CN114352533B - 一种移动空压机电动进气阀控制方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种移动空压机电动进气阀控制方法，包括电动进气阀执行器和空压机控制器，电动进气阀执行器和空压机控制器之间通过RS‑485总线进行通讯，标准MODBUS通讯协议，信号处理更及时，通讯稳定，用户接线更简单；内部控制程序可根据用户要求定制，压力信号实现多段化，功能更丰富，满足不同用户需求；电动进气阀执行器增加故障信号实时反馈功能，安全可靠，防止电动进气阀误动作，产生空压机压力超高隐患。
Description
技术领域
本发明涉及一种移动空压机电动进气阀控制方法。
背景技术
电动进气阀适用于移动式喷油螺杆空气压缩机，是常闭式进气阀，通过空压机后端排气压力转换成模拟电压信号，反馈给控制系统、执行机构（电动进气阀执行器）控制进气阀阀板开度，进而控制进气阀进气流量，实现后端压力平衡，是一种全闭环控制模式，替代传统的气缸控制进气阀阀板开度模式，具有阀板开度定位精准、平稳性佳、可有效降低噪音、振动，能适用于较低温环境，降低能耗，实现节能目的。
现有电动进气阀采用步进电机控制，外接电动进气阀执行器及信号处理器，再与上位机通讯，电气模块多，安装麻烦，接线复杂繁琐，故障点多，信号处理不及时，电动阀动作产生滞后，导致运行不稳定，且因电气模块之间通讯连接线过多容易产生信号干涉，失去电动阀高精度控制的目的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种移动空压机电动进气阀控制方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种移动空压机电动进气阀控制方法，包括电动进气阀执行器和空压机控制器，电动进气阀执行器和空压机控制器之间通过RS-485总线进行通讯，电动进气阀控制方法的具体步骤如下：
A、系统上电：进气阀阀板回零并发出零位信号，电动进气阀执行器是否有故障报警：
a、检测电动进气阀执行器状态，电动进气阀执行器将状态信号发送给空压机控制器，有故障信号则报警提示；
b、电动进气阀执行器执行回零，即阀板全关，发出4mA模拟量信号，空压机控制器检测4mA模拟量角度位置信号，准备开机；
B、读取用户选定档位目标压力：空压机控制器根据用户选定压力档位发出排气压力值信号，电动进气阀执行器接收信号后将用户设定的压力值作为控制目标值；
C、开机运行：初始开机时进气阀阀板保持全关，即电动进气阀执行器发出当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置信息；
D、启动后，加载信号发出前，阀板全关或微开，微开的角度由用户设定，并维持空压机内部喷油压力，即空压机控制器发出用户设定压力信号给电动进气阀执行器，电动进气阀执行器接收并转化为角度信号并执行，电动进气阀执行器反馈当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置；
E、手动加载信号发出后，未达到PID运行下限压力，进气阀阀板保持线性低速打开，直到90°全开：
a、空压机控制器发出加载信号，控制电磁阀得电，电动进气阀执行器接收加载信号，开始启动；
b、进气阀阀板全开，电动进气阀执行器发出20mA模拟量信号，空压机控制器显示90°位置；
c、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
d、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
F、手动加载信号发出后，PID自动控制运行中：
a、电动进气阀执行器发出4-20mA当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
G、加载信号发出后，当前压力达到PID控制目标压力时，阀板开度根据空压机后端用气量自动调节并保持平衡：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
H、加载信号发出后，PID自动控制中阀板开度接近全关并达到延时时间后执行自动泄放、补气，自动泄放阀板开度及延时时间用户可设定：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
d、电动进气阀执行器发出自动卸载信号，空压机控制器接收自动卸载信号，控制电磁阀断电；
I、当前压力达到空压机设定卸载压力时，进气阀阀板全关，空压机执行自动卸载并停机：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
d、空压机控制器发出自动卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
J、运行中执行手动卸载，空压机控制器发出卸载指令，空压机卸载运行：
a、空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
b、电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；
c、空压机控制器设定内压，根据设定的内压，电动进气阀执行器执行，阀板角度微开；
d、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
K、停机、急停，包括柴油机、驱动器、控制器故障停机：
a、空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
b、电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置。
本发明的进一步改进在于：步骤J分为两种状态，一种状态为：最小压力阀阀前无压力传感器，手动卸载后进气阀阀板打开，角度恒定，维持空压机内部喷油压力；另一种状态为：最小压力阀阀前有压力传感器，手动卸载后进气阀阀板全关，再根据空压机内部喷油压力自动调整阀板开度，维持用户设定空压机内部喷油压力。
本发明的进一步改进在于：电动进气阀执行器发出不影响运行的轻微故障信号到空压机控制器，空压机控制器的面板提示，不影响运行的轻微故障信号为过热信号。
本发明的进一步改进在于：电动进气阀执行器发出严重故障信号或者空压机控制器检测不到电动进气阀执行器状态时，空压机控制器的面板提示并执行停机，严重故障信号为电机损坏或驱动器停止响应。
