CN110187667A - 一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统及试验方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统及试验方法，控制系统包括计算机、USB分线器、PLC CPU模块、装置本体和PLC模拟量输入模块，计算机通过USB分线器连接若干个PLC CPU模块，每个PLC CPU模块连接一个装置本体，每个装置本体的测压口均安装有气压传感器，若干个气压传感器连接PLC模拟量输入模块，PLC模拟量输入模块连接若干个PLC CPU模块中的任意一个；装置本体包括若干个并联的气路，每个气路上均设置有开关控制阀，每个气路的气路入口连接采样接口，每个气路的气路出口与连通管相接，连通管的一端连接位于装置本体上的测压口；本发明的测量范围和精度可以根据需要通过更换不同规格的气压传感器来满足，便捷高效，无需焊接元件。

Description

一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统及试验方法
技术领域
本发明属于压力采集技术领域，特别涉及一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统及试验方法。
背景技术
在航空航天、环境监测、军事、汽车制造等领域为了达到理想的实验要求和生产工艺，需要对多种参数进行实时精确控制，这些控制参数主要是温度、气压、流量等。其中的气压信号采集处理，目前大部分采用大量气压传感器、仪表进行单点式的有线监控的方法，用以指示管道内物质的各项指标。气压采集装置可将被测气体的气压信号转换为模拟信号，以方便工作人员对气压信号进行进一步的分析和处理。现有技术中的对多通道气压测量所使用的气压采集装置一般包括多个独立的气压测量组件，每个测量组件中包含一个独立的气压传感器，这种单点式的有线监控将会使整个控制监控系统布线十分复杂，每个测量组件分别独立运行，不能满足高效精确的目的，一旦发生故障维修麻烦，影响系统工作。现有技术中使用的多通道气压采集装置存在以下缺陷，一方面是采集装置采用单点式的有线监控，当有限长度管道需要进行大规模的采集点，其采集点的数量超过100个，达到数百个甚至上千个时，不能在有限空间内进行大量气压采集装置的布置安装，从而无法对管道中的气压进行大规模气压采集和测量；另一方面单点式有线监控在应用在大规模多气路的气压采集工程中，需要采用大量传感器，这会使系统成本大幅增高，并且大量传感器的安装布置需要占用极大空间，体积大、器件多、路线复杂、重量重、制造成本较高。
发明内容
本发明提供一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统及试验方法，以解决现有技术中的问题。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统，
包括计算机1、USB分线器2、PLC CPU模块3、装置本体4和PLC模拟量输入模块6，计算机1通过USB分线器2连接若干个PLC CPU模块3，每个PLC CPU模块3连接一个装置本体4，每个装置本体4的测压口7均安装有气压传感器5，若干个气压传感器5连接PLC模拟量输入模块6，PLC模拟量输入模块6连接若干个PLC CPU模块3中的任意一个；
装置本体4包括若干个并联的气路18，每个气路18上均设置有开关控制阀8，每个气路18的气路入口连接采样接口11，每个气路18的气路出口与连通管15相接，连通管15的一端连接位于装置本体4上的测压口7。
进一步的，所述装置本体4上设置有接线端口10，接线端口10包括14路24V+接线端14和2路GND接线端12，14路24V+接线端14分别对应连接14路气路18上的开关控制阀8，14路24V+接线端14与所述PLC CPU模块3上设置的14路I/O口13对应相接，PLC CPU模块3控制14路I/O口13的24V电压输出，进而控制预期对应的开关控制阀8的通断，最终控制对应的气路18与测压口7的连通与关闭，2路GND接线端12与PLC CPU模块3上的GND连接，一个PLC CPU模块3与一个装置本体4为一个子系统，一个子系统采集14个气压值。
进一步的，每个PLC模拟量输入模块6上具有32个采集通道，32个采集通道对应采集32组装置本体4上的测压口7连接的32个压力传感器5的压力信号，每个装置本体4内包括14路并联的气路18，每个PLC模拟量输入模块6最多采集32*14路的气压采样信号。
进一步的，所述USB分线器2有若干个接线端口，N路接线端口通过USB-PPI数据线与若干个PLC CPU模块3相接并对应，计算机通过USB分线器2连接若干个PLC CPU模块3，并通过其中任意一个PLC CPU模块3读取与该PLC CPU模块3连接的PLC模拟量输入模块6采集的多个压力传感器5的气压信号。
进一步的，相邻的气路18之间通过汇流板9隔开。
进一步的，所述采样接口11内设置有空气滤芯16。
进一步的，采样接口11的一端通过螺纹连接气路18的气路入口，采样接口11的另一端通过螺纹连接气路接头17的一端，所述气路接头16的另一端为宝塔形接口，所述采样接口11与气路接头17之间的螺纹上还安装有密封螺母19；所述气路18的气路出口与连通管13之间螺纹密封连接，所述气路18与开关控制阀8之间密封连接。
进一步的，所述计算机1用于存储和显示数据。
进一步的，所述USB分线器2的型号是绿联USB分线器，PLC CPU模块3的型号是西门子S-200CN CPU224XP CN，所述PLC模拟量输入模块的型号是西门子S-200CN EM231。
