專利名稱：一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理，集實(shí)時(shí)測(cè)量、智能控制、總線通訊為一體，在工業(yè)生產(chǎn)生活中控制液體水位，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泵等相關(guān)設(shè)備起保護(hù)作用的裝置。屬于電力系統(tǒng)智能控制技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
現(xiàn)有的液位控制裝置大都采用簡(jiǎn)單的傳感器及一下輔助設(shè)備來(lái)控制水泵來(lái)實(shí)現(xiàn)液位的控制功能，用的比較多的就是像PLC —類的控制裝置，但是這樣的結(jié)構(gòu)成本巨大，且控制速度和精確度并不能得到很好的保證，而且對(duì)現(xiàn)場(chǎng)的水泵并沒(méi)有有效的保護(hù)功能，已經(jīng)不能適應(yīng)工業(yè)生產(chǎn)生活中不斷嚴(yán)格的功能要求?，F(xiàn)有的液位控制器邏輯復(fù)雜、效率差、成本高、操作性不高、控制方式單一且無(wú)法有效保護(hù)水泵。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了克服現(xiàn)有的液位控制器邏輯復(fù)雜、效率差、成本高、操作性不高、控制方式單一且無(wú)法有效保護(hù)水泵的缺陷，設(shè)計(jì)一種集實(shí)時(shí)測(cè)量、智能控制、總線通訊為一體，在工業(yè)生產(chǎn)生活中控制液體水位，并能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泵等相關(guān)設(shè)備起保護(hù)作用的一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理。其技術(shù)是這樣實(shí)現(xiàn)的包括主CPU控制單元、電源單元、鏈接單元、通訊單元、模擬量單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、測(cè)保單元以及顯示控制單元在內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其特征在于其連接是采用電源單元與主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)鏈接單元相連接，主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)串行總線按照內(nèi)定的協(xié)議進(jìn)行通信，電源單元與其他單元通過(guò)鏈接單元連接提供裝置工作電源，所述的主CPU控制單元2和其余單元都采用了低功耗高性能的STM32處理器；所述的電源單元采用了冗余交直流開(kāi)關(guān)電源；各單元采用模塊化設(shè)計(jì)，所述的單元模塊布局上米用了外部輸入信號(hào)與輸出做光電隔離；其數(shù)據(jù)處理及功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程是(I)模擬量單元直接對(duì)傳感器電流信號(hào)采樣，得到液位信息；液位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后送主CPU控制單元進(jìn)行相應(yīng)的處理，生成對(duì)水泵的控制動(dòng)作指令，由鏈接單元送測(cè)保單元執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作指令；模擬量單元采樣速率達(dá)到毫秒級(jí)，精度高，減少了其中由誤差引起的控制誤差問(wèn)題；(2)開(kāi)入開(kāi)出單元接入外部控制干節(jié)點(diǎn)信號(hào)及報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)在單元模塊布局上采用了外部輸入信號(hào)與輸出做光電隔離，具有完善的電氣和安全隔離。由開(kāi)入開(kāi)出單元模塊進(jìn)行處理后得到的開(kāi)入信號(hào)經(jīng)鏈接單元送至住CPU控制單元，經(jīng)處理后相關(guān)控制輸出信號(hào)再回送開(kāi)入開(kāi)出單元，對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行控制；(3)測(cè)保單元獨(dú)立工作運(yùn)行保護(hù)接入的水泵正常安全運(yùn)行；并通過(guò)鏈接單元接收主CPU控制單元的動(dòng)作指令，控制相關(guān)位置水泵的起停動(dòng)作；測(cè)保單元之間設(shè)定各自的優(yōu)先級(jí)，各不干擾，在一定的邏輯控制下相互配合工作，精確控制保護(hù)；
