CN204572644U - 一种数字式电液自动控制机构 - Google Patents

Abstract

一种数字式电液自动控制机构，包括液压控制系统、仪表控制系统，所述仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，所述PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，所述PLC控制器输出经RS232连接液晶触摸屏，所述模块以拼装结构安装。各控制单元模块化设计由PLC处理，实现了控制系统数字化设计，具有良好的稳定性、控制精度高、灵敏度高、运行可靠、维修简单方便、成本低、调试简单、便于操作的特点，可用于石油化工催化裂化装置中作电液自动控制。

Description

一种数字式电液自动控制机构

技术领域

本实用新型涉及一种数字式电液自动控制机构。

背景技术

目前，电液自动控制机构采用模拟电路控制方式，系统主要由主放大板、综合放大板、反馈放大板、电源板组成，分立元件多，其每块放大板之间的控制信号互相牵扯，如果出现故障不易判断，通常是更换所有的控制板，造成不必要的浪费。控制板上有大量的电位器，用以调节系统的参数及信号，因电位器较多，所有调试过程复杂，不易掌握其调试方法，调试和平常维护及为不便。而且易受环境温度、震动、电磁干扰等影响，造成信号的漂移及不稳定现象。

来自远程控制信号4-20mA进入主放大板，转换为0-10V电压信号，传感器信号0-5V电压信号进入反馈放大板，经放大器OP07放大0-10V信号，两种信号经过比较，其差值经过主放大板放大转换为±5V电压信号，驱动伺服阀动作。综合放大板一路把经过放大的传感器0-10V信号作为现场阀位显示信号，另一路转换为4-20mA，作为现场阀位信号的回讯信号，反馈到仪表控制室。电源板提供±10V、5V、24V、15V电源，作为各放大板驱动电源及电磁阀的控制电源。

模拟控制系统中，当从仪表室远程控制切换到现场就地仪表控制，或从现场仪表就地控制切换到远程仪表控制时，因系统的控制信号不能随时跟踪现场阀位信号而改变，需要用现场就地控制调节电位器或仪表室远程信号调整到与现场阀位一致时才能切换，否则阀位会因信号不一致而造成波动，影响装置生产。

    模拟控制系统中，采用的是电液伺服阀控制，因其对油品的清洁度要求极高及零飘现象，故障率极高。

模拟系统中，因电液伺服阀在使用过程中或在更换新的伺服阀后，其平衡零点电压是在不断变化或与之前的伺服阀是不同的，在使用时会影响系统的控制精度，严重时会出现锁定的现象，需要技术人员手动调整其平衡电压，影响系统的正常使用。

模拟系统中，因电液伺服阀在使用过程中或在更换新的伺服阀后，其平衡零点电压是在不断变化或与之前的伺服阀是不同的，在使用时会影响系统的控制精度，严重时会出现锁定的现象，需要技术人员手动调整其平衡电压，影响系统的正常使用。

拟控制系统中，现场送往仪表室的信号一般只有阀位反馈信号、综合报警信号及自锁报警信号，其它的一些参数无法反馈到仪表控制室。

实用新型内容

本实用新型其目的就在于提供一种数字式电液自动控制机构，各控制单元模块化设计由PLC处理，实现了控制系统数字化设计，具有良好的稳定性、控制精度高、灵敏度高、运行可靠、维修简单方便、成本低、调试简单、便于操作的特点，可用于石油化工催化裂化装置中作电液自动控制。

实现上述目的而采取的技术方案，包括液压控制系统、仪表控制系统，所述仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，所述PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，所述PLC控制器输出经RS232连接液晶触摸屏，所述模块以拼装结构安装。

与现有技术相比本实用新型具有以下优点。

1）采用PLC控制，模块及工业级液晶触摸屏做为参数显示及参数设置单元，数字式电液控制系统采用PLC作为主控制器，信号的采集采用AD及DA模块，具有控制精度高、稳定性好，使用寿命长、定位准确、故障率低、抗干扰能力强、维护维修简便等优点，信号的设定与调试通过液晶触摸屏写入方式，避免了环境因素造成的影响，显示单元采用工业级液晶触摸屏，液晶触摸屏与PLC之间采用432通讯线连接，能实时显示出AD模块与PLC所采集和处理的信号，因采用触摸屏作为显示及参数设置单元，全中文菜单，参数设置简单；

