專利名稱：智能定位器控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種與工業(yè)電動閥門相配套的電氣控制單元。
背景技術(shù)：
電動閥門的傳統(tǒng)控制方式是利用機械的限位開關(guān)、過力矩保護開 關(guān)或者其它被動的方式控制閥門的開啟、關(guān)閉、過力矩保護和對電動 機進(jìn)行熱保護，由于這些保護和控制元件中的彈簧疲勞、熱膨脹系數(shù) 等客觀存在的特性，現(xiàn)場調(diào)節(jié)結(jié)果很難達(dá)到理想狀態(tài)。若將限位開關(guān) 動作位置調(diào)整的偏小，則出現(xiàn)過早限位，導(dǎo)致閥門關(guān)不嚴(yán)，出現(xiàn)漏流、
漏氣等泄漏介質(zhì)或者開展不到位的現(xiàn)象；若限位開關(guān)動作位置調(diào)整的 偏大，則有可能會出現(xiàn)撞壞減速機構(gòu)或閥門甚至燒毀電機等事故。即 使調(diào)整的參數(shù)較理想，閥門長時間運行，不斷磨損，也會造成閥門關(guān) 閉間隙的增大。另外傳統(tǒng)的控制方式在出現(xiàn)控制電機的接觸器主觸點 發(fā)生粘連、電動頭與閥體傳動部分?jǐn)嚅_等電機動作失控的故障時，大 多數(shù)會出現(xiàn)撞壞減速機構(gòu)或閥門、燒壞電機等嚴(yán)重事故。 發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種以專用微處理器為 核心設(shè)計制造.本實用新型采用電流傳感器作為信號采集工具，將采 集到的信號經(jīng)輸入回路直接輸送到微處理器內(nèi)部，微處理器根據(jù)電動 閥門中電機電流的變化，分析和判斷閥門以及電機的工作運行狀態(tài)， 并根據(jù)這一狀態(tài)發(fā)出控制指令，驅(qū)動內(nèi)置繼電器常閉觸點的通斷控制 外部系統(tǒng)的狀態(tài)，從而操縱閥門的動作，使閥門達(dá)到理想運行狀態(tài)。 徹底擺脫了傳統(tǒng)、被動的控制方式。解決了目前各類電動閥門存在的 過力矩保護、限位開關(guān)不易調(diào)整，以及調(diào)整好后經(jīng)過一段時間運行由 于機械磨損造成閥門的開展或關(guān)閉位置不理想，出現(xiàn)漏流、漏氣現(xiàn)象， 甚至發(fā)生撞壞減速機構(gòu)或閥門甚至燒毀電機的嚴(yán)重問題，減輕了現(xiàn)場 運行人員的勞動強度，保證了電動閥門能夠根據(jù)系統(tǒng)的指令及時、穩(wěn) 定、可靠地工作。
本實用新型采用如下技術(shù)方案
本實用新型由信號采集電路、存儲器、保護電路、輸出電路、通 訊接口和微處理器組成；信號采集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，存儲器接微處理器相應(yīng)的i/o端口，保護電路的輸入接微處理器
相應(yīng)的輸出，輸出電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，通訊接口接微 處理器的通用串口。
本實用新型所述微處理器Ul采用外部晶振Ql，且接于微處理器 Ul的XIN和XOUT引腳上，電容C5接于微處理器Ul的XIN引腳和地 之間，電容C6接于微處理器U1的XOUT引腳和地之間，微處理器U1 的工作電壓為+5V電壓，所述微處理器Ul采用JC-486。
本實用新型所述信號采集電路由電容CI-C4和電阻Rl-R3組成； 本實用新型通過端子CT1-1、 CT1-2和端子CT1-3、 CT1-4同時對兩路 閥位信號進(jìn)行采集，端子CT1-1和端子CT1-3都為采集電路輸入的正 極，依次經(jīng)過電阻R2和電阻R3后接于微處理器Ul的61腳，端子 CT1-2和端子CT1-4都為采集電路輸入的負(fù)極，接地，電容C1、電容 C2、電阻Rl并聯(lián)連接，電容C2的正極接端子CT1-1，電容C2的負(fù) 極接端子CT1-2，電容C3的正極接于電阻R2和電阻R3的節(jié)點上， 電容C3的負(fù)極接地，電容C4的正極接微處理器Ul的61腳，電容 C4的負(fù)極接地。