(4)電源單元輸入交直流80V—265V，輸出可供其他各單元工作的工作電源；(5)主CPU控制單元完成總線數(shù)據(jù)接收、應(yīng)用處理、功能實(shí)現(xiàn)、事件記錄、通訊服務(wù)等功能；主CPU控制單元是整個(gè)裝置的核心部分，基于STM32處理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存儲(chǔ)器、RTC時(shí)鐘芯片，完善的電氣隔離安全保護(hù)設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和應(yīng)用程序管理能力，同時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)的485輸出口，采用Modbus RTU通訊協(xié)議，支持多臺(tái)設(shè)備間的通訊，聯(lián)動(dòng)控制，并支持遠(yuǎn)程控制；主CPU控制單元接收鏈接單元上內(nèi)部總線上的測(cè)量和反饋數(shù)據(jù)，并加以分析處理。當(dāng)出現(xiàn)液位在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之上或之下時(shí)，主CPU控制單元根據(jù)參數(shù)設(shè)定及實(shí)時(shí)接收到模擬量單元送過(guò)來(lái)的液位數(shù)據(jù)，將其與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定其是否滿足掉電以確定再起動(dòng)功能是否實(shí)施；當(dāng)滿足掉電參數(shù)時(shí)，通過(guò)關(guān)開(kāi)量數(shù)據(jù)確定參加再起動(dòng)電機(jī)的列表，并以不同的再起動(dòng)模式(立即再起動(dòng)、延時(shí)分批再起動(dòng)、延時(shí)逐臺(tái)再起動(dòng)、延時(shí)智能再起動(dòng))發(fā)送命令到CAN總線，由開(kāi)出單元接收命令并動(dòng)作，從而完成再起動(dòng)這一過(guò)程，同時(shí)主CPU控制單元還將每次再起動(dòng)的詳細(xì)信息及開(kāi)關(guān)量變位信息存入主CPU控制單元上的SD儲(chǔ)存卡上,通過(guò)特定的通信協(xié)議傳送到后臺(tái)服務(wù)終端方便技術(shù)人員查詢分析。(6)顯示單元提供了人機(jī)接口，顯示單元與主CPU控制單元按照一定的協(xié)議仍然通過(guò)串行總線進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，同時(shí)可以通過(guò)按鍵的選擇設(shè)定再起動(dòng)保護(hù)和運(yùn)行參數(shù)，并將修改后的參數(shù)通過(guò)串行總線回傳給主CPU控制單元，實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)。實(shí)施該技術(shù)后的優(yōu)點(diǎn)和效果在于首先是克服了以往液位控制系統(tǒng)上的缺陷，實(shí)現(xiàn)獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)，更加可靠穩(wěn)定，也易于設(shè)備的維護(hù)，實(shí)時(shí)性更高；具有操作記錄功能，能夠?qū)Σ僮鞯脑O(shè)備進(jìn)行追溯；具有遙控功能，可實(shí)現(xiàn)主CPU控制單元主串口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)方控制；硬件和軟件的連續(xù)自我檢測(cè)，以取得最大的可靠性；能夠在線進(jìn)行運(yùn)行程序的修改，能夠在線進(jìn)行工程數(shù)據(jù)的修改；顯示控制單元采用獨(dú)立的外部平臺(tái)，根據(jù)一定的協(xié)議與主CPU通訊且基本不占用主CPU的資源，為本裝置提供了完善的人機(jī)接口功能；電源單元I采用開(kāi)關(guān)電源模式，適用于寬范圍的交直流電源輸入，成本低。本裝置集實(shí)時(shí)測(cè)量、智能控制、總線通訊為一體，在工業(yè)生產(chǎn)生活中控制液體水位，能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)水泵等相關(guān)設(shè)備起有效保護(hù)作用的一種控制裝置。


圖1為本發(fā)明總體結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明基本功能不意圖；其中，1-電源單元，2-主CPU控制單元，3-顯示控制單元，4-開(kāi)入開(kāi)出單元，5_鏈接單元，6-模擬量單元,7-測(cè)保單元,8-通訊單元。
具體實(shí)施例方式以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明見(jiàn)附圖1、2，本發(fā)明的連接是采用電源單元I與主CPU控制單元2、顯示控制單元3、開(kāi)入開(kāi)出單元4、模擬量單元6通過(guò)鏈接單元5連接。電源單元I與其他單元連接并提供其工作電源，主CPU控制單元2和其余單元都采用了低功耗高性能的STM32處理器；電源單元采用了冗余交直流開(kāi)關(guān)電源；各單元采用模塊化設(shè)計(jì)，主CPU控制單元2、模擬量單元6、開(kāi)入開(kāi)出單元4以及測(cè)保單元7之間通過(guò)鏈接單元5上的內(nèi)部串行總線實(shí)現(xiàn)各單元間的數(shù)據(jù)傳輸，單元模塊布局上采用了外部輸入信號(hào)與輸出做光電隔尚。