2）无扰动切换操作，数字式控制系统中，当需要从仪表室控制切换到就地仪表控制，或从就地仪表控制切换到仪表室控制时，系统均采用无扰动切换操作，系统能随时检测现场实际阀位信号，当需要切换时，现场就地仪表信号与远程仪表信号自动跟踪现场阀位位置，避免波动造成的影响；

3）系统可采用伺服比例阀、电液伺服阀、比例方向阀控制，满足不同客户不同位置的需求，数字式系统中，为满足不同客户要求和不同的使用位置要求，可选择伺服比例阀、电液伺服阀、比例方向阀控制，伺服伺服比例阀和比例方向阀具有控制精度高、抗污染能力强、易维护，价格便宜等优点，如今已逐步替代了电液伺服阀；

4）偏差自动校正功能，数字系统中，系统会时时检测输入信号与现场阀位信号之间的偏差值，当偏差值大于设定的控制精度后，系统会自动调整控制阀（伺服比例阀、电液伺服阀、比例方向阀）的零点平衡值，使系统始终保持在规定的偏差范围内，保证了控制精度；

5）仪表室扩展，数字系统中，根据用户需要，控制系统可通过485通讯模块，把现场所有的滑阀控制信号参数传送到仪表室计算机或液晶触摸显示屏，对现场滑阀控制机构随时进行监控并进行记录，统一管理；

6）运动趋势判断，系统的自锁要求是根据设定的跟踪带宽和延时时间来实行的，当把带宽和延时时间设定的太大时，一担出现故障，系统不能及时的锁定在很小的范围内，可当把带宽和延时时间设定的很小时，又不能满足生产有时需大范围调节的需求，数字式系统中，系统增加了阀位与给定信号之间的变化趋势判断功能，当仪表室给出一信号后，如果阀位信号与给定信号运动方向一致，系统不受设定的带宽和延时时间的影响，可以0%-100%或100%-0%大范围调节，当给定的信号不变，系统出现故障或阀位运动方向和给定的方向不一致时，系统会根据设定的带宽和延时时间及时准确的启动自锁功能。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步详述。

图1 为本装置中仪表控制系统方框原理示意图；

图2 为本装置中仪表控制系统部分一电原理示意图（PLC及输入A/D模块电原理示意图）；

    图3 为本装置中仪表控制系统部分二电原理示意图（输出模块D/A电原理示意图）。

具体实施方式

    包括液压控制系统、仪表控制系统，如图1、图2、图3所示，所述仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，所述PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，所述PLC控制器输出经RS232连接液晶触摸屏，所述模块以拼装结构安装。

    所述AD模块与PLC控制器之间的连接以通讯端口连接，其中系统的模拟量输入信号通过母板过渡全部接到AD模块的端口，输入信号接I1接口、位移传感器信号接V2接口、伺服比例阀电反馈接V3接口、开关电源+15V接V4接口、油站系统压力接V5接口、蓄压器压力接V6接口、油温信号接I7接口、开关电源-15V接V8接口。

    所述DA模块输出连接伺服比例阀驱动，中央处理器PLC输出数字信号到DA模块，由DA模块转换成模拟信号输出，DA模块V1接口及V2接口输出伺服比例阀驱动控制信号到伺服比例阀驱动板，I3接口输出4—20mA信号到远程仪表室作为现场阀位的回讯信号。

所述中央处理器PLC控制器Y0、Y1输出的电磁阀控制信号经过母板直接控制电磁阀得电与失电，Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y10、Y11、Y12输出报警信号经母板发送到远程仪表室显示报警信号，Y13、Y14输出的油泵控制信号经母板控制电机运转方式。

所述母板为接入PLC、A/D和D/A模块各信号的过渡板以及输出各报警信号、电机的控制、电磁阀控制的、伺服比例阀驱动信号。

本装置包括液压控制系统及仪表控制系统两大部分，仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，上述模块以拼装结构安装。

AD模块与PLC控制器之间的连接以通讯端口连接方式，其中系统的模拟量输入信号通过母板过度全部接到AD模块的端口，输入信号接I1接口、位移传感器信号接V2接口、伺服伺服比例阀电反馈接V3接口、开关电源+15V接V4接口、油站系统压力接V5接口、蓄压器压力接V6接口、油温信号接I7接口、开关电源-15V接V8接口，以上信号经AD模块转换成数字信号后通过通讯口接到PLC控制器。

DA模块与AD模块之间的连接以通讯端口连接方式，伺服比例阀驱动信号及阀位回讯信号全部由DA模块输出，中央处理器PLC输出数字信号到DA模块，由DA模块转换成模拟信号输出，V1接口及V2接口输出伺服比例阀驱动控制信号到伺服比例阀驱动板，I3接口输出4—20mA信号到远程仪表室作为现场阀位的回讯信号。