本實用新型所述存儲器由存儲芯片U2和電容C7組成；U2采用 93LC56, U2的8腳接接+ 5V，電容C7是濾波電容，存儲芯片U2的 1腳接微處理器Ul的EE-CS腳，存儲芯片U2的2腳接微處理器Ul 的SPI-CLK腳，U2的3腳接微處理器Ul的SPI-OUT腳，存儲芯片U2 的4腳接微處理器Ul的SPI-IN腳。
本實用新型所述保護電路由繼電器JD1、三極管Tl、 二極管 Dl-D4、電阻R4組成；微處理器U1的保護指令輸出端口 Jl、 J2分別 接二極管D3的陽極和二極管D4的陽極，D3的陰極和D4的陰極相接， 且節(jié)點經(jīng)電阻R4后接于三極管Tl的基極上，Tl的發(fā)射極接地，Tl 的集電極接+9V電壓，二極管Dl接于繼電器的JD1的1腳和和2腳 之間，二極管Dl陽極和繼電器JD1的1腳都接+9V電壓，繼電器JD1 的3腳、4腳分別接端子CT1-5、端子CT1-6，端子CT1-5、端子CT1-6 為保護節(jié)點。
本實用新型所述輸出電路由繼電器JD2、三極管T2、 二極管D2、 電阻R5組成;微處理器Ul的指令輸出端口 44腳與三極管T2的基極 之間接電阻R5，三極管T2的發(fā)射極接地，三極管T2的集電極接繼 電器JD2的1腳，且節(jié)點接二極管Dl陽極，繼電器JD2的3腳、5腳分別接端子CT1-7、端子CTl-8， 二極管Dl的陰極接繼電器JD2的 2腳，且節(jié)點接+9V電壓，端子CTl-7、 CTl-8為輸出信號節(jié)點。
本實用新型所述通訊接口為通用串口 ，端子C0M-VCC接+5V電壓， 端子C0M-TXD經(jīng)過電阻R9后接于微處理器U1的30腳上，端子COM-RXD 經(jīng)過R10后接微處理器U1的31腳上，端子COM-GND接地。
本實用新型的有益效果如下
現(xiàn)場工作時，閥門開關(guān)位置經(jīng)調(diào)試確定后，微處理器芯片根據(jù)電 流傳感器采集到的電動閥門中電機信號的變化，分析和判斷閥門以及 電機的工作運行狀態(tài)。以預(yù)先設(shè)定好的電機電流值作為基準(zhǔn)信號，用 于與電流傳感器采集到的信號在微處理器芯片內(nèi)部作比較， 一般情況 下，設(shè)定參數(shù)值為實際電機工作電流值的120%左右。當(dāng)閥門關(guān)嚴(yán)或 開展時電機的電流達(dá)到設(shè)定電流值時，若閥門在開展或關(guān)閉過程中出 現(xiàn)由于閥門嚴(yán)重卡塞或電源缺相等原因造成的電機中電流超出微處 理器芯片設(shè)定的電流值時，芯片能加以識別并發(fā)出控制指令驅(qū)動控制 裝置內(nèi)置繼電器動作使繼電器的常閉觸點斷開，切斷交流接觸器線圈 的控制回路，交流接觸器觸點釋放，電機斷電停止運轉(zhuǎn)。若閥門控制 的介質(zhì)運行中對閥門不斷磨損造成電機電流與輸出信號動作電流值 出現(xiàn)偏差時，控制裝置會啟動自動跟蹤程序控制閥門真正關(guān)嚴(yán)或開展 到理想狀態(tài)。
當(dāng)控制電機的接觸器主觸點出現(xiàn)故障粘連造成電機動作失控的 故障時，控制裝置根據(jù)故障電流與保護節(jié)點動作電流的偏差，發(fā)出切 斷該電動閥門主電源的指令，避免撞壞減速機構(gòu)或閥門。
本實用新型設(shè)有閥門電機保護時間用于避免閥門電機與減速機 構(gòu)或減速機構(gòu)與閥體之間出現(xiàn)連接脫開時長時間空轉(zhuǎn)所造成的燒毀 電機的情況發(fā)生， 一般將閥門電機保護時間設(shè)定為實際閥門行程時間 的120%左右。例如執(zhí)行器閥門的全行程的實際時間為30秒，則此
參數(shù)設(shè)定為"36"秒左右。若閥門電機與減速機構(gòu)或減速機構(gòu)與閥體 之間出現(xiàn)連接脫開時，超出設(shè)定的閥門電機保護時間后，控制裝置將 發(fā)出指令使電機停止動作，可以避免電機長時間空轉(zhuǎn)所造成的燒毀電 機的現(xiàn)象。