其數(shù)據(jù)處理及功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程是(I)模擬量單元6直接對(duì)傳感器電流信號(hào)采樣，得到液位信息；液位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后送主CPU控制單元2進(jìn)行相應(yīng)的處理，生成對(duì)水泵的控制動(dòng)作指令，由鏈接單元5送測(cè)保單元執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作指令；模擬量單元采樣速率達(dá)到毫秒級(jí)，精度高，減少了其中由誤差引起的控制誤差問(wèn)題；(2)開(kāi)入開(kāi)出單元4接入外部控制干節(jié)點(diǎn)信號(hào)及報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)在單元模塊布局上米用了外部輸入信號(hào)與輸出做光電隔離，具有完善的電氣和安全隔離。由開(kāi)入開(kāi)出單元4進(jìn)行處理后得到的開(kāi)入信號(hào)經(jīng)鏈接單元5送至主CPU控制單元2，經(jīng)處理后相關(guān)控制輸出信號(hào)再回送開(kāi)入開(kāi)出單元4，對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行控制；(3)測(cè)保單元7獨(dú)立工作運(yùn)行保護(hù)接入的水泵正常安全運(yùn)行；并通過(guò)鏈接單元5接收主CPU控制單元2的動(dòng)作指令，控制相關(guān)位置水泵的起停動(dòng)作；測(cè)保單元7之間設(shè)定各自的優(yōu)先級(jí)，各不干擾，在一定的邏輯控制下相互配合工作，精確控制保護(hù)；(4)電源單元I輸入交直流80V-265V，輸出可供其他各單元工作的工作電源；(5)主CPU控制單元2完成總線數(shù)據(jù)接收、應(yīng)用處理、功能實(shí)現(xiàn)、事件記錄、通訊服務(wù)等功能；主CPU控制單元2是整個(gè)裝置的核心部分，基于STM32處理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存儲(chǔ)器、RTC時(shí)鐘芯片，完善的電氣隔離安全保護(hù)設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和應(yīng)用程序管理能力，同時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)的485輸出口，采用Modbus RTU通訊協(xié)議，支持多臺(tái)設(shè)備間的通訊，聯(lián)動(dòng)控制，并支持遠(yuǎn)程控制；(6)顯示控制單元3提供了人機(jī)接口，與主CPU控制單元2按照一定的協(xié)議仍然通過(guò)串行總線進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，同時(shí)可以通過(guò)按鍵的選擇設(shè)定再起動(dòng)保護(hù)和運(yùn)行參數(shù)，并將修改后的參數(shù)通過(guò)串行總線回傳給主CPU控制單元2，實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理，包括包括主CPU控制單元、電源單元、鏈接單元、通訊單元、模擬量單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、測(cè)保單元以及顯示控制單元在內(nèi)的結(jié)構(gòu)，其特征在于:其連接是采用電源單元與主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)鏈接單元相連接,主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)串行總線按照內(nèi)定的協(xié)議進(jìn)行通信，電源單元與其他單元通過(guò)鏈接單元連接提供裝置工作電源； 其數(shù)據(jù)處理及功能實(shí)現(xiàn)過(guò)程是: (1)模擬量單元直接對(duì)傳感器電流信號(hào)采樣，得到液位信息；液位數(shù)據(jù)經(jīng)過(guò)簡(jiǎn)單的處理后送主CPU控制單元進(jìn)行相應(yīng)的處理，生成對(duì)水泵的控制動(dòng)作指令，由鏈接單元送測(cè)保單元執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作指令；模擬量單元采樣速率達(dá)到毫秒級(jí)，精度高，減少了其中由誤差引起的控制誤差問(wèn)題； (2)開(kāi)入開(kāi)出單元接入外部控制干節(jié)點(diǎn)信號(hào)及報(bào)警輸出節(jié)點(diǎn)信號(hào)，同時(shí)在單元模塊布局上采用了外部輸入信號(hào)與輸出做光電隔離，具有完善的電氣和安全隔離。