CN112161106A - 一种阀门的控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种阀门的控制系统及控制方法，阀门的控制系统包括显示装置、上位机控制模块和下位机控制模块，其中，显示装置用以显示阀门系统的状态信息；上位机控制模块用以向下位机控制模块发送控制命令，并接收所述下位机控制模块传输的阀门系统的状态数据；下位机控制模块用以接收所述上位机控制模块发送的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据发送至所述上位机控制模块，解决了现有国外总线电动阀门产品制造成本较高的问题，通过采用集中管理，分散控制的上位机模块和下位机模块两级控制的系统总体结构，可以实现远程控制阀门且制造成本较低。

Description

一种阀门的控制系统及控制方法

技术领域

本发明涉及远程控制设备技术领域，尤其涉及一种远程两级控制的阀门系统及方法。

背景技术

普通电动阀门是一种通用的执行单元，阀门作为一种重要的执行器件被广泛地应用于工业流程控制领域，阀门电动装置是以电机为动力，带动机械减速装置将动力传给阀门，实现阀门的开启和关闭，随着工业自动化水平的提高，尤其是现场总线技术的出现，现有的现场操作以及简单的点对点控制功能的电动阀门越来越难以满足市场需要，国外各大工地纷纷推出现场总线电动阀门产品，但是制造成本较高。

发明内容

本发明公开一种阀门的控制系统及控制方法及方法，解决了现有国外总线电动阀门产品制造成本较高的问题，通过采用集中管理，分散控制的上位机模块和下位机模块两级控制的系统总体结构，可以实现远程控制阀门且制造成本较低。

为达到上述目的，本发明的技术方案具体是这样实现的：

本发明一方面公开一种阀门的控制系统，包括显示装置、上位机控制模块和下位机控制模块，其中，显示装置用以显示阀门系统的状态信息；上位机控制模块用以向下位机控制模块发送控制命令，并接收所述下位机控制模块传输的阀门系统的状态数据；下位机控制模块用以接收所述上位机控制模块发送的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据发送至所述上位机控制模块。

进一步地，所述上位机控制模块包括系统安全单元、系统通信参数设定单元、数据库单元和阀门控制单元，其中，系统安全单元用以保证阀门系统的安全；系统通信参数设定单元用以设置阀门系统的通信参数；数据库单元用以存储阀门系统的状态数据和故障信息；阀门控制单元用以向所述下位机控制模块发送控制命令。

进一步地，所述下位机控制模块包括主控单元、电源监测单元、数据采集单元、控制接口单元、人机接口单元和总线通信单元，其中，主控单元用以接收所述上位机控制模块的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据上传至所述上位机控制模块；电源监测单元用以监测电源的状态；数据采集单元用以采集阀门的状态数据；控制接口单元用以控制接口之间数据的传输；人机接口单元用以连接信息输入/输出设备；总线通信单元用以实现阀门状态数据的传输。

进一步地，所述上位机控制模块与下位机控制模块之间通过现场总线连接。

进一步地，所述下位机控制模块还包括监测电路和现场总线接口，其中，检测电路用以实时监测阀门系统运行中的故障；现场总线接口用以连接阀门系统。

进一步地，所述上位机控制模块中包括控机IPC-6718V，并采用VB610设计。

进一步地，所述下位机控制模块内嵌于阀门中。

本发明另一方面公开一种阀门的控制方法，包括以下步骤：

上位机控制模块启动，进行系统初始化；

进入系统监控运行模式；

上位机控制模块与下位机控制模块进行数据交换；

上位机控制模块接收下位机控制模块发送的阀门系统的状态数据信息并更新数据库中的数据信息。

有益技术效果：

1、本发明公开一种阀门的控制系统，包括显示装置、上位机控制模块和下位机控制模块，其中，显示装置用以显示阀门系统的状态信息；上位机控制模块用以向下位机控制模块发送控制命令，并接收所述下位机控制模块传输的阀门系统的状态数据；下位机控制模块用以接收所述上位机控制模块发送的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据发送至所述上位机控制模块，解决了现有国外总线电动阀门产品制造成本较高的问题，通过采用集中管理，分散控制的上位机模块和下位机模块两级控制的系统总体结构，可以实现远程控制阀门且制造成本较低；

