CN110966448A - 一种自动阀控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种阀自动控制系统，可以从PC端、移动端应用系统对实验室的各化学分析仪器的多路阀进行精确控制、监控阀状态、以及在试验过程中对阀进行准确、及时和有效的控制，保证试验步骤准确执行，实现化学分析实验的完全自动化、高效性和准确性。其特征在于，包括阀、电磁阀、执行设定模块、数据传输管理模块、状态监控模块、执行队列模块。

Description

一种自动阀控制系统
技术领域
本发明涉及化学分析领域,更具体地涉及一种自动阀控制系统。
背景技术
工业生产和科研实验检测气体样品，经常需要气相色谱仪在线、连续、定时循环进样分析；如分析复杂样品，还需用到多维色谱系统（通过阀切换技术使样品在多根色谱柱中实现分离）。人工操作难以满足要求，都是通过在色谱仪上加装气动或电动进样阀来解决。进口和大部分的国产气相色谱虽然提供阀控制接口，但大多仅能通过手动触发完成单次进样或阀切换。手动操作时无法实现连续进样、定时循环进样。如何通过自动化方式保证通过编程控制进样连续、定时循环进样分析是阀控制的难点。同时如何对阀进行准确、及时和有效的控制也是难点。
发明内容
本发明的目的在于提供一种自动阀控制系统，可以从PC端、移动端应用系统对实验室的各化学分析仪器的多路阀进行精确控制、监控阀状态、以及在试验过程中对阀进行准确、及时和有效的控制，保证试验步骤准确执行，实现化学分析实验的完全自动化、高效性和准确性。
为实现上述目的，本发明的技术方案如下：
一种自动阀控制系统，其特征在于，包括阀、电磁阀、执行设定模块、数据传输管理模块、状态监控模块、执行队列模块。
所述阀包括，可以十通阀\六通阀\四通阀。
所述电磁阀，为二位五通电磁阀。
所述执行设定模块包括设备管理单元、执行程序设定单元、可编程触发器单元；
所述设备管理单元用于显示现有设备的状态和参数等信息；
所述执行程序设定单元用于编辑执行顺序和状态变更；
所述可编程触发器单元用于定时触发，发送指令至数据传输模块；定时触发为高电位触发。控制端的系统时钟根据操作者在执行设定单元的设置周期性的自动产生指令，控制端与受控端通过串口数据线连接，受控端接收到指令后通过高低电位变化控制继电器的通断，从而实现对阀的自动控制。
所述数据传输管理模块包括指令发送单元、数据传输单元、指令接收单元、数据校验单元、数据纠正单元；
所述指令发送单元用于将指令编码成可以高效传输的数字编码；数字编码，编码为二进制，定义0为阀关闭状态，1位阀开启状态，每一个二进制位对应控制一个阀的开关状态，系统可以同时发送32位二进制数，由于保留1位作为校验位，所以单个受控端最多可以控制31个阀，还可以通过连接解码器或者并联多个受控端的方式实现单控制端对更多阀的控制。
所述数据传输单元用于提供稳定可靠的数据传输方式；
所述指令接收单元用于接收编码的指令并对其进行解码；
所述数据校验单元用于对接收和发送的数据进行校验编码，保证数据传输的准确性，如果正确，将指令发送至执行队列等待执行，如果不正确，将指令发送至数据纠正单元；
所述数据纠正单元用于对不正确的指令数据进行还原，还原后发送至执行队列模块单元；
所述状态监控模块包括状态监控单元、执行队列监控单元；
所述状态监控单元用于实时采集设备状态信息并返回给控制端；
所述执行队列监控单元用于实时将执行队列信息返回给控制端。
所述执行队列模块包括数据存储单元、执行单元。
所述数据存储单元用于实时存储接收到的指令；
所述执行单元用于将指令转化为实际的控制动作。
所述执行队列模块从数据存储单元取得指令，指令为二进制编码格式，每一个二进制位控制一路连接阀门的继电器，通过控制继电器的开关状态实现对阀门状态的控制。
进一步地，还包括自动阀控制系统操作界面，安装于PC机或移动终端。
进一步地，所述数据接口方式包括与直接提供专用接口的对接方式、与带工作站并且可输出信号的设备的对接方式、与无工作站但具有标准通讯接口的设备的对接方式、与具有模拟信号接口的设备的对接方式中的一种或多种。
