CN201435009Y - 智能定位器控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种智能定位器控制装置，它由信号采集电路、存储器、保护电路、输出电路、通讯接口和微处理器组成；信号采集电路的输出接微处理器的相应的输入，存储器接微处理器的I/O端口，保护电路的输入接微处理器相应的输出，输出电路的输入接微处理器相应的输出，通讯接口接微处理器的通用串口。本实用新型采用电流传感器作为信号采集工具，将采集到的信号经输入回路直接输送到微处理器内部，微处理器根据电动阀门中电机电流的变化，分析和判断阀门以及电机的工作运行状态，并根据这一状态发出控制指令，驱动内置继电器常闭触点的通断控制外部系统的状态，从而操纵阀门的动作，使阀门达到理想运行状态。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种与工业电动阀门相配套的电气控制单元。
背景技术
电动阀门的传统控制方式是利用机械的限位开关、过力矩保护开关或者其它被动的方式控制阀门的开启、关闭、过力矩保护和对电动机进行热保护，由于这些保护和控制元件中的弹簧疲劳、热膨胀系数等客观存在的特性，现场调节结果很难达到理想状态。若将限位开关动作位置调整的偏小，则出现过早限位，导致阀门关不严，出现漏流、漏气等泄漏介质或者开展不到位的现象；若限位开关动作位置调整的偏大，则有可能会出现撞坏减速机构或阀门甚至烧毁电机等事故。即使调整的参数较理想，阀门长时间运行，不断磨损，也会造成阀门关闭间隙的增大。另外传统的控制方式在出现控制电机的接触器主触点发生粘连、电动头与阀体传动部分断开等电机动作失控的故障时，大多数会出现撞坏减速机构或阀门、烧坏电机等严重事故。
发明内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种以专用微处理器为核心设计制造.本实用新型采用电流传感器作为信号采集工具，将采集到的信号经输入回路直接输送到微处理器内部，微处理器根据电动阀门中电机电流的变化，分析和判断阀门以及电机的工作运行状态，并根据这一状态发出控制指令，驱动内置继电器常闭触点的通断控制外部系统的状态，从而操纵阀门的动作，使阀门达到理想运行状态。彻底摆脱了传统、被动的控制方式。解决了目前各类电动阀门存在的过力矩保护、限位开关不易调整，以及调整好后经过一段时间运行由于机械磨损造成阀门的开展或关闭位置不理想，出现漏流、漏气现象，甚至发生撞坏减速机构或阀门甚至烧毁电机的严重问题，减轻了现场运行人员的劳动强度，保证了电动阀门能够根据系统的指令及时、稳定、可靠地工作。
本实用新型采用如下技术方案：
本实用新型由信号采集电路、存储器、保护电路、输出电路、通讯接口和微处理器组成；信号采集电路的输出接微处理器的相应的输入，存储器接微处理器相应的I/O端口，保护电路的输入接微处理器相应的输出，输出电路的输入接微处理器相应的输出，通讯接口接微处理器的通用串口。
本实用新型所述微处理器U1采用外部晶振Q1，且接于微处理器U1的XIN和XOUT引脚上，电容C5接于微处理器U1的XIN引脚和地之间，电容C6接于微处理器U1的XOUT引脚和地之间，微处理器U1的工作电压为+5V电压，所述微处理器U1采用JC-486。
本实用新型所述信号采集电路由电容C1-C4和电阻R1-R3组成；本实用新型通过端子CT1-1、CT1-2和端子CT1-3、CT1-4同时对两路阀位信号进行采集，端子CT1-1和端子CT1-3都为采集电路输入的正极，依次经过电阻R2和电阻R3后接于微处理器U1的61脚，端子CT1-2和端子CT1-4都为采集电路输入的负极，接地，电容C1、电容C2、电阻R1并联连接，电容C2的正极接端子CT1-1，电容C2的负极接端子CT1-2，电容C3的正极接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C3的负极接地，电容C4的正极接微处理器U1的61脚，电容C4的负极接地。
本实用新型所述存储器由存储芯片U2和电容C7组成；U2采用93LC56，U2的8脚接接+5V，电容C7是滤波电容，存储芯片U2的1脚接微处理器U1的EE-CS脚，存储芯片U2的2脚接微处理器U1的SPI-CLK脚，U2的3脚接微处理器U1的SPI-OUT脚，存储芯片U2的4脚接微处理器U1的SPI-IN脚。
本实用新型所述保护电路由继电器JD1、三极管T1、二极管D1-D4、电阻R4组成；微处理器U1的保护指令输出端口J1、J2分别接二极管D3的阳极和二极管D4的阳极，D3的阴极和D4的阴极相接，且节点经电阻R4后接于三极管T1的基极上，T1的发射极接地，T1的集电极接+9V电压，二极管D1接于继电器的JD1的1脚和和2脚之间，二极管D1阳极和继电器JD1的1脚都接+9V电压，继电器JD1的3脚、4脚分别接端子CT1-5、端子CT1-6，端子CT1-5、端子CT1-6为保护节点。