本實用新型還設(shè)置了輸出信號動作后再次動作時間，輸出信號動 作后再次動作時間(單位為秒)， 一般設(shè)定為"1"，即輸出信號動作 后在l秒的時間范圍內(nèi)，即便上位機發(fā)出開或關(guān)的指令后，該控制裝置將控制交流接觸器觸點保持釋放狀態(tài)，閥門電機因斷電而停止運
轉(zhuǎn)，避免出現(xiàn)因頻繁操作而出現(xiàn)燒毀電機的現(xiàn)象。


圖l是本實用新型的原理框圖。
圖2是本實用新型的電路原理圖。 圖3是本實用新型實用示例圖。
具體實施方式

由圖1可知，本實用新型由信號采集電路、存儲器、保護電路、 輸出電路、通訊接口和微處理器組成；信號采集電路的輸出接微處理 器的相應(yīng)的輸入，存儲器接微處理器的1/0端口，保護電路的輸入接 微處理器相應(yīng)的輸出，輸出電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，通訊 接口接微處理器的通用串口。
由圖2可知，微處理器Ul采用外部晶振Ql,且接于微處理器U1 的XIN和XOUT引腳上，電容C5接于微處理器U1的XIN引腳和地之間， 電容C6接于微處理器Ul的XOUT引腳和地之間，微處理器Ul的工作 電壓為+5V電壓，所述微處理器Ul采用JC-486。
信號采集電路由電容CI-C4和電阻Rl-R3組成；本實用新型通過 端子CT1-1、 CTl-2和端子CTl-3、 CT1-4同時對兩路閥位信號進(jìn)行采 集，端子CT1-1和端子CT1-3都為采集電路輸入的正極，依次經(jīng)過電 阻R2和電阻R3后接于微處理器Ul的61腳，端子CT1-2和端子CT1-4 都為采集電路輸入的負(fù)極，接地，電容C1、電容C2、電阻R1并聯(lián)連 接，電容C2的正極接端子Cn-1，電容C2的負(fù)極接端子CTl-2，電 容C3的正極接于電阻R2和電阻R3的節(jié)點上，電容C3的負(fù)極接地， 電容C4的正極接微處理器U1的61腳，電容C4的負(fù)極接地。
存儲器由存儲芯片U2和電容C7組成；U2采用93LC56, U2的8 腳接接+5V，電容C7是濾波電容，存儲芯片U2的1腳接微處理器 Ul的EE-CS腳，存儲芯片U2的2腳接微處理器Ul的SPI-CLK腳， U2的3腳接微處理器Ul的SPI-OUT腳，存儲芯片U2的4腳接微處 理器U1的SPI-IN腳，U2為2K兼容串行電擦除只讀存儲器，作為微 處理器U1的擴展內(nèi)存，用于存放應(yīng)用程序及相應(yīng)參數(shù)。
保護電路由繼電器JD1、三極管T1、 二極管D1-D4、電阻R4組 成；微處理器U1的保護指令輸出端口 Jl、 J2分別接二極管D3的陽 極和二極管D4的陽極，D3的陰極和D4的陰極相接，且節(jié)點經(jīng)電阻
7R4后接于三極管T1的基極上，Tl的發(fā)射極接地，Tl的集電極接十 9V電壓，二極管Dl接于繼電器的JD1的1腳和和2腳之間，二極管 Dl陽極和繼電器JD1的1腳都接+9V電壓，繼電器JD1的3腳、4 腳分別接端子CTl-5、端子CTl-6，端子CTl-5、端子CT1-6為保護 節(jié)點。
輸出電路由繼電器JD2、三極管T2、 二極管D2、電阻R5組成； 微處理器Ul的指令輸出端口 44腳與三極管T2的基極之間接電阻 R5，三極管T2的發(fā)射極接地，三極管T2的集電極接繼電器JD2的1 腳，且節(jié)點接二極管D1陽極，繼電器JD2的3腳、5腳分別接端子 CTl-7、端子CT1-8， 二極管D1的陰極接繼電器JD2的2腳，且節(jié)點 接+9V電壓，端子CTl-7、 CT1-8為輸出信號節(jié)點。
本實用新型通訊接口為通用串口，端子C0M-VCC接+5V電壓，端 子COM-TXD經(jīng)過電阻R9后接于微處理器Ul的30腳上，端子COM-RXD 經(jīng)過R10后接微處理器Ul的31腳上，端子COM-GND接地；工作人員 可以根據(jù)用戶需求通過計算機或JC1001編程器對位置信號發(fā)送器模 塊進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和功能方式選擇。
兩個電流傳感器采集到的電流信號通過信號采集電路直接輸送 到微處理器中。微處理器芯片根據(jù)電流傳感器采集到的電動閥門中 電機信號的變化，分析和判斷閥門以及電機的工作運行狀態(tài)。然后 發(fā)出相應(yīng)指令，指令信號經(jīng)Tl、 T2后直接驅(qū)動內(nèi)置繼電器JD1、 JD2，
