專利名稱：一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，尤其適用于大流量乳化液泵站控制作為參數(shù)精確控制處理設(shè)備，屬于乳化液泵站控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國內(nèi)大多數(shù)中小型煤礦使用的乳化液泵站的控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)并不完善，很多煤礦的乳化液泵站沒有控制系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)，只有二臺乳化液泵和一個乳化液箱組成，工作時一臺使用一臺備用，供液壓力小、流量小、脈動大，系統(tǒng)不穩(wěn)定，使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響工作面的安全生產(chǎn)。國內(nèi)的大型礦井和國外使用的乳化液泵站是國外生產(chǎn)的乳化液泵站，具有較完善的電控系統(tǒng)，但由于電控系統(tǒng)全部為國外進(jìn)口，成本很高。電器設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備備件費(fèi)用相對也較高，不利于長期使用。特別是使用一段時間后，故障率增多，維修量大，有些部件損壞后不能維修只能更換，單獨(dú)的配件較貴，訂貨周期長，這就增加了采煤成本，影響采煤的正常生產(chǎn)；同時控制系統(tǒng)受國外系統(tǒng)泵站電機(jī)、 乳化液濃度、乳化油及設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，泵站供液設(shè)備有多種型號和規(guī)格，國外電控系統(tǒng)不能很好用于國產(chǎn)的供液設(shè)備，不便于推廣。因此設(shè)計(jì)安全可靠的乳化液泵站控制設(shè)備取代進(jìn)口勢在必行。
實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，該控制分機(jī)具有反應(yīng)速度快、性能可靠、控制穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對乳化液泵站總出液口壓力的控制。本實(shí)用新型的上述目的是通過如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU 模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、看門狗模塊和 RS485轉(zhuǎn)換模塊，其中信號采集模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、 看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過PCB走線連接，信號采集模塊從外部傳感器采集總出液口壓力信號，并通過傳感器接口電路輸入 CPU模塊；CPU模塊將接收到的總出液口壓力信號采用模糊控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得到卸載閥控制信號，并將卸載閥控制信號輸出給卸載閥控制輸出模塊，由卸載閥控制輸出模塊將所述卸載閥控制信號輸出，所述卸載閥控制信號通過卸載閥按照系統(tǒng)不同的壓力分級控制整個系統(tǒng)的總壓力；同時CPU模塊還將TTL電平信號輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊，由RS485 轉(zhuǎn)換模塊將TTL電平信號轉(zhuǎn)化為485信號用于系統(tǒng)通訊；看門狗模塊通過“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號的情況下，看門狗電路輸入復(fù)位信號，重新啟動CPU 程序；地址設(shè)置模塊通過4根引腳線與CPU模塊相連，通過撥碼開關(guān)選擇控制分機(jī)在系統(tǒng)中的地址號；數(shù)據(jù)存取模塊將從外部控制主機(jī)接收的控制信號進(jìn)行存儲，并供CPU模塊讀取， 避免掉電丟失。[0007]在上述乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)中，CPU模塊采用AT89S52芯片；RS485 轉(zhuǎn)換模塊的通訊芯片型號為MAX1480。在上述乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)中，信號采集模塊采集的總出液口壓力信號為1000 4500Hz的頻率信號。在上述乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)中，壓力分級控制是指根據(jù)當(dāng)前壓力的大小決定開啟卸載閥的數(shù)量。在上述乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)中，模糊控制算法是指對采集來的壓力參數(shù)進(jìn)行判斷并生成相應(yīng)的模糊控制量，模糊控制量送入控制部分，最后由控制部分根據(jù)模糊控制信號完成對被測物體的壓力模糊控制。