进一步地，所述数据传输方式包括遵循TCP/IP协议的数据传输方式、遵循WIFI协议的数据传输方式、遵循蓝牙连接协议的数据传输方式以及遵循串口连接协议的数据传输方式中的一种或多种。
附图说明
图1是本发明的自动阀控制系统中控制模块的结构示意图
图2是本发明的自动阀控制系统控制结构示意图
01 执行设定模块 02 数据传输管理模块 03 状态监控模块
04 执行队列模块 05 阀 06 电磁阀
07 继电器 08 控制模块 09 PC端。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步的详细说明。
在以下本发明的具体实施方式中，请参阅图1、图2，图2为是本发明的工作原理示意图，图1是本发明的自动阀控制系统中控制模块的结构示意图。
如图2所示，本发明的自动阀控制系统包括阀05 、电磁阀06、继电器07、控制模块08、PC端09。
继续参阅图2 ,由PC端09编写控制时间程序，命令控制模块08，控制模块08开始工作，控制模块08通过01执行设定模块、02数据传输管理模块、 03 状态监控模块 、04执行队列模块工作控制继电器07 断开或连通，当继电器07 连通后，电磁阀06开始工作，电磁阀工作后带动气体控制阀05进行阀体切换进样。
如图1所控制模块08示，本发明的自动阀控制系统控制模块08，包括执行设定模块01、数据传输管理模块02、状态监控模块03、执行队列模块04。
继续参阅图1。执行设定模块包括设备管理单元、执行程序设定单元、可编程触发器单元。
设备管理单元用图形化的界面对阀门的状态进行显示。执行程序设定单元提供控制设备的功能，可以手动调节阀门开关，也可以定时或者定次控制阀门开关，可以做到无人值守，提高操作的精准度。可编程触发器单元根据系统的设定和时钟来设置每个阀门的多条开关指令以及设定阀门间的控制逻辑，为每个阀门控制单元定时触发控制信号发生并指令发送单元。
继续参阅图1。数据传输模块包括指令发送单元、数据传输单元、指令接收单元、数据校验单元、数据纠正单元。指令发送单元负责将操作员下达或者控制端自动生成的指令转换为可以传输的数字信号，数据传输单元具有多种标准通讯接口的对接方式，其中标准通讯接口是指网线、蓝牙、WIFI、串口等，根据不同的接口和传输方式，制定不同的连接方案及对应的程序和配置，其中部分需要相应的硬件来对接。例如，TCP（UDP）/IP及WIFI连接方式：此种方式通过传统的网络方式来采集和传输数据，需要设置对应的连接参数，联通后，控制端与试验仪器分布于不同的实验室可以实现远程控制；蓝牙连接方式：如果仪器设备采用蓝牙方式提供数据，那么需要在本实验室工作PC上（支持蓝牙），安装应用程序来通过蓝牙连接到仪器设备上；串口连接方式：如果仪器设备采用串口方式提供数据，那么需要在本实验室工作PC上（支持串口、或USB转串口），安装应用程序来通过串口连接到仪器设备上。指令接收单元负责接受来自传输单元的信号，由于实验室仪器多，设备间可能产生干扰，所以需要数据校验单元负责对信号进行校验，无错误的将信号进行解码，解码后的指令放入执行队列寄存器等待执行；校验有错误的信号进入数据纠错单元对数据进行修正，修正后将信号解码，然后放入执行队列寄存器等待执行。
继续参阅图1。状态监控模块包括状态监控单元、执行队列监控单元。执行队列监控单元负责监控执行队列的状态，并通过将状态信息通过数据传输单元发送回控制端，使操作员能够随时了解指令执行情况；状态监控单元可以连接多种传感器，通过传感器采集相关信息并发送给控制端，使操作员随时了解仪器运行状态。