伺服比例阀驱动中，接收由DA模块输出的伺服比例阀控制信号，再通过偏置及放大电路驱动伺服比例阀。

中央处理器PLC控制器的Y0、Y1输出的电磁阀控制信号经过母板直接控制电磁阀得电与失电，Y3、Y4、Y5、Y6、Y7、Y10、Y11、Y12输出报警信号经母板发送到远程仪表室显示报警信号，Y13、Y14输出的油泵控制信号经母板控制电机运转方式。

现场仪表控制箱面板设置三个按钮，分别为“就地上调”、“就地下调”及“功能选择”，其分别通过母板过度接到PLC控制器的X4、X5及X6，公共端接PLC的com端。

如图1、图2所示，本装置包括液压控制系统及仪表控制系统两大部分，仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，上述模块以拼装结构安装。

该系统是一个位置自动控制系统，控制信号为电流，负载为伺服比例阀，液压油缸为执行元件，位移传感器为位置检测元件，其控制对象为滑阀。

整个控制系统由可编程中央处理器PLC、进口AD模块、DA模块、母板及伺服比例阀驱动板组成，其每个部分均为分体控制，互不干扰。

AD模块用于系统的模拟量输入信号的接收，如图2所示，主控信号通常为4～20mA，接入AD模块I1接口，通过AD模块转换成数字信号，通过与PLC之间的通讯连接线送入到PLC，位移传感器信号为1～5V电压信号，接入AD模块V2接口，通过AD模块转换成数字信号，通过与PLC之间的通讯连接线送入到PLC，伺服伺服比例阀电反馈信号为0～5V电压信号，接V3接口、开关电源+15V接V4接口、油站系统压力1～5V电压信号接V5接口、蓄压器压力1～5V电压信号接V6接口、油温信号4～20mA信号接I7接口、开关电源-15V接V8接口，通过与PLC之间的通讯连接线送入到PLC。

DA模块用于伺服比例阀控制信号输出级现场阀位信号的输出，如图3所示，中央处理器PLC输出数字信号到DA模块，由DA模块转换成模拟信号输出，V1接口及V2接口输出伺服比例阀驱动控制信号±10V到伺服比例阀驱动板，I1接口输出4—20mA信号到远程仪表室作为现场阀位的回讯信号，PLC与AD模块之间的连接以通讯端口连接方式。

伺服比例阀驱动中，接收由DA模块输出的伺服比例阀控制信号±10V，再通过偏置及放大电路驱动伺服比例阀。

开关电源为系统提供电源，为AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板继电器、电磁阀、压力传感器等提供驱动电源。

液晶触摸屏显示系统工作状态及系统参数调试的设定，可实现参数的修改和设定，全面的取代了电位器调整参数及数码管显示参数。通过RS232与PLC相连。

现场仪表操作，现场仪表控制箱面板设置三个按钮，分别为“就地上调”、“就地下调”及“功能选择”，其分别通过母板过度接到PLC控制器的X4、X5及X6，公共端接PLC的com端。

Claims (3)

1.一种数字式电液自动控制机构，包括液压控制系统、仪表控制系统，其特征在于，所述仪表控制系统包括开关电源、PLC控制器、AD模块、DA模块、伺服比例阀驱动、母板、液晶触摸屏，所述PLC控制器与AD模块及DA模块通过通讯方式连接，所述PLC控制器输出经RS232连接液晶触摸屏，所述模块以拼装结构安装。

2.根据权利要求1所述的一种数字式电液自动控制机构，其特征在于，所述AD模块与PLC控制器之间的连接以通讯端口连接，其中系统的模拟量输入信号通过母板过渡全部接到AD模块的端口，输入信号接I1接口、位移传感器信号接V2接口、伺服伺服比例阀电反馈接V3接口、开关电源+15V接V4接口、油站系统压力接V5接口、蓄压器压力接V6接口、油温信号接I7接口、开关电源-15V接V8接口。

3.根据权利要求1所述的一种数字式电液自动控制机构，其特征在于，所述DA模块输出连接伺服比例阀驱动，中央处理器PLC输出数字信号到DA模块，由DA模块转换成模拟信号输出，DA模块V1接口及V2接口输出伺服比例阀驱动控制信号到伺服比例阀驱动板，I3接口输出4—20mA信号到远程仪表室作为现场阀位的回讯信号。