CN110094639A - 一种高精度智能调压控制装置及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种高精度智能调压控制装置及控制方法，解决现有调压技术缺乏供气系统前端智能部件无法形成智能化控制过程的技术问题。包括：处理器，用于根据预置控制模型形成现场供气的监控过程；驱动电路，用于将处理器形成的控制信号有效传送至现场执行机构；通信电路，用于处理器与控制端建立通信链路；信号采集电路，用于适配现场多样性传感器采集数据向处理器可靠回传；存储电路，用于存储预制控制模型的控制过程和控制参数，并保存现场数据。形成了供气系统前端智能部件的基本硬件架构，为完成配气系统现场自动调压和自动卸荷的控制过程、配气系统的稳压过程以及故障诊断及数据采集存储功能提供了优化的硬件支持。

Description

一种高精度智能调压控制装置及控制方法

技术领域

本发明涉及信号控制技术领域，具体涉及一种高精度智能调压控制装置及控制方法。

背景技术

现有技术中，供气系统属于地面发射的支持系统，其功能是按照预定的程序将气源提供的各类气体进行过滤、减压、加温和分配，最终向火箭及地面设备输送满足要求的气体。现有地面供气系统主要通过岗位人员手动操作实现气源供气、减压阀调压、供气、放气等功能，依靠岗位人员现场完成供气状态的监测和故障诊断，自动化程度和系统的应急反应能力均比较低。在低温加注阶段为了降低作业风险并提高操作精度需要供气系统具备自动完成供气压力、流量、温度调控的配气能力，同时可以实时状态监测及故障诊断，以实现无人值守。现有技术缺乏能与现有配气台、动力继电器有效集成形成智能调压控制系统的核心部件，无法实现简化系统规模、简化流程、减少岗位人员的现场无人值守。

发明内容

鉴于上述问题，本发明实施例提供一种高精度智能调压控制装置及控制方法，解决现有调压技术缺乏供气系统前端智能部件无法形成智能化控制过程的技术问题。

本发明实施例的高精度智能调压控制装置，包括：

处理器，用于根据预置控制模型形成现场供气的监控过程；

驱动电路，用于将所述处理器形成的控制信号有效传送至现场执行机构；

通信电路，用于所述处理器与现场和/或远程控制端建立通信链路；

信号采集电路，用于适配现场多样性传感器采集数据向所述处理器可靠回传；

存储电路，用于存储所述预制控制模型的控制过程和控制参数，并保存现场数据。

本发明一实施例中，所述驱动电路包括：

至少一组电磁阀驱动电路，用于将所述处理器的对应控制信号输出端输出的数字脉冲控制信号分别传输至现场执行机构中的进气电磁阀和排气电磁阀的控制信号输入端。

本发明一实施例中，所述通信电路包括：

至少两路高速串行通信接口，用于所述处理器分别与现场监控终端和远程监控终端实现通信协议适配，建立独立的通信链路。

本发明一实施例中，所述信号采集电路包括：

至少一条采集通道，用于将采集信号模拟量放大-滤波-编码后形成采集信号数字量传输至所述处理器的信号采集端口。

本发明实施例的高精度智能调压控制方法，采用上述的高精度智能调压控制装置完成相应监控处理过程包括：

根据控制终端传输的指令数据确定所述处理器选择的控制模式，设定对应受控阀的阀后出口压力目标值；

根据所述控制模式调节执行机构中进气电磁阀和排气电磁阀顺序起闭时机和时长，形成控制气腔压力，通过所述控制气腔压力改变供气管路受控阀的调节腔体压力，使得受控阀的阀后出口压力值向阀后出口压力目标值接近；