2、本发明中，上位机控制模块可实现对整个系统内各阀门状态的监控以及提供用户对现场阀门的远程控制操作，由下位机控制模块控制阀门的启动和停止，并将整个过程的运行状态实时传给上位机控制模块，在实际应用中，如果系统中不同的阀门有联动要求，也可以通过上位机编程实现，并通过显示装置直接显示各个阀门的动作。

3、本发明中，上位机控制模块和下位机控制模块之间通过现场总线连接，可以实现先创装置与控制装置之间数字式、串行和多点通信；

4、本发明中，阀门控制系统中包含有显示装置，与上位机控制模块共同合作，提供了操作方便的人机交互界面，支持对系统中不同阀门的简单组态，并采用数据库技术实现阀门系统运行中各阀门的状态信息和故障信息的管理，便于系统的维护；

5、本发明中，下位机控制模块还包括检测电路和现场总线接口，实现了阀门运行中实时故障信息的采集与传输。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一个实施例，对于本领域的普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他附图。

图1为本发明一种阀门的控制系统及控制方法的结构示意图；

图2为本发明一种阀门的控制系统及控制方法中上位机模块系统示意图；

图3为本发明一种阀门的控制系统及控制方法中下位机模块系统示意图。

其中，1-显示装置，2-报警装置，3-鼠标，4-交换器，5-IPC，6-适配器，7-阀门，8-总线，9-打印机接口。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

下面结合附图对本发明的实施方式进行详细说明。

本发明一方面公开一种阀门的控制系统，参加图1，包括显示装置、上位机控制模块和下位机控制模块，其中，显示装置用以显示阀门系统的状态信息，具体地，主监控界面上的阀门较多，仅能简单地显示出每个阀门的基本运行状态和开度，如果要查看某个阀门的详细运行信息，可以通过点击界面上的阀门图标切换到该阀门的单台监测界面，这时除了可以给出阀门当前的开度、开关停状态基本信息外，还可以示出电机缺相、转越限、电机过热、报警、故障信息；上位机控制模块和下位机控制模块通过现场总线连接，上位机控制模块用以向下位机控制模块发送控制命令，并接收下位机控制模块传输的阀门系统的状态数据，优选地，上位机控制模块的硬件选用工控机IPC-6718V，并配以双端口CAN接口卡PCL-841，该结构硬件性能稳定，大大缩短了系统的开发周期，上位机控制模块采用VB610来设计，便于实现用户需要的各种监控功能；下位机控制模块用以接收上位机控制模块发送的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据发送至上位机控制模块，具体地，计算机显示装置1通过导线连接交换器4，的交换器通过导线与IPC5连接，IPC5连接总线适配器6，总线适配器6通过总线8与一组阀门7连接，计算机显示装置1右侧具有打印机接口9，计算机显示装置1左侧安装有报警装置2，计算机显示装置1通过导线分别连接操作键盘、鼠标3。

作为本发明的一个实施例，上位机控制模块包括系统安全单元、系统通信参数设定单元、数据库单元和阀门控制单元，其中，系统安全单元用以保证阀门系统的安全；系统通信参数设定单元用以设置阀门系统的通信参数；数据库单元用以存储阀门系统的状态数据和故障信息；阀门控制单元用以向所述下位机控制模块发送控制命令，上位机控制模块中还添加了单台阀门的远程控制功能，这种工作模式下，用户将要求的阀门开度通过CAN总线下传给相应阀门中的下位机控制模块，由下位机控制模块控制阀门的启动和停止，并将整个过程的运行状态实时传给上位机控制模块。

作为本发明的一个实施例，下位机控制模块包括主控单元、电源监测单元、数据采集单元、控制接口单元、人机接口单元和总线通信单元，其中，主控单元用以接收上位机控制模块的控制命令，并控制阀门系统执行控制命令，并将阀门系统的状态数据上传至上位机控制模块；电源监测单元用以监测电源的状态；数据采集单元用以采集阀门的状态数据；控制接口单元用以控制接口之间数据的传输；人机接口单元用以连接信息输入/输出设备；总线通信单元用以实现阀门状态数据的传输，阀门动作是由嵌入到阀门中的下位机控制模块控制的，下位机控制模块在接收到指定开度的控制命令后，分析此时阀门的运行情况和各种状态，如果此时阀门处于允许动作的状态，下位机控制模块发出分析后的控制命令，待阀门开度到达指定开度时，停止执行。