一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统的试验方法，测量气压时，PLC CPU模块3控制相应的开关控制阀8通断，待测气压源的气体自采样接口11进入相对应的气路18，测压口7的气压传感器5测量压力并将其传递至PLC模拟量输入模块6，PLC模拟量输入模块6将采集的气压信号传输至PLC CPU模块3，PLC CPU模块3将气压信号通过USB分线器2传输到计算机1，计算机1存储和显示气压数据。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明大大简化了单点式的有线监控的多通道气压采集装置的机构，将多路单点式气路接口—气压传感器—信号采集板的方式集成为多路气路采集接口—多路气路开关控制阀—单一气路出口—气压传感器的形式，气路开关控制阀控制与之对应的气路采集通道与单一气路出口的通断，通过控制器模块控制气路开关阀的工作状态，可以达到自由切换气路采集的目的。1个PLC CPU模块对应1个有14个采样接口的装置本体，N个PLC CPU模块可以组成能够采集Nx14个采样点的气压值的大规模气压采集子系统，再通过N路USB分线器可以控制N个子系统，从而可以搭建出由1台计算机采集14*N个采样点的气压值的大规模气压采集系统，大大简化了多通道气压采集装置的机构，可以在有限的管道空间内进行大规模采样点的气压值的测量，节约了硬件资源，节约了设备安装布置的空间，减小了装置的体积和重量，降低了制造成本。且容易拆装、维修方便，适用于高压、常压和负压环境的气体气压测量，适用于多种环境下的气体气压测量，适用领域广泛。本发明的测量范围和精度可以根据需要通过更换不同规格的气压传感器来满足，便捷高效，无需焊接元件。
附图说明
图1是本发明的整体模块框图；
图2是装置本体的结构示意图；
图3是装置本体的电路接线示意图；
图4是装置本体的连接示意图；
其中：1-计算机，2-USB分线器，3-PLC CPU模块，4-装置本体，5-气压传感器，6-PLC模拟量输入模块，7-测压口，8-开关控制阀，9-汇流板，10-接线端口，11-采样接口，12-GND端口，13-I/O口，14-24V+接线端，15-连通管，16-空气滤芯，17-气路接头，18-气路，19-密封螺母。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作更进一步的说明。
如图1-4所示，一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统，
包括计算机1、USB分线器2、PLC CPU模块3、装置本体4和PLC模拟量输入模块6，计算机1通过USB分线器2连接若干个PLC CPU模块3，每个PLC CPU模块3连接一个装置本体4，每个装置本体4的测压口7均安装有气压传感器5，若干个气压传感器5连接PLC模拟量输入模块6，PLC模拟量输入模块6连接若干个PLC CPU模块3中的任意一个；装置本体4包括若干个并联的气路18，每个气路18上均设置有开关控制阀8，每个气路18的气路入口连接采样接口11，每个气路18的气路出口与连通管15相接，连通管15的一端连接位于装置本体4上的测压口7，所述计算机1用于存储和显示数据。
所述装置本体4上设置有接线端口10，接线端口10包括14路24V+接线端14和2路GND接线端12，14路24V+接线端14分别对应连接14路气路18上的开关控制阀8，14路24V+接线端14与所述PLC CPU模块3上设置的14路I/O口13对应相接，PLC CPU模块3控制14路I/O口13的24V电压输出，进而控制预期对应的开关控制阀8的通断，最终控制对应的气路18与测压口7的连通与关闭，2路GND接线端12与PLC CPU模块3上的GND连接，一个PLC CPU模块3与一个装置本体4为一个子系统，一个子系统采集14个气压值；每个PLC模拟量输入模块6上具有32个采集通道，32个采集通道对应采集32组装置本体4上的测压口7连接的32个压力传感器5的压力信号，每个装置本体4内包括14路并联的气路18，每个PLC模拟量输入模块6最多采集32*14路的气压采样信号；所述USB分线器2有若干个接线端口，N路接线端口通过USB-PPI数据线与若干个PLC CPU模块3相接并对应，计算机通过USB分线器2连接若干个PLC CPU模块3，并通过其中任意一个PLC CPU模块3读取与该PLC CPU模块3连接的PLC模拟量输入模块6采集的多个压力传感器5的气压信号。
所述采样接口11内设置有空气滤芯16；采样接口11的一端通过螺纹连接气路18的气路入口，采样接口11的另一端通过螺纹连接气路接头17的一端，所述气路接头16的另一端为宝塔形接口，所述采样接口11与气路接头17之间的螺纹上还安装有密封螺母19；气路接头17的宝塔形接口，可以根据不同需要变换样式和尺寸；所述气路18的气路出口与连通管13之间螺纹密封连接，所述气路18与开关控制阀8之间密封连接。
相邻的气路18之间通过汇流板9隔开，装置本体4外增加防护盖板，装置本体采用铝合金材料，以减轻整体装置的重量。各个模块之间的电连接可采用挠性模块连接，进一步减小装置的体积。
作为一个优选方案，所述USB分线器2的型号是绿联USB分线器，PLC CPU模块3的型号是西门子S-200CN CPU224XP CN，所述PLC模拟量输入模块的型号是西门子S-200CNEM231。