根据所述控制模式使所述阀后出口压力值保持在精度误差内。

本发明一实施例中，所述完成相应监控处理过程包括：

通过控制终端传输修正数据，对所述处理器中的所述控制模式中阀后出口压力目标值、调节气簧腔压力的压力值和控制气腔压力值的上、下限进行设置。

本发明一实施例中，所述完成相应监控处理过程包括：

所述处理器在加电初始化过程中采集并存储控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值；

所述处理器采集进气电磁阀、排气电磁阀和受控阀的可用时长、时机起闭次数并存储；

所述处理器设定处理器、输出单元产品代号、产品编号并存储；

所述处理器通过对应压力传感器采集控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值的持续变化并存储。

所述处理器设置、储存和输出各压力传感器的量程并检验传感器可用时长。

本发明一实施例中，所述完成相应监控处理过程包括：

系统加电或重启后处于待机模式，将进气电磁阀、排气电磁阀设置为断电状态；

所述处理器设置、储存受控阀节点编号对每个控制域内的受控阀进行识别。

给各压力传感器供电。

本发明一实施例中，所述完成相应监控处理过程包括：

所述处理器接收上位系统单点控制指令，中断确定电磁阀当前控制过程进行确定电磁阀实时控制；

所述处理器根据控制终端指令进行当前工作流程控制过程与其他工作流程控制过程的替换；

所述处理器调度处理器内置软件更新过程；

所述处理器调度处理过程状态指示灯；

所述处理器调度自检及故障诊断处理过程；

所述处理器调度高精度智能调压控制装置参数修改、功能设置和各级管理权限设置。

本发明实施例的高精度智能调压控制装置，包括：

存储电路，用于存储上述的高精度智能调压控制方法的处理过程对应的程序代码；

处理器，用于执行所述程序代码。

本发明实施例的高精度智能调压控制装置及控制方法，形成了供气系统前端智能部件的基本硬件架构，为完成配气系统现场自动调压和自动卸荷的控制过程、配气系统的稳压过程以及故障诊断及数据采集存储功能提供了优化的硬件支持。

附图说明

图1所示为本发明一实施例高精度智能调压控制装置的架构示意图。

图2所示为本发明一实施例高精度智能调压控制方法的具体流程示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明白，以下结合附图及具体实施方式对本发明作进一步说明。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

本发明一实施例高精度智能调压控制装置如图1所示。在图1中，本实施例包括：

处理器01，用于根据预置控制模型形成现场供气的监控过程；

驱动电路02，用于将处理器形成的控制信号有效传送至现场执行机构；

通信电路03，用于处理器与现场和/或远程控制端建立通信链路；

信号采集电路04，用于适配现场多样性传感器采集数据向处理器可靠回传；

存储电路06，用于存储预制控制模型的控制过程和控制参数，并保存现场数据。现场数据包括采集的数据和下位受控单元或组成部件的信息。

本发明实施例的高精度智能调压控制装置形成了供气系统前端智能部件的基本硬件架构，为完成配气系统现场自动调压和自动卸荷的控制过程、配气系统的稳压过程以及故障诊断及数据采集存储功能提供了优化的硬件支持。

如图1所示，本发明一实施例中还包括：

电源电路05，用于形成5v、12v和27v的额定工作电压和额定工作电流，部分输出受控供电。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的处理器01采用AVR系列单片机。利用RISC(Reduced Instruction Set CPU 精简指令集)高速8位单片机显示数据处理的并发优先级实时响应，降低信号处理延时。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的驱动电路02包括：

至少一组电磁阀驱动电路，用于将处理器01的对应控制信号输出端输出的数字脉冲控制信号分别(一对一)传输至现场执行机构中的进气电磁阀和排气电磁阀的控制信号输入端。通过数字脉冲信号传递控制信息，可以维持控制信号的波形稳定性，提高稳定波形的有效传输距离。

在本发明一实施例中，进气电磁阀控制执行机构形成控制气腔，进气电磁阀控制控制气腔的气源输入端口，排气电磁阀控制控制气腔的排气输出端口，控制气腔与控制供气管路压力的受控阀(例如减压阀)的调节腔体(例如气簧腔)适配连通。

在本发明一实施例中，每条电磁阀驱动电路中在信号输出远端串联光电耦合模块，用于避免现场执行机构电信号的反馈干扰。

在本发明一实施例中，采用相似GH402S系列的光电耦合模块。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的通信电路03包括：

至少两路高速串行通信接口，处理器分别与现场监控终端和远程监控终端实现通信协议适配，建立独立的通信链路。

在本发明一实施例中，一路高速串行通信接口采用RS-485通信接口模块与现场监控终端建立通信链路，另一路高速串行通信接口采用RS-485收发器与通信总线连接，通过通信总线与现场监控终端建立通信链路。

在本发明一实施例中，采用相似MAX1480系列的通信接口模块，采用相似SP485EE系列的收发器模块。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的信号采集电路04包括：

至少一条采集通道，用于将采集信号模拟量放大-滤波-编码后形成采集信号数字量传输至处理器01的信号采集端口。

在本发明一实施例中，采用三极管放大电路进行模拟量放大，采用集成运放电路进行信号滤波，采用编码模块进行模数转换和编码。

在本发明一实施例中，编码模块采用相似AD780系列的模块，滤波采用相似LM158系列的模块。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的电源电路05包括：

