專利名稱：現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本明為閥門電動(dòng)裝置，尤其涉及一種可以現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置。
背景技術(shù)：
目前管網(wǎng)系統(tǒng)的監(jiān)測(cè)技術(shù)發(fā)展比較快，大部分管網(wǎng)系統(tǒng)都建設(shè)了 SCADA系統(tǒng)，極大的提高了對(duì)管網(wǎng)的監(jiān)測(cè)效率。但是就閥門的控制而言，大部分地區(qū)尤其是中小型城市，都還處于人工操作的階段。因此不能有效的對(duì)管網(wǎng)實(shí)施調(diào)度，當(dāng)發(fā)生突發(fā)性事件(如爆管、泄露等)時(shí)，由于不能及時(shí)關(guān)閉閥門而造成更大的損失。因而很有必要對(duì)閥門的控制系統(tǒng)提出一套行之有效的方案來。隨著工業(yè)自動(dòng)化和嵌入式技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)的手工機(jī)械調(diào)節(jié)的方式在許多場(chǎng)合已不再實(shí)用。利用網(wǎng)絡(luò)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程監(jiān)控已為人們廣泛接受，嵌入式網(wǎng)絡(luò)監(jiān)控技術(shù)正是在這種條件下逐步發(fā)展成熟的。用戶使用web瀏覽器通過以太網(wǎng)遠(yuǎn)程訪問內(nèi)置web服務(wù)器的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備，不但可以對(duì)其工作狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控，而且還可以向被監(jiān)控設(shè)備發(fā)送控制指令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)控制。要實(shí)現(xiàn)管網(wǎng)系統(tǒng)的工業(yè)自動(dòng)化管理，就離不開自動(dòng)閥門這個(gè)管網(wǎng)系統(tǒng)中的執(zhí)行機(jī)構(gòu)。這對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器的智能性提出了更高的要求。同時(shí)，在一些特定的場(chǎng)合需要多個(gè)閥門聯(lián)動(dòng)控制，來達(dá)到整個(gè)系統(tǒng)的控制要求。如果是在有毒、易爆或易燃介質(zhì)的生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)，人工現(xiàn)場(chǎng)控制就極為危險(xiǎn)。遠(yuǎn)距離控制在這類應(yīng)用場(chǎng)合就更為必要。ZL200520134573. X公開了現(xiàn)場(chǎng)總線閥門控制器，包括與電源電路相連接的通訊協(xié)議芯片電路、通訊接口電路、回訊信號(hào)輸入電路、控制信號(hào)輸出電路；通訊協(xié)議芯片電路包括含有微控制器電路的協(xié)議芯片；電源電路還連接并提供電源至檢測(cè)LED指示電壓檢測(cè)電路；回訊信號(hào)輸入電路和控制信號(hào)輸出電路連接具有對(duì)應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對(duì)應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動(dòng)閥門、氣動(dòng)閥門電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；通訊協(xié)議芯片電路還分別連接復(fù)位電路、晶振電路、通訊地址及芯片特征字配置電路；通訊接口電路連接到通訊協(xié)議芯片電路并連接到兩路RS485總線。由于目前工業(yè)通信協(xié)議沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，存在多種協(xié)議，以上發(fā)明只實(shí)現(xiàn)了一種通信接口，這就使得它只能適用于特定的場(chǎng)合。本發(fā)明針對(duì)這個(gè)問題，提出了可以多種線和無線控制的閥門電動(dòng)裝置，使其具備更靈活的組網(wǎng)方式，并且可以用于不方便布線的場(chǎng)合。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的問題是提供一種可以實(shí)現(xiàn)多種現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，其目的是通過現(xiàn)場(chǎng)總線或無線對(duì)閥門進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。