本实用新型所述输出电路由继电器JD2、三极管T2、二极管D2、电阻R5组成；微处理器U1的指令输出端口44脚与三极管T2的基极之间接电阻R5，三极管T2的发射极接地，三极管T2的集电极接继电器JD2的1脚，且节点接二极管D1阳极，继电器JD2的3脚、5脚分别接端子CT1-7、端子CT1-8，二极管D1的阴极接继电器JD2的2脚，且节点接+9V电压，端子CT1-7、CT1-8为输出信号节点。
本实用新型所述通讯接口为通用串口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R9后接于微处理器U1的30脚上，端子COM-RXD经过R10后接微处理器U1的31脚上，端子COM-GND接地。
本实用新型的有益效果如下：
现场工作时，阀门开关位置经调试确定后，微处理器芯片根据电流传感器采集到的电动阀门中电机信号的变化，分析和判断阀门以及电机的工作运行状态。以预先设定好的电机电流值作为基准信号，用于与电流传感器采集到的信号在微处理器芯片内部作比较，一般情况下，设定参数值为实际电机工作电流值的120％左右。当阀门关严或开展时电机的电流达到设定电流值时，若阀门在开展或关闭过程中出现由于阀门严重卡塞或电源缺相等原因造成的电机中电流超出微处理器芯片设定的电流值时，芯片能加以识别并发出控制指令驱动控制装置内置继电器动作使继电器的常闭触点断开，切断交流接触器线圈的控制回路，交流接触器触点释放，电机断电停止运转。若阀门控制的介质运行中对阀门不断磨损造成电机电流与输出信号动作电流值出现偏差时，控制装置会启动自动跟踪程序控制阀门真正关严或开展到理想状态。
当控制电机的接触器主触点出现故障粘连造成电机动作失控的故障时，控制装置根据故障电流与保护节点动作电流的偏差，发出切断该电动阀门主电源的指令，避免撞坏减速机构或阀门。
本实用新型设有阀门电机保护时间用于避免阀门电机与减速机构或减速机构与阀体之间出现连接脱开时长时间空转所造成的烧毁电机的情况发生，一般将阀门电机保护时间设定为实际阀门行程时间的120％左右。例如：执行器阀门的全行程的实际时间为30秒，则此参数设定为“36”秒左右。若阀门电机与减速机构或减速机构与阀体之间出现连接脱开时，超出设定的阀门电机保护时间后，控制装置将发出指令使电机停止动作，可以避免电机长时间空转所造成的烧毁电机的现象。
本实用新型还设置了输出信号动作后再次动作时间，输出信号动作后再次动作时间(单位为秒)，一般设定为“1”，即输出信号动作后在1秒的时间范围内，即便上位机发出开或关的指令后，该控制装置将控制交流接触器触点保持释放状态，阀门电机因断电而停止运转，避免出现因频繁操作而出现烧毁电机的现象。
附图说明
图1是本实用新型的原理框图。
图2是本实用新型的电路原理图。
图3是本实用新型实用示例图。
具体实施方式
由图1可知，本实用新型由信号采集电路、存储器、保护电路、输出电路、通讯接口和微处理器组成；信号采集电路的输出接微处理器的相应的输入，存储器接微处理器的I/O端口，保护电路的输入接微处理器相应的输出，输出电路的输入接微处理器相应的输出，通讯接口接微处理器的通用串口。
由图2可知，微处理器U1采用外部晶振Q1，且接于微处理器U1的XIN和XOUT引脚上，电容C5接于微处理器U1的XIN引脚和地之间，电容C6接于微处理器U1的XOUT引脚和地之间，微处理器U1的工作电压为+5V电压，所述微处理器U1采用JC-486。
信号采集电路由电容C1-C4和电阻R1-R3组成；本实用新型通过端子CT1-1、CT1-2和端子CT1-3、CT1-4同时对两路阀位信号进行采集，端子CT1-1和端子CT1-3都为采集电路输入的正极，依次经过电阻R2和电阻R3后接于微处理器U1的61脚，端子CT1-2和端子CT1-4都为采集电路输入的负极，接地，电容C1、电容C2、电阻R1并联连接，电容C2的正极接端子CT1-1，电容C2的负极接端子CT1-2，电容C3的正极接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C3的负极接地，电容C4的正极接微处理器U1的61脚，电容C4的负极接地。
存储器由存储芯片U2和电容C7组成；U2采用93LC56，U2的8脚接接+5V，电容C7是滤波电容，存储芯片U2的1脚接微处理器U1的EE-CS脚，存储芯片U2的2脚接微处理器U1的SPI-CLK脚，U2的3脚接微处理器U1的SPI-OUT脚，存储芯片U2的4脚接微处理器U1的SPI-IN脚，U2为2K兼容串行电擦除只读存储器，作为微处理器U1的扩展内存，用于存放应用程序及相应参数。