由開(kāi)入開(kāi)出單元模塊進(jìn)行處理后得到的開(kāi)入信號(hào)經(jīng)鏈接單元送至住CPU控制單元，經(jīng)處理后相關(guān)控制輸出信號(hào)再回送開(kāi)入開(kāi)出單元，對(duì)外部信號(hào)進(jìn)行控制； (3)測(cè)保單元獨(dú)立工作運(yùn)行保護(hù)接入的水泵正常安全運(yùn)行；并通過(guò)鏈接單元接收主CPU控制單元的動(dòng)作指令，控制相關(guān)位置水泵的起停動(dòng)作；測(cè)保單元之間設(shè)定各自的優(yōu)先級(jí)，各不干擾，在一定的邏輯控制下相互配合工作，精確控制保護(hù)； (4)電源單元輸入交直流80·V—265V，輸出可供其他各單元工作的工作電源； (5)主CPU控制單元完成總線數(shù)據(jù)接收、應(yīng)用處理、功能實(shí)現(xiàn)、事件記錄、通訊服務(wù)等功能；主CPU控制單元是整個(gè)裝置的核心部分，基于STM32處理器，外接大容量的FLASH、SDRAM存儲(chǔ)器、RTC時(shí)鐘芯片，完善的電氣隔離安全保護(hù)設(shè)計(jì)，具備強(qiáng)大的數(shù)據(jù)處理能力和應(yīng)用程序管理能力，同時(shí)具有標(biāo)準(zhǔn)的485輸出口，采用Modbus RTU通訊協(xié)議，支持多臺(tái)設(shè)備間的通訊，聯(lián)動(dòng)控制，并支持遠(yuǎn)程控制； 主CPU控制單元接收鏈接單元上內(nèi)部總線上的測(cè)量和反饋數(shù)據(jù)，并加以分析處理。當(dāng)出現(xiàn)液位在設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)之上或之下時(shí)，主CPU控制單元根據(jù)參數(shù)設(shè)定及實(shí)時(shí)接收到模擬量單元送過(guò)來(lái)的液位數(shù)據(jù)，將其與設(shè)定值進(jìn)行比較，確定其是否滿足掉電以確定再起動(dòng)功能是否實(shí)施；當(dāng)滿足掉電參數(shù)時(shí)，通過(guò)關(guān)開(kāi)量數(shù)據(jù)確定參加再起動(dòng)電機(jī)的列表，并以不同的再起動(dòng)模式(立即再起動(dòng)、延時(shí)分批再起動(dòng)、延時(shí)逐臺(tái)再起動(dòng)、延時(shí)智能再起動(dòng))發(fā)送命令到CAN總線，由開(kāi)出單元接收命令并動(dòng)作，從而完成再起動(dòng)這一過(guò)程，同時(shí)主CPU控制單元還將每次再起動(dòng)的詳細(xì)信息及開(kāi)關(guān)量變位信息存入主CPU控制單元上的SD儲(chǔ)存卡上，通過(guò)特定的通信協(xié)議傳送到后臺(tái)服務(wù)終端方便技術(shù)人員查詢分析。
(6)顯示單元提供了人機(jī)接口，顯示單元與主CPU控制單元按照一定的協(xié)議仍然通過(guò)串行總線進(jìn)行通訊，實(shí)時(shí)顯示測(cè)量數(shù)據(jù)及開(kāi)關(guān)量狀態(tài)，同時(shí)可以通過(guò)按鍵的選擇設(shè)定再起動(dòng)保護(hù)和運(yùn)行參數(shù)，并將修改后的參數(shù)通過(guò)串行總線回傳給主CPU控制單元，實(shí)現(xiàn)在線修改參數(shù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理，其特征在于:主CPU控制單元和其余單元都采用了低功耗高性能的STM32處理器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理，其特征在于:電源單元采用了冗余交直流開(kāi)關(guān)電源；各單元采用模塊化設(shè)計(jì)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理，其特征在于:單元模塊布局上米用了外部輸入信號(hào)與輸·出做光電隔離。
全文摘要
本發(fā)明一種液位控制裝置及數(shù)據(jù)處理。其連接是采用電源單元與主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)鏈接單元相連接，主CPU控制單元、顯示控制單元、開(kāi)入開(kāi)出單元、模擬量單元、測(cè)保單元通過(guò)串行總線按照內(nèi)定的協(xié)議進(jìn)行通信，電源單元與其他單元通過(guò)鏈接單元連接提供裝置工作電源?？朔艘酝何豢刂葡到y(tǒng)上的缺陷，獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)，性能可靠穩(wěn)定，維護(hù)方便，具有遙控功能，可實(shí)現(xiàn)主CPU控制單元主串口實(shí)行遠(yuǎn)方控制；硬件和軟件的連續(xù)自我檢測(cè)，集實(shí)時(shí)測(cè)量、智能控制、總線通訊為一體，在工業(yè)生產(chǎn)生活中實(shí)現(xiàn)對(duì)水泵等相關(guān)設(shè)備起到有效的保護(hù)作用。
文檔編號(hào)G05D9/12GK103076819SQ20111032784
公開(kāi)日2013年5月1日 申請(qǐng)日期2011年10月25日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月25日
發(fā)明者王曉輝, 孫旭熹, 張峰, 劉巍峰, 劉悅 申請(qǐng)人:上海華建電力設(shè)備股份有限公司