采用本裝置后，可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線和無線對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)以及開度控制。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采取的技術(shù)方案為一種可以現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，用于對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)以及開度控制，所述的閥門電動(dòng)裝置由主體部分和控制部分構(gòu)成，主體部分包括閥門專用電機(jī)、減速器、行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)、開度指示器、手電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)(這部分屬于常規(guī)的現(xiàn)有技術(shù)，在這里不在敘述)；控制部分由底板、主板和擴(kuò)展板組成；底板包括電源模塊、控制信號(hào)輸出單元、溫度傳感器、 蜂鳴器；主板包括微控制器以及和微控制器相連的調(diào)試接口、復(fù)位單元、時(shí)鐘單元、液晶顯示接口、模擬信號(hào)輸入接口以及無線接口 ；擴(kuò)展板包括開關(guān)量信號(hào)輸入接口、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口以及地址設(shè)置模塊。具體的技術(shù)措施還包括底板中電源模塊提供了四組電源供系統(tǒng)使用，分別是 12V、5V、5V、3. 3V ；溫度傳感器采用了 DS1820單總線數(shù)字溫度計(jì)；控制信號(hào)輸出單元輸出信號(hào)用于直接控制閥門專用電機(jī)；主板中微控制器采用的是ATmegaUS，與其相連的有調(diào)試接口、復(fù)位單元和時(shí)鐘電路無源晶振18M，另外還配置有液晶顯示接口、模擬信號(hào)輸入接口和無線接口，可以根據(jù)需要外接液晶模塊、無線模塊。擴(kuò)展板由現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口、地址設(shè)置模塊和開關(guān)量信號(hào)輸入接口組成，其中現(xiàn)場(chǎng)總線接口可以外接總線模塊，體發(fā)明支持的總線模塊包括Modbus、CAN總線和 ftx)fibUS-DP;開關(guān)量信號(hào)輸入接口獲取外部的開關(guān)量信號(hào)并將其送往微控制器進(jìn)行處理， 本發(fā)明所涉及的開關(guān)量信號(hào)有開閥信號(hào)、關(guān)閥信號(hào)、停止信號(hào)、閥門開到位信號(hào)、閥門關(guān)到位信號(hào)、開閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào)和關(guān)閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào)；地址設(shè)置模塊由撥碼開關(guān)構(gòu)成，用于設(shè)置閥門電動(dòng)裝置的地址。
有益效果本發(fā)明所涉及的閥門電動(dòng)裝置，實(shí)現(xiàn)了通過現(xiàn)場(chǎng)總線和無線的方式對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)以及開度控制，還可以采集閥門的各種參數(shù)，對(duì)閥門運(yùn)行狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。
圖為標(biāo)示為1、底板(1)，2、主板，3、擴(kuò)展板，4、溫度傳感器，5、蜂鳴器，6、電源模塊，7、控制信號(hào)輸出單元，8、微控制器，9、調(diào)試接口，10、復(fù)位單元，11、時(shí)鐘單元，12、液晶顯示接口，13、模擬信號(hào)輸入接口，14、無線接口，15、液晶模塊，16、閥位傳感器，17、無線模塊，18、開關(guān)量信號(hào)輸入接口，19、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口，20、地址設(shè)置模塊，21、總線模塊有 Modbus, 22、CAN總線，23、Profibus-DP, 24、與開關(guān)量信號(hào)，25、開閥信號(hào)，26、關(guān)閥信號(hào)，27、 停止信號(hào)，28、閥門開到位信號(hào)，29、閥門關(guān)到位信號(hào)，30開閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào)，31、關(guān)閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào)。下面對(duì)本說明書各幅附圖所表達(dá)的內(nèi)容作簡(jiǎn)要說明 圖1是本發(fā)明的電路框圖