本发明的进一步改进在于：电动进气阀执行器检测到空压机控制器反馈信号阀板当前状态应为全开90度或全关0度时阀板实际角度存在偏差时报警提示，避免空压机压力控制功能失效。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
本发明采用RS-485总线通讯方式，标准MODBUS通讯协议，信号处理更及时，通讯稳定，用户接线更简单。
电动进气阀执行器内部控制程序可根据用户要求定制，压力信号实现多段化，功能更丰富，满足不同用户需求。
电动进气阀执行器采用全闭环控制方法，通过PID运算保证空压机运行压力稳定可靠。
电动进气阀执行器可实时反馈进气阀阀门开度信息，方便用户了解当前进气阀状态，便于维护保养。
电动进气阀执行器内部自带电加热模块，环境温度适应性更强，最低-40℃能正常运行。
电动进气阀执行器增加故障信号实时反馈功能，安全可靠，防止电动进气阀误动作，产生空压机压力超高隐患。
附图说明
图1为电动进气阀压力控制关系示意图。
具体实施方式
下面对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例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做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。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面结合实施例来详细说明本发明。
本实施例提供一种技术方案：一种移动空压机电动进气阀控制方法，包括电动进气阀执行器和空压机控制器，电动进气阀执行器和空压机控制器之间通过RS-485总线进行通讯，电动进气阀控制方法的具体步骤如下：
A、系统上电：进气阀阀板回零并发出零位信号，电动进气阀执行器是否有故障报警：检测电动进气阀执行器状态，电动进气阀执行器将状态信号发送给空压机控制器，有故障信号则报警提示；电动进气阀执行器执行回零，即阀板全关，发出4mA模拟量信号，空压机控制器检测4mA模拟量角度位置信号，准备开机。
B、读取用户选定档位目标压力：空压机控制器根据用户选定压力档位发出排气压力值信号（空压机运行中可执行选档操作），电动进气阀执行器接收信号后将用户设定的压力值作为控制目标值。
C、开机运行：初始开机时进气阀阀板保持全关，即电动进气阀执行器发出当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置。
D、启动后，加载信号发出前，阀板打开，打开的角度由用户设定，并维持空压机内部喷油压力，即空压机控制器发出用户设定空压机内部喷油压力信号给电动进气阀执行器，电动进气阀执行器接收当前压力信号，转化成阀板打开角度信号，电动进气阀执行器发出当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置。
E、手动加载信号发出后，未达到PID运行下限压力，进气阀阀板保持线性低速打开，直到90°全开：空压机控制器发出加载信号，控制电磁阀得电，电动进气阀执行器接收加载信号，开始启动；进气阀阀板全开，电动进气阀执行器20mA模拟量信号，空压机控制器显示90°位置；空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号。
F、手动加载信号发出后，PID控制运行中（未达到目标压力值）：电动进气阀执行器发出4-20mA当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号。
G、加载信号发出后，当前压力达到PID控制目标压力时，阀板开度根据空压机后端用气量（压力）自动调节并保持平衡：电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号。
H、加载信号发出后，PID自动控制中阀板开度接近全关并达到延时时间后执行自动泄放、补气，自动泄放阀板开度及延时时间可设定：电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；电动进气阀执行器发出自动卸载信号，空压机控制器接收自动卸载信号，控制电磁阀断电。
I、当前压力达到空压机设定卸载压力（保护）时，进气阀阀板全关，空压机执行自动卸载并停机：电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；空压机控制器发出自动卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关。
J、运行中执行手动卸载，空压机控制器发出卸载指令，空压机卸载运行，其中分为两种状态，一种状态为：最小压力阀阀前无压力传感器，手动卸载后进气阀阀板打开，角度恒定，维持空压机内部喷油压力；另一种状态为：最小压力阀阀前有压力传感器，手动卸载后进气阀阀板全关，再根据空压机内部喷油压力自动调整阀板开度，维持用户设定空压机内部喷油压力。空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板打开；电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；空压机控制器设定内压，根据设定的内压，电动进气阀执行器执行，阀板角度打开；空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号。
K、停机、急停，包括柴油机、驱动器、控制器故障停机：空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板打开；电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置。
另外，电动进气阀执行器发出不影响运行的轻微故障信号到空压机控制器，空压机控制器的面板提示，不影响运行的轻微故障信号如过热信号等。电动进气阀执行器发出严重故障信号或者空压机控制器检测不到电动进气阀执行器状态时（通讯故障、驱动器损坏等），空压机控制器的面板提示并执行停机，严重故障信号为电机损坏或驱动器停止响应等。电动进气阀执行器故障但未发出故障信号时，空压机控制器根据当前压力变化对应阀板开度变化设置延时后，停机并报警。本发明增加故障信号实时反馈功能，安全可靠，防止电动进气阀误动作，产生空压机压力超高隐患。