并联设置的隔离稳压模块，用于与电源输出端连接，按需输出额定功率的工作电压。本发明一实施例中隔离稳压模块采用相似DPK5-24S5EB系列的隔离稳压模块。

如图1所示，本发明一实施例中，本发明实施例高精度智能调压控制装置的存储电路06包括：

闪存存储器，用于非易失性存储实时数据和静态数据。

本发明利用上述附加电路形成高质量的控制信号、准确的采集数据和稳定的工作电压，为处理器01实现对现场监控过程和与上位系统的交互过程提供了可靠的数据处理基础。

本发明利用上述附加电路形成的高精度智能调压控制装置可以满足低温加注时供气系统具备自动完成供气压力、流量、温度调控的配气能力，同时可以实时状态监测及故障诊断。作为智能调压控制系统的核心部件简化了系统规模、业务流程和人员配置。与现有配气台、动力继电器柜等设备有效集成，直接接受总控网指令实现供配气。

本发明一实施例高精度智能调压控制方法利用上述实施例的高精度智能调压控制装置实现的控制过程包括：

步骤100：处理器根据控制终端的控制指令读取存储电路中控制模型，完成相应监控处理过程。

高精度智能调压控制方法的处理过程如图2所示。在图2中，本实施例包括：

自动调压控制过程：

步骤110：根据控制终端传输的指令数据确定处理器选择的控制模式，设定对应受控阀的阀后出口压力目标值；

步骤120：根据控制模式调节执行机构中进气电磁阀和排气电磁阀顺序起闭时机和时长，形成控制气腔压力，通过控制气腔压力改变供气管路受控阀的调节腔体压力，使得受控阀的阀后出口压力值向阀后出口压力目标值接近；

步骤130：根据控制模式使阀后出口压力值保持在精度误差内。通常是阀后出口压力目标值的2％误差区间。

本发明一实施例中受控阀为减压阀，调节腔体为减压阀的气簧腔。

本发明实施例的高精度智能调压控制方法通过高精度智能调压控制装置与执行机构的结构适配形成对执行机构的压力信号控制，通过执行机构对受控阀调节腔体的压力信号调节将高精度调压信号传递至供气管路进行精确调压，高精度智能调压控制装置的气源可以就近取自供气管路或供气气源，利用较小的气压变化信号实现对供气管路较大压力目标的动态控制。结合处理器的智能控制信号处理过程，在实现无人值守过程中有效提高了控制可靠性。

如图2所示，本发明一实施例中，实现的控制过程还包括：

控制模型修正过程：

步骤140：通过控制终端传输修正数据，对处理器中的控制模式中阀后出口压力目标值、调节气簧腔压力的压力值和控制气腔压力值的上、下限进行设置。

如图2所示，本发明一实施例中，实现的控制过程还包括：

控制反馈过程：

步骤150：处理器在加电初始化过程中采集并存储控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值；

步骤160：处理器采集进气电磁阀、排气电磁阀和受控阀的可用时长、时机起闭次数并存储；

步骤170：处理器设定处理器、输出单元产品代号、产品编号并存储；

步骤180：处理器通过对应压力传感器采集控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值的持续变化并存储。数据采样频率可设置，最高不超过 100Hz，数据传输速率≤9600bps；

步骤190：处理器设置、储存和输出各压力传感器的量程并检验传感器可用时长。

如图2所示，在本发明一实施例中，实现的控制过程还包括：

初始化过程：

步骤200：系统加电或重启后处于待机模式，将进气电磁阀、排气电磁阀设置为断电状态；

步骤210：处理器设置、储存受控阀节点编号对每个控制域内的受控阀进行识别。

步骤220：给各压力传感器供电。

如图2所示，在本发明一实施例中，实现的控制过程还包括：

流程调度过程：

步骤230：处理器接收上位系统单点控制指令，中断确定电磁阀当前控制过程进行确定电磁阀实时控制；

步骤240：处理器根据控制终端指令进行当前工作流程控制过程与其他工作流程控制过程的替换；

步骤250：处理器调度处理器内置软件更新过程；

步骤260：处理器调度处理过程状态指示灯；

步骤270：处理器调度自检及故障诊断处理过程；

步骤280：处理器调度高精度智能调压控制装置参数修改、功能设置和各级管理权限设置。

本发明实施例的高精度智能调压控制装置完成配气系统自动调压和自动卸荷的控制功能。保障配气系统的稳压过程，并提供必要的单点功能，具备自动调压、自动自检、实时检测和初步的故障诊断及数据采集存储功能，保证了配气系统智能化控制体系可以在较低处理级别实现。

