CN205158040U - 基于基金会现场总线ff h1的电动执行机构电路控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于基金会现场总线FF？H1的电动执行机构电路控制装置，包括电动执行机构控制模块和基金会现场总线FF？H1通信圆卡；所述电动执行机构控制模块通过基金会现场总线FF？H1通信圆卡挂载于基金会现场总线FF？H1，接受同样挂载于基金会现场总线FF？H1的上位机的控制命令，并将现场电气信息反馈至上位机。电动执行机构控制模块包括微控制器、就地面板开关模块、脉冲计数模块、力矩监测模块、继电器组状态输出模块、电机驱动模块等。本实用新型可以实现电动执行机构的远程智能化控制与状态监测。
Description
技术领域
本实用新型属于工业过程自动化领域，尤其是一种结合微控制器的电动执行机构的电路控制装置。
背景技术
电动执行机构作为过程控制领域使用的电力驱动设备，由于其使用电机控制技术，和远程信号自动控制技术，广泛应用于石油、化工、电站、污水处理等行业。
当前国内电动执行机构大量采用传统模拟控制方式，即远程4—20mA电流环或者1—5V电压作为远程控制信号，常规DCS（分布式）控制系统通过输出4—20mA电流控制电动执行机构的动作，并采集电动执行机构位置输出，来实现远程设备的控制。由于模拟信号本身的物理特性，其存在传输过程中存在损耗，容易受干扰，以及现场线缆铺设繁杂，系统不能在线诊断等不足之处。
发明内容
针对现有技术中存在的不足，本实用新型提供一种基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，克服传统模拟信号不便于传输，信号线缆繁多，传输过程信号损耗失真，以及不便于监测维护等缺点，采用单对线缆，以数字信号代替模拟信号，不需要模拟/数字，数字/模拟转换部件，就可以实现电动执行机构的远程智能化控制与状态监测。本实用新型采用的技术方案是：
一种基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，包括电动执行机构控制模块和基金会现场总线FFH1通信圆卡；
所述电动执行机构控制模块通过基金会现场总线FFH1通信圆卡挂载于基金会现场总线FFH1，接受同样挂载于基金会现场总线FFH1的上位机的控制命令，并将现场电气信息反馈至上位机。
具体地，所述电动执行机构控制模块包括：
微控制器，连接所述基金会现场总线FFH1通信圆卡；
与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构控制模块的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量；
与微控制器连接的脉冲计数模块，所述脉冲计数模块安装在与阀门开闭联动的反馈轮上，用于向微控制器反馈阀门开闭的物理位置；
与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；
与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；
与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机；
与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；
与微控制器连接的遥控模块，用于在电动执行机构控制模块处于停止状态时，向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置。
进一步地，所述就地面板开关模块包括：电阻R1、R2、R3和R4，开关K1、K2和K3，以及电容C1、C2和C3；
电阻R1的一端接电源VCC，另一端接开关K1的一端，开关K2的一端和开关K3的一端；
开关K1的另一端接电阻R2的一端和电容C1的一端以及微控制器的第一I/O端口；电阻R2的另一端和电容C1的另一端接地；
开关K2的另一端接电阻R3的一端和电容C2的一端以及微控制器的第二I/O端口；电阻R3的另一端和电容C2的另一端接地；
开关K3的另一端接电阻R4的一端和电容C3的一端以及微控制器的第三I/O端口；电阻R4的另一端和电容C3的另一端接地。
进一步地，所述开关K1、K2和K3均采用磁感应式干簧管开关。
进一步地，所述脉冲计数模块采用霍尔电磁效应脉冲计数模块。
本实用新型的优点在于：
1）能够实现远程对电动执行机构的数字化智能控制。
2）相较于传统的模拟控制方式，本实用新型不易受到干扰，控制精度高。
3）实现了对电动执行机构的远程监测。
附图说明
图1为本实用新型的结构组成示意图。
图2为本实用新型的电动执行机构控制模块示意图。
图3为本实用新型的就地面板开关模块的电原理图。
具体实施方式
下面结合具体附图和实施例对本实用新型作进一步说明。
随着现代数字现场总线和微控制器技术的大力发展，电动执行机构的控制装置能够进行改进，本实用新型提出了一种基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置。
作为国际现场总线基金会组织开发颁布的标准，适用于过程自动化的低速部分（H1）基于ISO/OSI参考模型发展演变而来，目前，H1低速总线发展为FF-H1和FF-H2,传输速率典型值为31.25kbit/s,1Mbit/s和2.5Mbit/s；FF-H1作为工厂的底层网络，相对一般广域网、局域网而言，它是低速网段。其由单一总线段或多总线段构成，也可以由网桥把不同传输速率、不同传输介质的总线段互连而构成。
本实用新型的原理见图1和图2，本实用新型包括：电动执行机构控制模块1和基金会现场总线FFH1通信圆卡2；所述电动执行机构控制模块1通过基金会现场总线FFH1通信圆卡2挂载于基金会现场总线FFH1，接受同样挂载于基金会现场总线FFH1的上位机3的控制命令，并将现场电气信息反馈至上位机3。
基金会现场总线FFH1通信圆卡2在物理上可通过双绞线连接FFH1总线；上位机3可以向本实用新型发送控制命令，从而控制电动执行机构动作，可以驱动电机，开启或关闭阀门等。而上位机3也可以通过本实用新型接收到现场的电气信息。现场的各种采集的电气信息，比如阀门开闭的物理位置、负载的力矩信号、各继电器吸合与否的状态等，都可以通过基金会现场总线FFH1发送至远端的上位机，实现电动执行机构的远程检测。