作为本发明的一个实施例，下位机控制模块还包括监测电路和现场总线接口，其中，检测电路用以实时监测阀门系统运行中的故障；现场总线接口用以连接阀门系统。

本发明另一方面公开一种阀门控制系统的控制方法，包括以下步骤：

上位机控制模块启动，进行系统初始化；初次应用，初始化后还要根据阀门系统的具体情况进行组态；

进入系统监控运行模式；

上位机控制模块与下位机控制模块进行数据交换；上位机控制模块与下位机控制模块采用一问一答的方式进行信息交换；

上位机控制模块接收下位机控制模块发送的阀门系统的状态数据信息并更新数据库中的数据信息；上位机对每台阀门返回的各种状态和故障信息进行分析后刷新数据库中的相应数据，并刷新主监控界面上的相应部分。

本发明公开的阀门控制系统包括上位机控制模块和下位机控制模块，实现两级控制，既保留原有现场操作功能，操作人员还可以通过对上位机控制模块对阀门系统进行远程操作，上位机控制模块提供操作方便的人机交互界面，支持对系统中不同阀门的简单组态，并采用数据库技术实现系统运行中各个阀门的状态信息和故障信息的管理，便于系统的维护，上位机控制模块具有与下位机控制模块通信的现场总线接口，还可以设置以太网接口以实现阀门系统与外部信息的交互，下位机控制模块在保留原有电动装置电气结构的前提下，引入微控制器技术，构成嵌入式控制系统，既支持现场操作，也支持上位机控制模块的远程控制，下位机控制模块中增加检测电路和现场总线接口，实现阀门运行过程中故障信息的采集，使得阀门系统一方面能够按现场或上位机控制模块设置的阀门开度值控制阀门的开启和关闭，另一方面下位机控制模块可以相应上位机控制模块的数据请求，将阀门系统中阀门的运行状态信息上传给上位机控制模块。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上的实施例仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。

Claims (8)

1.一种阀门的控制系统，其特征在于，包括：

显示装置，用以显示阀门系统的状态信息；

上位机控制模块，用以向下位机控制模块发送控制命令，并接收所述下位机控制模块传输的阀门系统的状态数据；

下位机控制模块，用以接收所述上位机控制模块发送的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据发送至所述上位机控制模块。

2.根据权利要求1所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述上位机控制模块包括：

系统安全单元，用以保证阀门系统的安全

系统通信参数设定单元，用以设置阀门系统的通信参数；

数据库单元，用以存储阀门系统的状态数据和故障信息；

阀门控制单元，用以向所述下位机控制模块发送控制命令。

3.根据权利要求1所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述下位机控制模块包括：

主控单元，用以接收所述上位机控制模块的控制命令，并控制阀门系统执行所述控制命令，并将阀门系统的状态数据上传至所述上位机控制模块；

电源监测单元，用以监测电源的状态；

数据采集单元，用以采集阀门的状态数据；

控制接口单元，用以控制接口之间数据的传输；

人机接口单元，用以连接信息输入/输出设备；

总线通信单元，用以实现阀门状态数据的传输。

4.根据权利要求1所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述上位机控制模块与下位机控制模块之间通过现场总线连接。

5.根据权利要求3所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述下位机控制模块还包括：

检测电路，用以实时监测阀门系统运行中的故障；

现场总线接口，用以连接阀门系统。

6.根据权利要求2所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述上位机控制模块中采用控机IPC-6718V，并采用VB610设计。

7.根据权利要求1所述的一种阀门的控制系统，其特征在于，所述下位机控制模块内嵌于阀门中。

8.一种阀门的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：

上位机控制模块启动，进行系统初始化；

进入系统监控运行模式；

上位机控制模块与下位机控制模块进行数据交换；

上位机控制模块接收下位机控制模块发送的阀门系统的状态数据信息并更新数据库中的数据信息。

Images