保护电路由继电器JD1、三极管T1、二极管D1-D4、电阻R4组成；微处理器U1的保护指令输出端口J1、J2分别接二极管D3的阳极和二极管D4的阳极，D3的阴极和D4的阴极相接，且节点经电阻R4后接于三极管T1的基极上，T1的发射极接地，T1的集电极接+9V电压，二极管D1接于继电器的JD1的1脚和和2脚之间，二极管D1阳极和继电器JD1的1脚都接+9V电压，继电器JD1的3脚、4脚分别接端子CT1-5、端子CT1-6，端子CT1-5、端子CT1-6为保护节点。
输出电路由继电器JD2、三极管T2、二极管D2、电阻R5组成；微处理器U1的指令输出端口44脚与三极管T2的基极之间接电阻R5，三极管T2的发射极接地，三极管T2的集电极接继电器JD2的1脚，且节点接二极管D1阳极，继电器JD2的3脚、5脚分别接端子CT1-7、端子CT1-8，二极管D1的阴极接继电器JD2的2脚，且节点接+9V电压，端子CT1-7、CT1-8为输出信号节点。
本实用新型通讯接口为通用串口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R9后接于微处理器U1的30脚上，端子COM-RXD经过R10后接微处理器U1的31脚上，端子COM-GND接地；工作人员可以根据用户需求通过计算机或JC1001编程器对位置信号发送器模块进行参数设定和功能方式选择。
两个电流传感器采集到的电流信号通过信号采集电路直接输送到微处理器中。微处理器芯片根据电流传感器采集到的电动阀门中电机信号的变化，分析和判断阀门以及电机的工作运行状态。然后发出相应指令，指令信号经T1、T2后直接驱动内置继电器JD1、JD2，利用继电器的通断操纵外围电路的运转。
如图3所示，模块MK为本实用新型，TAa、TAc为电流传感器，A、B、C为电源输入端，模块MK有两组阀位信号输入端口IN1和IN2，其中端口IN1+对应于图2中的端子CT1-1，端口IN1-对应于图2中的端子CT1-2，端口IN2+对应于图2中的端子CT1-3，端口IN2-对应于图2中的端子CT1-4，端口OUT1对应于图2中的端子CT1-7，端口OUT2对应于图2中的端子CT1-8端口，端口PRO1对应于图2中的端子的CT1-5，端口PRO2对应于图2中的端子CT1-6，IN1+和端口IN2+为阀位信号的正极输入端，端口IN1-和端口IN2-是阀位信号的负极输入端，端口OUT1和端口OUT2(CT1-8)为输出信号端口，IN1+和IN1-接电流传感器TAa，IN2+和IN2-接电流传感器TAc，端口PRO1和端口PRO2为保护节点。DCS-K、DCS-G分别是DCS控制系统或其他上位机控制系统发送来的开和关的点动指令节点，电流传感器TAa、TAc将分别采集到的三相电机各项参数信号输入到模块MK内部的微处理器中，当电机正常工作时，模块MK内部的继电器常闭触点(端口OUT1、端口OUT2)闭合，当阀门完全关闭或开展到位、或阀门出现严重卡塞现象、或三相电机任意一相断电等故障、或当电机单向运转时间达到设定值时，模块能够检测并加以识别，模块MK内置继电器的常闭触点断开，切断交流接触器KMO或KMC线圈的控制回路，交流接触器触点释放，电机断电停止运转；若此时交流接触器主触点发生粘连现象，电机将继续运转，模块检测到此故障后，将在切断交流接触器KMO或KMC线圈的控制回路之后继续启动模块内部的继电器常开触点(端口PRO1、端口PRO2)闭合，使控制电机的电源开关K1带电，QF断开，彻底切断电机的供电电源。
本实用新型外部没有任何可调整的部件，现场安装调试方便，一般情况下在现场安装时只需要断开原交流接触器控制线路中的公用点后串入本控制装置即可。本控制装置中的输出信号动作电流值、保护节点动作电流值、阀门电机保护时间、输出信号动作后再次动作时间等参数，均通过外附的手持式编程器设定。
Claims (7)
1、一种智能定位器控制装置，其特征在于由信号采集电路、存储器、保护电路、输出电路、通讯接口和微处理器组成；信号采集电路的输出接微处理器的相应的输入，存储器接微处理器相应的I/O端口，保护电路的输入接微处理器相应的输出，输出电路的输入接微处理器相应的输出，通讯接口接微处理器的通用串口。
2、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述微处理器U1采用外部晶振Q1，且接于微处理器U1的XIN和XOUT引脚上，电容C5接于微处理器U1的XIN引脚和地之间，电容C6接于微处理器U1的XOUT引脚和地之间，微处理器U1的工作电压为+5V电压，所述微处理器U1采用JC-486。