圖2是圖1中底板的電路原理3是圖1中主板的電路原理4是圖1中擴(kuò)展板的電路原理5是圖1中Modbus的電路原理6是圖1中CAN總線的電路原理7是圖1中Profibus-DP的電路原理圖
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本閥門作進(jìn)一步詳細(xì)描述圖1是本發(fā)明控制器的電路框圖，控制器由底板(1)主板(2)和擴(kuò)展板(3)構(gòu)成；底板(1)由溫度傳感器(4)、蜂鳴器(5)、 電源模塊(6)和控制信號(hào)輸出單元(7)構(gòu)成；主板⑵由微控制器⑶以及與微控制器⑶ 相連的調(diào)試接口(9)、復(fù)位單元(10)、時(shí)鐘單元(11)、液晶顯示接口(12)、模擬信號(hào)輸入接口(13)和無線接口(14)構(gòu)成，根據(jù)需要可以外接液晶模塊(15)、閥位傳感器(16)和無線模塊(17)；擴(kuò)展板由開關(guān)量信號(hào)輸入接口(18)、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口(19)和地址設(shè)置模塊 (20)構(gòu)成，其中和現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口 (19)的總線模塊有Modbus 01)、CAN總線(22)以及 Profibus-DP(23)；與開關(guān)量信號(hào)04)輸入接口相連的開關(guān)量信號(hào)有開閥信號(hào)(25)、關(guān)閥信號(hào)( )、停止信號(hào)(27)、閥門開到位信號(hào)08)、閥門關(guān)到位信號(hào)( )、開閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào) (30)、關(guān)閥轉(zhuǎn)矩過載信號(hào)(31)。圖2是圖1中底板(1)的電路原理圖，由溫度傳感器G)、電源、電源指示燈、電源接口、繼電器控制電路組成；其中電源由市電220V提供，經(jīng)過AC-DC模塊轉(zhuǎn)變?yōu)榉€(wěn)定的12V 電壓，12V電壓經(jīng)過LM7805提供一組5V電壓，另外由IB1205得到另外一組完全隔離的5V 電壓，該隔離5V電源經(jīng)過ASM1117后得到3. 3V電壓；電源指示燈用于指示系統(tǒng)的電源狀態(tài)；繼電器控制電路采用了光耦6W37進(jìn)行信號(hào)隔離，然后由ULN2003對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大后對(duì)繼電器進(jìn)行控制；蜂鳴器(5)由一個(gè)三極管來控制。圖3是圖1中主板的電路原理圖，微控制器⑶采用的是ATmegaUS，與微控制器 ⑶相連的有復(fù)位電路、時(shí)鐘電路，無線接口、液晶接口、JTAG調(diào)試接口以及AD轉(zhuǎn)換電路。圖4是圖1中擴(kuò)展板的電路原題圖，包括開關(guān)量信號(hào)輸入接口，撥碼開關(guān)、Modbus 接口、CAN總線/Profibus-DP接口 ；其中開關(guān)量信號(hào)由繼電器的開啟和閉合來提供，并通過光耦TIL1117隔離后提供給微控制器。圖5是圖1中Modbus的電路原理圖，包括RS232電路和485接口，這兩種接口均可以用于Modbus的通訊；其中RS232電路由MAX232及外圍電容來實(shí)現(xiàn)；485接口由光耦 6N137和485控制芯片SN65LBC184來實(shí)現(xiàn)其功能。圖6是圖1中CAN總線的電路原理圖，CAN總線模塊由CAN總線的協(xié)議芯片 SJA1000和總線控制芯片PCA82C250以及光耦6附37來實(shí)現(xiàn)其功能。圖7是圖1中Profibus-Dp的電路原理圖，Profibus-DP模塊由協(xié)議芯片SPC3和總線控制芯片ADMM86以及有源晶振48MHz來實(shí)現(xiàn)其功能。上面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了示例性描述，顯然本發(fā)明具體實(shí)現(xiàn)并不受上述方式的限制，只要采用了本發(fā)明的方法構(gòu)思和技術(shù)方案進(jìn)行的各種非實(shí)質(zhì)性的改進(jìn)，或未經(jīng)改進(jìn)將本發(fā)明的構(gòu)思和技術(shù)方案直接應(yīng)用于其它場(chǎng)合的，均在本發(fā)明的保護(hù)范圍之。