继续参阅图1。执行队列模块包括数据存储单元、指令执行单元；数据存储单元是待执行指令的寄存器，指令在队列内按优先级排队，优先级高的指令将优先执行，相同优先级的指令按先进先出的顺序执行。指令执行单元负责将指令信号转换为机械动作，由于控制的阀门类型不同，指令执行单元可以根据情况设定为高电位触发也可以设定为电位触发，从而达到兼容不同种类控制器的目的。每个阀门都可以单独控制，并且拥有三种状态，待命状态，执行状态，暂停状态。指令进入队列后为待命状态，等待执行单元取得指令，执行单元取得指令后该指令变为执行状态，可以通过执行次数和执行时间作为结束标志，也可以通过人为下达结束指令使其进入待命状态，执行中可以通过人为下达指令使其进入暂停状态，在暂停状态下通过人为下达恢复指令使其进入执行状态。
指令执行单元与图2的继电器相连接，指令执行单元发送高低电位信号至继电器，实现对继电器通断的控制，进而实现对阀门通断的控制。
上述阀门自动制动控制系统还包括控制端程序，通过将本发明的系统安装在PC，或移动终端，例如手机、平板电脑等，通过直观的用户界面，方便操作，可以随时随地查询、控制及其它操作，完成实验室的完全自动化，提高工作效率。
通过阀门自动制动控制系统可以实时查看指令执行的进度、运行时间，以及实时查看和阀门和仪器状态。
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，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种自动阀控制系统，其特征在于，包括进样阀、电磁阀、控制模块、PC端，所述控制模块包括执行设定模块、数据传输管理模块、状态监控模块、执行队列模块，所述执行设定模块包括设备管理单元、执行程序设定单元、可编程触发器单元，所述数据传输管理模块包括指令发送单元、数据传输单元、指令接收单元、数据校验单元、数据纠正单元，所述状态监控模块包括状态监控单元、执行队列监控单元，所述执行队列模块包括数据存储单元、执行单元。
2.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述阀包括十通阀、六通阀、四通阀。
3.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述电磁阀是二位五通电磁阀。
4.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述可编程触发器单元用于定时触发与逻辑触发相结合，发送指令至数据传输模块，定时触发为高电位触发。
5.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述指令发送单元用于将指令编码成可以高效传输的数字编码，编码为二进制，定义0为阀关闭状态，1位阀开启状态，每一个二进制位对应控制一个阀的开关状态，系统可以同时发送32位二进制数，由于保留1位作为校验位，所以单个受控端最多可以同时控制31个阀，还可以通过连接解码器或者并联多个受控端的方式实现单控制端对更多阀的控制。
6.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述数据传输单元用于提供稳定可靠的数据传输方式，所述指令接收单元用于接收编码的指令并对其进行解码，所述数据校验单元用于对接收和发送的数据进行校验编码，保证数据传输的准确性，如果正确，将指令发送至执行队列等待执行，如果不正确，将指令发送至数据纠正单元，所述数据纠正单元用于对不正确的指令数据进行还原，还原后发送至执行队列模块单元。
7.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述状态监控模块包括状态监控单元、执行队列监控单元，所述状态监控单元用于实时采集设备状态信息并返回给控制端；所述执行队列监控单元用于实时将执行队列信息返回给控制端。
8.根据权利要求1所述的一种自动阀控制系统，其特征在于，所述数据存储单元用于实时存储接收到的指令；所述执行单元用于将指令转化为实际的控制动作，所述执行模块从数据存储单元取得指令，指令为二进制编码格式，每一个二进制位控制一路连接阀的继电器，通过控制继电器的开关状态实现对阀状态的控制。
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