3、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述信号采集电路由电容C1-C4和电阻R1-R3组成；本实用新型通过端子CT1-1、CT1-2和端子CT1-3、CT1-4同时对两路阀位信号进行采集，端子CT1-1和端子CT1-3都为采集电路输入的正极，依次经过电阻R2和电阻R3后接于微处理器U1的61脚，端子CT1-2和端子CT1-4都为采集电路输入的负极，接地，电容C1、电容C2、电阻R1并联连接，电容C2的正极接端子CT1-1，电容C2的负极接端子CT1-2，电容C3的正极接于电阻R2和电阻R3的节点上，电容C3的负极接地，电容C4的正极接微处理器U1的61脚，电容C4的负极接地。
4、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述存储器由存储芯片U2和电容C7组成；所述存储芯片U2采用93LC56，U2的8脚接接+5V，电容C7是滤波电容，存储芯片U2的1脚接微处理器U1的EE-CS脚，存储芯片U2的2脚接微处理器U1的SPI-CLK脚，U2的3脚接微处理器U1的SPI-OUT脚，存储芯片U2的4脚接微处理器U1的SPI-IN脚。
5、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述保护电路由继电器JD1、三极管T1、二极管D1-D4、电阻R4组成；微处理器U1的保护指令输出端口J1、J2分别接二极管D3的阳极和二极管D4的阳极，D3的阴极和D4的阴极相接，且节点经电阻R4后接于三极管T1的基极上，T1的发射极接地，T1的集电极接+9V电压，二极管D1接于继电器的JD1的1脚和和2脚之间，二极管D1阳极和继电器JD1的1脚都接+9V电压，继电器JD1的3脚、4脚分别接端子CT1-5、端子CT1-6，端子CT1-5、端子CT1-6为保护节点。
6、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述输出电路由继电器JD2、三极管T2、二极管D2、电阻R5组成；微处理器U1的指令输出端口44脚与三极管T2的基极之间接电阻R5，三极管T2的发射极接地，三极管T2的集电极接继电器JD2的1脚，且节点接二极管D1阳极，继电器JD2的3脚、5脚分别接端子CT1-7、端子CT1-8，二极管D1的阴极接继电器JD2的2脚，且节点接+9V电压，端子CT1-7、CT1-8为输出信号节点。
7、根据权利要求1所述的一种智能定位器控制装置，其特征在于所述通讯接口为通用串口，端子COM-VCC接+5V电压，端子COM-TXD经过电阻R9后接于微处理器U1的30脚上，端子COM-RXD经过R10后接微处理器U1的31脚上，端子COM-GND接地。
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2009
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Legal Events
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Denomination of utility model: Intelligent localizer control device Effective date of registration: 20160531 Granted publication date: 20100331 Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd, Xinji branch Pledgor: Hebei Shenke Electronics Co., Ltd. Registration number: 2016130000007 |
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Date of cancellation: 20200825 Granted publication date: 20100331 Pledgee: Bank of China, Limited by Share Ltd, Xinji branch Pledgor: HEBEI SHENKE ELECTRONICS Co.,Ltd. Registration number: 2016130000007 |
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| PC01 | Cancellation of the registration of the contract for pledge of patent right |