本发明一实施例的高精度智能调压控制装置中：

存储电路06，还用于存储上述实施例高精度智能调压控制方法的处理过程对应的程序代码；

处理器01，还用于执行上述实施例高精度智能调压控制方法的处理过程对应的程序代码。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种高精度智能调压控制装置，其特征在于，包括：

处理器，用于根据预置控制模型形成现场供气的监控过程；

驱动电路，用于将所述处理器形成的控制信号有效传送至现场执行机构；

通信电路，用于所述处理器与现场和/或远程控制端建立通信链路；

信号采集电路，用于适配现场多样性传感器采集数据向所述处理器可靠回传；

存储电路，用于存储所述预制控制模型的控制过程和控制参数，并保存现场数据。

2.如权利要求1所述的高精度智能调压控制装置，其特征在于，所述驱动电路包括：

至少一组电磁阀驱动电路，用于将所述处理器的对应控制信号输出端输出的数字脉冲控制信号分别传输至现场执行机构中的进气电磁阀和排气电磁阀的控制信号输入端。

3.如权利要求1所述的高精度智能调压控制装置，其特征在于，所述通信电路包括：

至少两路高速串行通信接口，用于所述处理器分别与现场监控终端和远程监控终端实现通信协议适配，建立独立的通信链路。

4.如权利要求1所述的高精度智能调压控制装置，其特征在于，所述信号采集电路包括：

至少一条采集通道，用于将采集信号模拟量放大-滤波-编码后形成采集信号数字量传输至所述处理器的信号采集端口。

5.如权利要求1所述的高精度智能调压控制方法，其特征在于，采用如权利要求1至4任一所述的高精度智能调压控制装置完成相应监控处理过程包括：

根据控制终端传输的指令数据确定所述处理器选择的控制模式，设定对应受控阀的阀后出口压力目标值；

根据所述控制模式调节执行机构中进气电磁阀和排气电磁阀顺序起闭时机和时长，形成控制气腔压力，通过所述控制气腔压力改变供气管路受控阀的调节腔体压力，使得受控阀的阀后出口压力值向阀后出口压力目标值接近；

根据所述控制模式使所述阀后出口压力值保持在精度误差内。

6.如权利要求1所述的高精度智能调压控制方法，其特征在于，所述完成相应监控处理过程包括：

通过控制终端传输修正数据，对所述处理器中的所述控制模式中阀后出口压力目标值、调节气簧腔压力的压力值和控制气腔压力值的上、下限进行设置。

7.如权利要求1所述的高精度智能调压控制方法，其特征在于，所述完成相应监控处理过程包括：

所述处理器在加电初始化过程中采集并存储控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值；

所述处理器采集进气电磁阀、排气电磁阀和受控阀的可用时长、时机起闭次数并存储；

所述处理器设定处理器、输出单元产品代号、产品编号并存储；

所述处理器通过对应压力传感器采集控制气腔压力、调节腔体压力和阀后出口压力值的持续变化并存储。

所述处理器设置、储存和输出各压力传感器的量程并检验传感器可用时长。

8.如权利要求1所述的高精度智能调压控制方法，其特征在于，所述完成相应监控处理过程包括：

系统加电或重启后处于待机模式，将进气电磁阀、排气电磁阀设置为断电状态；

所述处理器设置、储存受控阀节点编号对每个控制域内的受控阀进行识别。

给各压力传感器供电。

9.如权利要求1所述的高精度智能调压控制方法，其特征在于，所述完成相应监控处理过程包括：

所述处理器接收上位系统单点控制指令，中断确定电磁阀当前控制过程进行确定电磁阀实时控制；

所述处理器根据控制终端指令进行当前工作流程控制过程与其他工作流程控制过程的替换；

所述处理器调度处理器内置软件更新过程；

所述处理器调度处理过程状态指示灯；

所述处理器调度自检及故障诊断处理过程；

所述处理器调度高精度智能调压控制装置参数修改、功能设置和各级管理权限设置。

10.一种高精度智能调压控制装置，其特征在于，包括：

存储电路，用于存储如权利要求5至9任一所述的高精度智能调压控制方法的处理过程对应的程序代码；

处理器，用于执行所述程序代码。