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比有益效果為(1)本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)中的CPU模塊采用AT89S52芯片完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片完成總出液口壓力控制分機(jī)與主機(jī)之間的通訊，通過信號采集模塊采集當(dāng)前總出液口壓力傳感器信號，并通過卸載閥控制模塊輸出卸載閥控制信號，通過數(shù)據(jù)存取模塊存取當(dāng)前數(shù)據(jù)，通過看門狗模塊避免系統(tǒng)死機(jī)， 該控制分機(jī)通過不斷的與控制主機(jī)通訊來獲取對乳化液泵站的卸載閥各項(xiàng)控制參數(shù)，并上傳當(dāng)前卸載閥工作狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對乳化液泵站的總出液口壓力控制，具有反應(yīng)速度快、性能可靠、控制穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對乳化液泵站總出液口壓力的控制，達(dá)到控制系統(tǒng)對現(xiàn)場運(yùn)行狀態(tài)的掌握；(2)本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)設(shè)計(jì)多級卸載閥控制邏輯，滿足不同壓力下對卸載閥的控制信號輸出；(3)本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)采用模糊控制算法程序?qū)Σ杉瘉淼膲毫?shù)進(jìn)行判斷并生成相應(yīng)的模糊控制量，模糊控制量送入控制部分，最后由控制部分根據(jù)模糊控制信號完成對被測物體的壓力模糊控制，模糊控制實(shí)現(xiàn)了對非線性系統(tǒng)的乳化液泵站總出口壓力的控制，有效解決了控制滯后問題，保證了乳化液泵站的穩(wěn)定供液；(4)本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的RS485轉(zhuǎn)換模塊，將CPU輸出的TTL電平信號轉(zhuǎn)換為抗干擾能力強(qiáng)的RS485信號，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；地址設(shè)置模塊通過撥碼開關(guān)根據(jù)當(dāng)前實(shí)際情況設(shè)置當(dāng)前分機(jī)地址。
圖1為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的部分原理框圖；圖3為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的通訊流程圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1所示為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知總出液口壓力控制分機(jī)包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、 地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊，其中信號采集模塊、 數(shù)據(jù)存取模塊、地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過PCB走線連接。其中CPU模塊采用AT89S52芯片完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，CPU模塊將從信號采集模塊接收到的總出液口壓力信號采用模糊控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得到卸載閥控制信號， 卸載閥控制信號通過卸載閥按照系統(tǒng)不同的壓力分級控制整個系統(tǒng)的總壓力；同時CPU模塊還將TTL電平信號輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊。如圖2所示為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的部分原理框圖，P3. 4接信號采集模塊的頻率輸入。Pl. 3,Pl. 4、P1. 5、P1. 6接數(shù)據(jù)存取模塊。P2. 4、P2. 5、P2. 6、P2. 7接卸載閥控制模塊。P2. 0、P2. 1、P2. 2、P2. 3接地址設(shè)置模塊。RXD、TXD接RS485轉(zhuǎn)換模塊。RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片完成總出液口壓力控制分機(jī)與外部控制主機(jī)之間的通訊，RS485轉(zhuǎn)換模塊將TTL電平信號轉(zhuǎn)化為485信號用于系統(tǒng)通訊。信號采集模塊從外部傳感器采集總出液口壓力信號，并通過傳感器接口電路輸入CPU模塊，信號采集模塊中，傳感器通過三芯電纜將信號傳輸?shù)綁毫刂品謾C(jī)，卸載閥控制信號通過M芯電纜傳輸。看門狗模塊通過“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號的情況下， 看門狗電路輸入復(fù)位信號，重新啟動CPU程序。地址設(shè)置模塊用于確定分機(jī)在整個系統(tǒng)通訊中的地址，通過選擇撥碼開關(guān)，可以將地址確定為0至15中的任意號數(shù)。數(shù)據(jù)存取模塊將從控制主機(jī)接收的控制信號進(jìn)行存儲，并供CPU模塊讀取，避免掉電丟失?？偝鲆嚎趬毫刂品謾C(jī)與外部控制主機(jī)的通訊主要包括兩種方式一方面，當(dāng)主機(jī)啟動或者是通過控制主機(jī)修改了總出液口壓力控制參數(shù)后，控制主機(jī)將當(dāng)前控制參數(shù)發(fā)送給總出液口壓力控制分機(jī)；另一方面，控制主機(jī)將當(dāng)前泵站電機(jī)的啟停狀態(tài)以及各乳化液泵的優(yōu)先級傳輸給總出液口壓力控制分機(jī)，以便總出液口壓力控制分機(jī)根據(jù)總出液口的壓力大小按照乳化液泵優(yōu)先級控制相應(yīng)的卸載閥，并將當(dāng)前總出液口壓力參數(shù)以及各卸載閥啟停狀態(tài)回傳給控制主機(jī)，通訊流程如圖3所示，圖3為本實(shí)用新型總出液口壓力控制分機(jī)的通訊流程圖。卸載閥的控制，根據(jù)泵站中含有乳化液泵的數(shù)量不同，控制分機(jī)控制的卸載閥數(shù)量也有所不同。以4臺乳化液泵為例，一般情況下3臺乳化液泵開啟，1臺乳化液泵作為備用泵，其中開啟3臺泵的優(yōu)先級分別為1級、2級、3級。系統(tǒng)設(shè)置3級參數(shù)控制卸載閥的動作。