本发明采用RS-485总线通讯方式，标准MODBUS通讯协议，信号处理更及时，通讯稳定，用户接线更简单。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
需要说明的是，本申请的说明书和权利要求书中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的术语在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施方式，例如，能够以除了在这里描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、 “在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
这些示例性实施方式可以由多种不同的形式来实施，并且不应当被解释为只限于这里所阐述的实施方式。应当理解的是，提供这些实施方式是为了使得本申请的公开彻底且完整，并且将这些示例性实施方式的构思充分传达给本领域普通技术人员。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (5)
1.一种移动空压机电动进气阀控制方法，包括电动进气阀执行器和空压机控制器，其特征在于：电动进气阀执行器和空压机控制器之间通过RS-485总线进行通讯，电动进气阀执行器控制方法的具体步骤如下：
A、系统上电：进气阀阀板回零并发出零位信号，电动进气阀执行器是否有故障报警：
a、检测电动进气阀执行器状态，电动进气阀执行器将状态信号发送给空压机控制器，有故障信号则报警提示；
b、电动进气阀执行器执行回零，即阀板全关，发出4mA模拟量信号，空压机控制器检测4mA模拟量角度位置信号，准备开机；
B、读取用户选定档位目标压力：空压机控制器根据用户选定压力档位发出排气压力值信号，电动进气阀执行器接收信号后将用户设定的压力值作为控制目标值；
C、开机运行：初始开机时进气阀阀板保持全关，电动进气阀执行器发出当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置在零位；
D、启动后，加载信号发出前，阀板全关或微开，微开的角度由用户设定，并维持空压机内部喷油压力，即空压机控制器发出用户设定压力信号给电动进气阀执行器，电动进气阀执行器接收并转化为角度信号并执行，电动进气阀执行器反馈当前角度位置信号给空压机控制器，空压机控制器显示当前角度位置；
E、手动加载信号发出后，未达到PID运行下限压力，进气阀阀板保持线性低速打开，直到90°全开：
a、空压机控制器发出加载信号，控制电磁阀得电，电动进气阀执行器接收加载信号，开始运行；
b、进气阀阀板全开，电动进气阀执行器发出20mA模拟量信号，空压机控制器显示90°位置；
c、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
d、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
F、手动加载信号发出后，PID控制运行中：
a、电动进气阀执行器发出4-20mA当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
G、加载信号发出后，当前压力达到PID控制目标压力时，阀板开度根据空压机后端用气量自动调节并保持平衡：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
H、加载信号发出后，PID自动控制中阀板开度接近全关并达到延时时间后执行自动泄放、补气，自动泄放阀板开度及延时时间可设定：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
d、电动进气阀执行器发出自动卸载信号，空压机控制器接收自动卸载信号，控制电磁阀断电；
I、当前压力达到空压机设定卸载压力时，进气阀阀板全关，空压机执行自动卸载并停机：
a、电动进气阀执行器发出当前角度位置，空压机控制器显示当前角度位置；
b、空压机控制器发出当前档位设定排气压力信号，即0-5V或4-20mA模拟量信号，电动进气阀执行器读取当前档位设定排气压力信号作为控制目标值，计算出PID控制下限压力、上限压力；
c、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
d、空压机控制器发出自动卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
J、运行中执行手动卸载，空压机控制器发出卸载指令，空压机卸载运行：
a、空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
b、电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置；
c、空压机控制器设定内压，根据设定的内压，电动进气阀执行器执行，阀板角度打开；
d、空压机控制器发出当前压力信号，电动进气阀执行器读取当前压力信号；
K、停机、急停，包括柴油机、驱动器、控制器故障停机：
a、空压机控制器发出卸载信号，控制电磁阀断电，电动进气阀执行器接收卸载信号，停止运行，阀板全关；
b、电动进气阀执行器发出当前角度位置信号，空压机控制器显示当前角度位置。
2.根据权利要求1所述一种移动空压机电动进气阀控制方法，其特征在于：步骤J分为两种状态，一种状态为：最小压力阀阀前无压力传感器，手动卸载后进气阀阀板可设定微开，角度恒定，维持空压机空压机内部喷油压力；另一种状态为：最小压力阀阀前有压力传感器，手动卸载后进气阀阀板全关，再根据空压机内部喷油压力自动调整阀板开度，维持用户设定空压机内部喷油压力。
3.根据权利要求1所述一种移动空压机电动进气阀控制方法，其特征在于：电动进气阀执行器发出不影响运行的轻微故障信号到空压机控制器，空压机控制器的面板提示，不影响运行的轻微故障信号为过热信号。
4.根据权利要求1所述一种移动空压机电动进气阀控制方法，其特征在于：电动进气阀执行器发出严重故障信号或者空压机控制器检测不到电动进气阀执行器状态时，空压机控制器的面板提示并执行停机，严重故障信号为电机损坏或驱动器停止响应。
5.根据权利要求1所述一种移动空压机电动进气阀控制方法，其特征在于：电动进气阀执行器故障但未发出故障信号时，空压机控制器根据当前压力变化对应阀板开度变化设置延时后，停机并报警。
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