利用繼電器的通斷操縱外圍電路的運轉(zhuǎn)。
如圖3所示，模塊MK為本實用新型，TAa、 TAc為電流傳感器，A、 B、 C為電源輸入端，模塊MK有兩組闊位信號輸入端口IN1和IN2，其中 端口 INl+對應(yīng)于圖2中的端子CT1-1,端口 INl-對應(yīng)于圖2中的端子 CTl-2，端口IN2+對應(yīng)于圖2中的端子CT1-3，端口IN2-對應(yīng)于圖2中的 端子CT1-4，端口0UTl對應(yīng)于圖2中的端子CTl-7，端口0UT2對應(yīng)于圖2 中的端子CT1-8端口 ，端口PR01對應(yīng)于圖2中的端子的CT1-5，端口PR02 對應(yīng)于圖2中的端子CTl-6， INl+和端口IN2+為閥位信號的正極輸入 端，端口INl-和端口IN2-是閥位信號的負(fù)極輸入端，端口0UT1和端口 0UT2 (CT1-8)為輸出信號端口， INl+和INl-接電流傳感器TAa， IN2+ 和IN2-接電流傳感器TAc,端口PR01和端口PR02為保護節(jié)點。DCS-K、 DCS-G分別是DCS控制系統(tǒng)或其他上位機控制系統(tǒng)發(fā)送來的開和關(guān)的 點動指令節(jié)點，電流傳感器TAa、 TAc將分別采集到的三相電機各項參數(shù)信號輸入到模塊MK內(nèi)部的微處理器中，當(dāng)電機正常工作時，模塊MK內(nèi)部的繼電器常閉觸點(端口0UT1、端口0UT2)閉合，當(dāng)閥門完全關(guān)閉或開展到位、或閥門出現(xiàn)嚴(yán)重卡塞現(xiàn)象、或三相電機任意一相斷電等故障、或當(dāng)電機單向運轉(zhuǎn)時間達(dá)到設(shè)定值時，模塊能夠檢測并加以識別，模塊MK內(nèi)置繼電器的常閉觸點斷開，切斷交流接觸器KMO或KMC線圈的控制回路，交流接觸器觸點釋放，電機斷電停止運轉(zhuǎn)；若此時交流接觸器主觸點發(fā)生粘連現(xiàn)象，電機將繼續(xù)運轉(zhuǎn)，模塊檢測到此故障后，將在切斷交流接觸器KMO或KMC線圈的控制回路之后繼續(xù)啟動模塊內(nèi)部的繼電器常開觸點(端口PROl、端口PR02)閉合，使控制電機的電源開關(guān)K1帶電，QF斷開，徹底切斷電機的供電電源。
本實用新型外部沒有任何可調(diào)整的部件，現(xiàn)場安裝調(diào)試方便，一般情況下在現(xiàn)場安裝時只需要斷開原交流接觸器控制線路中的公用點后串入本控制裝置即可。本控制裝置中的輸出信號動作電流值、保護節(jié)點動作電流值、閥門電機保護時間、輸出信號動作后再次動作時間等參數(shù)，均通過外附的手持式編程器設(shè)定。
9
權(quán)利要求1、一種智能定位器控制裝置，其特征在于由信號采集電路、存儲器、保護電路、輸出電路、通訊接口和微處理器組成；信號采集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，存儲器接微處理器相應(yīng)的I/O端口，保護電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，輸出電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，通訊接口接微處理器的通用串口。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在于所述微處理器Ul采用外部晶振Ql，且接于微處理器Ul的XIN和 X0UT引腳上，電容C5接于微處理器U1的XIN引腳和地之間，電容C6 接于微處理器Ul的X0UT引腳和地之間，微處理器Ul的工作電壓為 +5V電壓，所述微處理器Ul采用JC-486。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在 于所述信號采集電路由電容Cl-C4和電阻Rl-R3組成；本實用新型通 過端子CT1-1、 CT1-2和端子CT1-3、 CT1-4同時對兩路閥位信號進(jìn)行 采集，端子CT1-1和端子CT1-3都為采集電路輸入的正極，依次經(jīng)過 電阻R2和電阻R3后接于微處理器Ul的61腳，端子CT1-2和端子 CT1-4都為采集電路輸入的負(fù)極，接地，電容C1、電容C2、電阻R1 并聯(lián)連接，電容C2的正極接端子CT1-1，電容C2的負(fù)極接端子CTl-2， 電容C3的正極接于電阻R2和電阻R3的節(jié)點上，電容C3的負(fù)極接地， 電容C4的正極接微處理器Ul的61腳，電容C4的負(fù)極接地。