權(quán)利要求
1.一種可以現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，用于對(duì)閥門進(jìn)行開關(guān)以及開度控制，所述的閥門電動(dòng)裝置由主體部分和控制部分構(gòu)成，主體部分包括閥門專用電機(jī)、減速器、行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)、開度指示器、手電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)；其特征是控制部分由底板(1)、主板( 和擴(kuò)展板C3)組成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，其特征是所述的控制部分底板包括溫度傳感器G)、蜂鳴器(7)、電源模塊(6)以及控制信號(hào)輸出單元(5)，所述的溫度傳感器(4)采用的是DS1820單總線數(shù)字溫度計(jì)；所述的電源模塊(6)為系統(tǒng)提供 1路12V、2路5V、1路3. 3V電源；所述控制信號(hào)輸出單元(5)用于控制閥門專用電機(jī)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，其特征是所述的控制部分主板( 上有微控制器(8)，與微控制器(8)連接的有調(diào)試接口(9)、復(fù)位單元(10)、 時(shí)鐘單元(11)、液晶顯示接口(12)、模擬信號(hào)輸入接口(13)、無線接口(14)；可以外接液晶模塊(1 、閥位傳感器(16)以及無線模塊(17)；所述的微控制器⑶采用的是ATmegaUS ； 所述的調(diào)試接口是JTAG，用于程序的下載和硬件的調(diào)試；所述的復(fù)位單元(10)由阻容電路及按鍵構(gòu)成，可以上電復(fù)位及手動(dòng)復(fù)位；所述的時(shí)鐘單元(11)為18M無源晶振；所述的液晶顯示接口(1 可以接通用1602液晶顯示模塊(1 ；所述無線模塊(17)的通訊協(xié)議芯片采用的是CCl 100。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置，其特征是所述的控制部分?jǐn)U展板C3)包括開關(guān)量信號(hào)輸入接口(18)、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口(19)以及地址設(shè)置模塊00)；與所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口(19)連接的是總線模塊(3 ；所述的開關(guān)量信號(hào) (24)輸入接口由光耦TIL1117和繼電器構(gòu)成；所述的地址設(shè)置模塊由撥碼開關(guān)構(gòu)成；所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口 (19)可以與Modbus 01)、CAN總線(22)以及ibus_DP(23)模塊相連接。
全文摘要
一種可以現(xiàn)場(chǎng)總線與無線控制的閥門電動(dòng)裝置。所述的電動(dòng)裝置由主體部分和控制部分構(gòu)成。機(jī)械部分包括閥門專用電機(jī)、減速器、行程控制機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)矩控制機(jī)構(gòu)、開度指示器、手電動(dòng)切換機(jī)構(gòu)及現(xiàn)場(chǎng)操作機(jī)構(gòu)；控制部分由底板、主板和擴(kuò)展板組成。底板上有溫度傳感器、蜂鳴器、電源模塊以及控制信號(hào)輸出單元；主板連接了調(diào)試接口、復(fù)位單元、時(shí)鐘單元、液晶顯示接口、模擬信號(hào)輸入接口以及無線接口；擴(kuò)展板包括開關(guān)量信號(hào)輸入接口、現(xiàn)場(chǎng)總線通訊接口以及地址設(shè)置模塊；另外可以根據(jù)需要選擇總線模塊、液晶模塊、無線模塊。采用所述的電動(dòng)裝置，可以通過現(xiàn)場(chǎng)總線和無線實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門的開關(guān)及開度進(jìn)行遠(yuǎn)程監(jiān)控。
文檔編號(hào)F16K31/04GK102359638SQ201110240030
公開日2012年2月22日 申請(qǐng)日期2011年8月13日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月13日
發(fā)明者羅安明, 韓新民, 項(xiàng)曉明, 項(xiàng)美根 申請(qǐng)人:黃山良業(yè)閥門有限公司