基金会现场总线FFH1通信圆卡2实现基于FF-H1基金会现场总线通信协议的双向实时数据传输，将总线网路上的上位机发出的报文指令进行解码，并传给与其所连接的电动执行机构控制模块1中的微控制器。
具体地，所述电动执行机构控制模块1包括下列部件：
微控制器，该微控制器采用MSP430低功耗微处理器。
与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量。就地面板开关模块的原理见图3，包括：电阻R1、R2、R3和R4，开关K1、K2和K3，以及电容C1、C2和C3；电阻R1的一端接电源VCC，另一端接开关K1的一端，开关K2的一端和开关K3的一端；开关K1的另一端接电阻R2的一端和电容C1的一端以及微控制器的第一I/O端口；电阻R2的另一端和电容C1的另一端接地；开关K2的另一端接电阻R3的一端和电容C2的一端以及微控制器的第二I/O端口；电阻R3的另一端和电容C2的另一端接地；开关K3的另一端接电阻R4的一端和电容C3的一端以及微控制器的第三I/O端口；电阻R4的另一端和电容C3的另一端接地。开关K1、K2和K3均采用磁感应式干簧管开关。开关K1、K2和K3分别接通时（一个接通时另两个断开）,微控制器根据I/O的电平即可确定电动执行机构处于远程状态、就地状态、或停止状态。在远程状态时，电动执行机构受上位机远程信号控制。就地状态时，现场人员操作现场开关来人为开阀或者关阀。用于开阀或者关阀的开关电路和上述开关K1、K2和K3的电路雷同，也是就地面板开关模块中的一部分。就地面板开关模块的动作指令，经过微控制器处理后，驱动单相/三相电机动作到相应位置，完成控制需要。
与微控制器连接的脉冲计数模块，所述脉冲计数模块安装在与阀门开闭联动的反馈轮上，用于向微控制器反馈阀门开闭的物理位置；本例中脉冲计数模块采用霍尔电磁效应脉冲计数模块。
与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；力矩监测模块主要由力矩传感器和连接力矩传感器的信号整形放大模块组成。
与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；继电器组状态输出模块内包括四个继电器，各继电器与微控制器的I/O口连接，可反映阀门的开度。比如当第一个继电器吸合时，反映阀门开度为25%，第二个继电器吸合时，反映阀门开度为50%，以此类推。
与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机；电机可通过蜗轮蜗杆带动阀门开闭。
与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；
与微控制器连接的遥控模块，用于在电动执行机构处于停止状态时，向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置。遥控模块可采用红外遥控模块。
Claims (5)
1.一种基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，其特征在于，包括电动执行机构控制模块(1)和基金会现场总线FFH1通信圆卡(2)；
所述电动执行机构控制模块(1)通过基金会现场总线FFH1通信圆卡(2)挂载于基金会现场总线FFH1，接受同样挂载于基金会现场总线FFH1的上位机(3)的控制命令，并将现场电气信息反馈至上位机(3)。
2.如权利要求1所述的基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，其特征在于，所述电动执行机构控制模块(1)包括：
微控制器，连接所述基金会现场总线FFH1通信圆卡(2)；
与微控制器连接的就地面板开关模块，用于向微控制器反馈电动执行机构的不同控制状态，以及发出用于驱动电机的开关量；
与微控制器连接的脉冲计数模块，所述脉冲计数模块安装在与阀门开闭联动的反馈轮上，用于向微控制器反馈阀门开闭的物理位置；
与微控制器连接的力矩监测模块，用于将来自负载的力矩信号转换为电压信号并传递给微控制器处理；
与微控制器连接的继电器组状态输出模块，用于向微控制器反馈各继电器的状态；
与微控制器连接的电机驱动模块，用于驱动电机；
与微控制器连接的显示模块，用于提供人机交互接口，显示控制参数设置菜单和内容；
与微控制器连接的遥控模块，用于在电动执行机构处于停止状态时，向微控制器输入遥控指令，完成控制参数的设置。
3.如权利要求2所述的基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，其特征在于：
所述就地面板开关模块包括：电阻R1、R2、R3和R4，开关K1、K2和K3，以及电容C1、C2和C3；
电阻R1的一端接电源VCC，另一端接开关K1的一端，开关K2的一端和开关K3的一端；
开关K1的另一端接电阻R2的一端和电容C1的一端以及微控制器的第一I/O端口；电阻R2的另一端和电容C1的另一端接地；
开关K2的另一端接电阻R3的一端和电容C2的一端以及微控制器的第二I/O端口；电阻R3的另一端和电容C2的另一端接地；
开关K3的另一端接电阻R4的一端和电容C3的一端以及微控制器的第三I/O端口；电阻R4的另一端和电容C3的另一端接地。
4.如权利要求3所述的基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，其特征在于：
所述开关K1、K2和K3均采用磁感应式干簧管开关。
5.如权利要求2所述的基于基金会现场总线FFH1的电动执行机构电路控制装置，其特征在于：
所述脉冲计数模块采用霍尔电磁效应脉冲计数模块。
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Cited By (2)
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| CN105841749A (zh) * | 2016-05-31 | 2016-08-10 | 无锡莱谱尔科技有限公司 | 全数字远程电动执行机构自动化测试系统 |
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