4、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在 于所述存儲器由存儲芯片U2和電容C7組成；所述存儲芯片U2采用 93LC56, U2的8腳接接+ 5V，電容C7是濾波電容，存儲芯片U2的 1腳接微處理器Ul的EE-CS腳，存儲芯片U2的2腳接微處理器Ul 的SPI-CLK腳，U2的3腳接微處理器Ul的SPI-OUT腳，存儲芯片U2 的4腳接微處理器Ul的SPI-IN腳。
5、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在 于所述保護電路由繼電器JDK三極管Tl、 二極管D1-D4、電阻R4 組成；微處理器Ul的保護指令輸出端口 Jl、 J2分別接二極管D3的 陽極和二極管D4的陽極，D3的陰極和D4的陰極相接，且節(jié)點經(jīng)電 阻R4后接于三極管Tl的基極上，Tl的發(fā)射極接地，Tl的集電極接 十9V電壓，二極管D1接于繼電器的JD1的l腳和和2腳之間，二極管Dl陽極和繼電器JD1的1腳都接+9V電壓，繼電器JD1的3腳、 4腳分別接端子CTl-5、端子CT1-6，端子CT1-5、端子CT1-6為保護 節(jié)點。
6、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在 于所述輸出電路由繼電器JD2、三極管T2、 二極管D2、電阻R5組成; 微處理器U1的指令輸出端口 44腳與三極管T2的基極之間接電阻R5， 三極管T2的發(fā)射極接地，三極管T2的集電極接繼電器JD2的1腳， 且節(jié)點接二極管Dl陽極，繼電器JD2的3腳、5腳分別接端子CTl-7、 端子CTl-8， 二極管Dl的陰極接繼電器JD2的2腳，且節(jié)點接+9V電 壓，端子CTl-7、 CTl-8為輸出信號節(jié)點。
7、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種智能定位器控制裝置，其特征在 于所述通訊接口為通用串口，端子C0M-VCC接+5V電壓，端子C0M-TXD 經(jīng)過電阻R9后接于微處理器Ul的30腳上，端子C0M-RXD經(jīng)過R10 后接微處理器Ul的31腳上，端子COM-GND接地。
專利摘要本實用新型涉及一種智能定位器控制裝置，它由信號采集電路、存儲器、保護電路、輸出電路、通訊接口和微處理器組成；信號采集電路的輸出接微處理器的相應(yīng)的輸入，存儲器接微處理器的I/O端口，保護電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，輸出電路的輸入接微處理器相應(yīng)的輸出，通訊接口接微處理器的通用串口。本實用新型采用電流傳感器作為信號采集工具，將采集到的信號經(jīng)輸入回路直接輸送到微處理器內(nèi)部，微處理器根據(jù)電動閥門中電機電流的變化，分析和判斷閥門以及電機的工作運行狀態(tài)，并根據(jù)這一狀態(tài)發(fā)出控制指令，驅(qū)動內(nèi)置繼電器常閉觸點的通斷控制外部系統(tǒng)的狀態(tài)，從而操縱閥門的動作，使閥門達(dá)到理想運行狀態(tài)。
文檔編號H02H7/08GK201435009SQ200920103448
公開日2010年3月31日 申請日期2009年6月26日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月26日
發(fā)明者徐志斌, 支樹龍, 王新國, 甄麗坤, 荊少華, 裴建峰 申請人:河北申科電子股份有限公司