當(dāng)采集到的信號為大于36MPa，1級、2級、3級乳化液泵的卸載閥開啟卸載，當(dāng)采集到的信號為大于34MPa，1級、2級乳化液泵的卸載閥開啟卸載，當(dāng)采集到的信號為大于32MPa，1 級乳化液泵的卸載閥開啟卸載，當(dāng)采集到的信號為小于30MPa，1級乳化液泵的卸載閥關(guān)閉開始加載，當(dāng)采集到的信號為大于^MPa，1級、2級乳化液泵的卸載閥開始加載，當(dāng)采集到的信號為大于26MPa，1級、2級、3級乳化液泵的卸載閥開始加載。在本系統(tǒng)中，由傳感器送來的壓力信號轉(zhuǎn)換為二進(jìn)制數(shù)送CPU計(jì)算轉(zhuǎn)換為壓力值。壓力值由程序進(jìn)行壓力偏差及變化率的模糊化。并將壓力的偏差及變化率的物理基本論域[a，b]轉(zhuǎn)換到相應(yīng)的整數(shù)論域，此處確定為[_2，+2]。本系統(tǒng)采用E表示壓力偏差的隸屬函數(shù)，EC表示壓力偏差變化率的隸屬函數(shù)，C為輸出增量。C輸出增量也分為五個檔次零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)、很大(VB)。這種方法不僅保證系統(tǒng)控制的穩(wěn)定性，而且還可減少超調(diào)和振蕩現(xiàn)象。規(guī)則以二維數(shù)組表的形式存儲。這里采用查表法，制造控制表的步驟如下(1)求模糊關(guān)系R，由模糊控制器二十五條控制規(guī)則，得出控制器的關(guān)系R ； (2) 求輸入偏差、偏差變化率量化后對應(yīng)的模糊量，輸入偏差值在量化后，可能為下列任一模糊量(_2、_1、0、1、2)。偏差變化率量化后，對應(yīng)的模糊量為(_2、-1、0、1、2) ； (3)求輸出的控制精確量并形成控制表。對輸入偏差值和偏差變化率的模糊量采用最大隸屬度法進(jìn)行反模糊化，則可得到精確控制量。再以輸入偏差為列，偏差變化率為行，兩者交點(diǎn)為輸出精確值。 得到模糊控制表如表1所示。 表1控制規(guī)則
權(quán)利要求1.一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，其特征在于包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU模塊、信號采集模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊，其中信號采集模塊、數(shù)據(jù)存取模塊、地址設(shè)置模塊、卸載閥控制輸出模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過PCB走線連接，信號采集模塊從外部傳感器采集總出液口壓力信號，并通過傳感器接口電路輸入CPU模塊；CPU模塊將接收到的總出液口壓力信號采用模糊控制算法進(jìn)行數(shù)據(jù)計(jì)算得到卸載閥控制信號，并將卸載閥控制信號輸出給卸載閥控制輸出模塊，由卸載閥控制輸出模塊將所述卸載閥控制信號輸出，所述卸載閥控制信號通過卸載閥按照系統(tǒng)不同的壓力分級控制整個系統(tǒng)的總壓力；同時CPU模塊還將TTL電平信號輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊，由RS485轉(zhuǎn)換模塊將TTL電平信號轉(zhuǎn)化為485信號用于系統(tǒng)通訊；看門狗模塊通過“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號的情況下，看門狗電路輸入復(fù)位信號，重新啟動CPU程序；地址設(shè)置模塊通過 4根引腳線與CPU模塊相連，通過撥碼開關(guān)選擇控制分機(jī)在系統(tǒng)中的地址號；數(shù)據(jù)存取模塊將從外部控制主機(jī)接收的控制信號進(jìn)行存儲，并供CPU模塊讀取，避免掉電丟失。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，其特征在于所述 CPU模塊采用AT89S52芯片。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，其特征在于所述 RS485轉(zhuǎn)換模塊的通訊芯片型號為MAX1480。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站總出液口壓力控制分機(jī)，其特征在于所述壓力分級控制是指根據(jù)當(dāng)前壓力的大小決定開啟卸載閥的數(shù)量。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種乳化液泵站總出液口壓力檢測控制分機(jī)，該控制分機(jī)中的CPU模塊完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，RS485轉(zhuǎn)換模塊完成控制分機(jī)與主機(jī)之間的通訊，通過信號采集模塊采集總出液口壓力，并通過卸載閥控制輸出模塊輸出卸載閥控制信號，通過數(shù)據(jù)存儲模塊存儲和讀取數(shù)據(jù)，通過看門狗模塊避免系統(tǒng)死機(jī)，通過地址設(shè)置模塊設(shè)置該控制分機(jī)在系統(tǒng)通訊中的地址號。該控制分機(jī)通過與控制主機(jī)通訊來獲取對乳化液泵站的各項(xiàng)控制參數(shù)，通過直接控制卸載閥，實(shí)現(xiàn)對乳化液泵站的總出液口壓力的控制，具有反應(yīng)速度快、性能可靠、控制穩(wěn)定的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對乳化液泵站總出液口壓力的控制。
文檔編號F04B49/06GK202040063SQ20112014627
公開日2011年11月16日 申請日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者劉宇輝, 華仕容, 岳超波, 王學(xué)偉, 王洛賓, 鄧健輝 申請人:中國航天科技集團(tuán)公司烽火機(jī)械廠