2、收到操作指令后，进行与所述操作指令对应的逻辑处理；

S3、将来自所述逻辑处理后的信号，转换为驱动现场电动调节阀设备的电平信号；并通过设备接口模块接收控制器的开关信号，同时通过硬接线接收保护指令、多样性指令；并且对各类指令的优先级选择后，通过变宽电平信号驱动现场电动调节阀；

其中，所述设备接口模块中与保护指令的连接试验接口，还用以验证保护指令到控制装置的有效性；通过被测系统发出试验允许信号到本控制装置，闭锁相关指令下发至优选逻辑；而后所述被测系统触发相关指令动作，通过所述控制器采集试验允许信号以及相关指令的动作状态，进而判断所述被测系统与控制装置的连接状态。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S1中的操作指令信号包括阀位开度指令，阀位开关指令，设定值指令，手自动切换指令中至少一种；并且所述控制装置提供系统内部各模块的运行状态、不同模块之间的连接状态、以及控制装置与现场设备的连接状态的在线试验功能；其中，通过人机接口模块下发试验指令，判断所述人机接口模块的运行状态以及其与所述控制器的连接状态；所述控制器收到试验指令后转发至设备接口模块，判断所述控制器的运行状态以及其与所述设备接口模块的连接状态。

9.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2中的逻辑处理包括自动调节逻辑，阀位控制逻辑及手自动切换逻辑中至少一种，并且经过逻辑处理之后，输出对所述电动调节阀的开关驱动指令；其中，在对电动调节阀的阀门进行手动与自动切换的过程中，输出保持所述阀门开度不变的控制信号，当切换完成后，所述阀门开度根据自动增减指令在原来开度的基础上进行增减。

10.根据权利要求7或9所述的控制方法，其特征在于，所述步骤S2还包括：采集现场被调量和/或阀门开度指令；并通过增量式PI调节算法计算阀门的动作方向，以及变宽电平生成逻辑实现驱动指令的生成以及设备保护。

11.根据权利要求7或9所述的控制方法，其特征在于，当执行所述步骤S1对应的模块为故障状态时，将所述步骤S1接收的指令置为无效，并且所述步骤S2按照预设的指令进行处理；和/或

当执行所述步骤S2对应的模块发生可诊断故障时，根据诊断结果，将输出开关指令设置为预设的故障安全值；和/或

当执行所述控制方法对应的控制装置内部或者与现场设备连接断线时，将所述电动调节阀的阀门保持当前状态。

12.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，所述保护指令、多样性指令对应的驱动信号都为电平信号，可以直接进行逻辑关系运算和闭锁，高优先级闭锁低优先级；并且优先级判断过程中，所述阀门开度根据开关指令的状态变化而实时变化，使得整个过程无扰动；其中，所述优先级选择过程中，当指令冲突时，选择最利于核电站安全的指令输出。