一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统的试验方法，测量气压时，PLC CPU模块3控制相应的开关控制阀8通断，待测气压源的气体自采样接口11进入相对应的气路18，测压口7的气压传感器5测量压力并将其传递至PLC模拟量输入模块6，PLC模拟量输入模块6将采集的气压信号传输至PLC CPU模块3，PLC CPU模块3将气压信号通过USB分线器2传输到计算机1，计算机1存储和显示气压数据。
本发明提供的多通道气压采集装置的测量范围和精度可以根据需要通过更换不同规格的气压传感器来满足不同的使用需求，便捷高效，无需焊接元件。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于，
包括计算机（1）、USB分线器（2）、PLC CPU模块（3）、装置本体（4）和PLC模拟量输入模块（6），计算机（1）通过USB分线器（2）连接若干个PLC CPU模块（3），每个PLC CPU模块（3）连接一个装置本体（4），每个装置本体（4）的测压口（7）均安装有气压传感器（5），若干个气压传感器（5）连接PLC模拟量输入模块（6），PLC模拟量输入模块（6）连接若干个PLC CPU模块（3）中的任意一个；
装置本体（4）包括若干个并联的气路（18），每个气路（18）上均设置有开关控制阀（8），每个气路（18）的气路入口连接采样接口（11），每个气路（18）的气路出口与连通管（15）相接，连通管（15）的一端连接位于装置本体（4）上的测压口（7）。
2.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：
所述装置本体（4）上设置有接线端口（10），接线端口（10）包括14路24V+接线端（14）和2路GND接线端（12），14路24V+接线端（14）分别对应连接14路气路（18）上的开关控制阀（8），14路24V+接线端（14）与所述PLC CPU模块（3）上设置的14路I/O口（13）对应相接，PLC CPU模块（3）控制14路I/O口（13）的24V电压输出，进而控制预期对应的开关控制阀（8）的通断，最终控制对应的气路（18）与测压口（7）的连通与关闭，2路GND接线端（12）与PLC CPU模块（3）上的GND连接，一个PLC CPU模块（3）与一个装置本体（4）为一个子系统，一个子系统采集14个气压值。
3.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：每个PLC模拟量输入模块（6）上具有32个采集通道，32个采集通道对应采集32组装置本体（4）上的测压口（7）连接的32个压力传感器（5）的压力信号，每个装置本体（4）内包括14路并联的气路（18），每个PLC模拟量输入模块（6）最多采集32*14路的气压采样信号。
4.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：所述USB分线器（2）有若干个接线端口，N路接线端口通过USB-PPI数据线与若干个PLC CPU模块（3）相接并对应，计算机通过USB分线器（2）连接若干个PLC CPU模块（3），并通过其中任意一个PLC CPU模块（3）读取与该PLC CPU模块（3）连接的PLC模拟量输入模块（6）采集的多个压力传感器（5）的气压信号。
5.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：相邻的气路（18）之间通过汇流板（9）隔开。
6.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：所述采样接口（11）内设置有空气滤芯（16）。
7.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：采样接口（11）的一端通过螺纹连接气路（18）的气路入口，采样接口（11）的另一端通过螺纹连接气路接头（17）的一端，所述气路接头（16）的另一端为宝塔形接口，所述采样接口（11）与气路接头（17）之间的螺纹上还安装有密封螺母（19）；所述气路（18）的气路出口与连通管（13）之间螺纹密封连接，所述气路（18）与开关控制阀（8）之间密封连接。
8.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：所述计算机（1）用于存储和显示数据。
9.根据权利要求1所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统，其特征在于：所述USB分线器（2）的型号是绿联USB分线器，PLC CPU模块（3）的型号是西门子S-200CNCPU224XP CN，所述PLC模拟量输入模块的型号是西门子S-200CN EM231。
10.根据权利要求1-9任一所述的控制多气路自由切换的气压采集控制系统的试验方法，其特征在于：测量气压时，PLC CPU模块（3）控制相应的开关控制阀（8）通断，待测气压源的气体自采样接口（11）进入相对应的气路（18），测压口（7）的气压传感器（5）测量压力并将其传递至PLC模拟量输入模块（6），PLC模拟量输入模块（6）将采集的气压信号传输至PLCCPU模块（3），PLC CPU模块（3）将气压信号通过USB分线器（2）传输到计算机（1），计算机（1）存储和显示气压数据。
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