一种自动针阀控制器制造技术

本发明专利技术公开了一种自动针阀控制器，包括主控板与人机交互模块，主控板功能包括：采集现场数据、解算控制算法以及输出控制状态，人机交互模块用于显示现场仪表数据与设置现场参数，主控板与人机交互模块使用Modbus TCP协议通讯；人机交互模块的操作系统架构采用uCOS II嵌入式操作系统架构，人机交互模块设有Modbus控制器寄存器和Modbus数据寄存器；主控板设有外接接口、液晶屏和键盘，外接接口采集现场仪表数据，液晶和键盘读写Modbus控制器寄存器和显示实时Modbus数据寄存器的数据；控制器有生产实时监控和远程开关井控制功能，通过不同控制策略控制针阀的自动开度。设计开放平台，具备兼容性、人机交互、低功耗和抗干扰性能，实现生产实时监控和远程自动开关井控制功能。

An automatic needle valve controller

【技术实现步骤摘要】
一种自动针阀控制器
本专利技术涉及控制器领域，具体指的是一种自动针阀控制器。
技术介绍
针阀是一种微调阀，可以实现细微精度调节通过阀门的流量和压力，一般使用最多的是电子针阀，即通过电子控制调节针阀的开度和阀门的打开与关闭动作，电子针阀不仅方便自动调节而且比人工调节的精度高，故此针阀常用于一些需要精细调节的行业，比如、天然气、石油和精密设备等方面。天然气和石油疏导管或井口需要设置阀门来调节通过的流量和实现管内石油和天然气的截流，针阀因为它精密的调节精度和可自动化性能而广泛被应用于天然气和石油疏导管或井口的阀门。然而现在的实现针阀自动调节的针阀控制器有的不具备兼容性，低功耗较大，抗干扰性能较弱，而且没有人机交互功能，不是实时监控生产中和运输中管口的压力、流量、温度等信息，缺乏远程控制功能。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种自动针阀控制器，同时具备兼容性、人机交互、低功耗和抗干扰性能，而且实现生产实时监控和远程自动开关井控制功能。为实现上述技术目的，本专利技术提供的技术方案是：一种自动针阀控制器，包括主控板与人机交互模块，主控板的功能包括：采集现场数据、解算控制算法以及输出控制状态，人机交互模块用于现场仪表数据的显示与参数的现场设置，主控板与人机交互模块使用ModbusTCP协议通讯；人机交互模块的操作系统架构采用uCOSII嵌入式操作系统架构，人机交互模块设有Modbus控制器寄存器和Modbus数据寄存器，Modbus控制器寄存器为读写模式，Modbus数据寄存器为只读模式；主控板设有外接接口、液晶屏和键盘，外接接口用于采集现场仪表数据，液晶和键盘用于读写Modbus控制器寄存器和显示实时Modbus数据寄存器数据；控制器具有生产实时监控和远程自动开关井控制功能，通过不同控制策略实现对针阀的自动开度控制。本专利技术的有益效果是：设计开放平台，具备兼容性、人机交互、低功耗和抗干扰性能，实现生产实时监控和远程自动开关井控制功能。进一步优化为，生产实时监控功能包括实时采集油压、套压和管压，天然气井口温度、压力、瞬时流量和累积流量，紧急截断阀状态，通过ModbusTCP协议上传采集数据；远程自动开关井控制功能包括：手动控制节流阀调节阀门的开度变化，手动控制紧急截断阀的开启与关断，设置定压、定时和定流量的自动开度控制，超压自动紧急截断阀的关井控制，通过液晶屏与键盘实现控制参数的井场本地设置。采用上述技术方案，实现生产实时监控和远程自动开关井。进一步优化为，外接接口为RS-485接口，同时支持4-20mA接口。采用上述技术方案，RS-485接口用于采集现场仪表数据，多种接口方便采集现场仪表的数据。进一步优化为，控制策略包括定时开关井和定压开关井。采用上述技术方案，通过不同控制策略实现对针阀开度的自动控制，包括定时，定压和定流量。进一步优化为，控制寄存器与数据寄存器的分区管理。采用上述技术方案，控制寄存器与数据寄存器的分区管理，提高了软件可靠性与可扩展性。进一步优化为，自动针阀控制器设有电气兼容性和软件兼容性。采用上述技术方案，电气兼容性实现兼容井场12/24V供电系统，具备低功耗电源管理功能；软件兼容性实现兼容站控PKS点表地址，无需更改站控解析软件，实现无缝接入已有系统。进一步优化为，液晶屏采用采用480×272彩色点阵触摸屏。采用上述技术方案，人机界面友好，方便进行参数设置，能够实时观测控制器状态参数与采集数据。进一步优化为，主控板的电源模块为专用EMC电源模块。采用上述技术方案，通过研制专用EMC电源模块，创新性彻底解决了针阀电机对控制器微弱信号的干扰，可在井场进行推广应用。附图说明图1为本实施例控制寄存器与数据寄存器软件架构示意图；具体实施方式以下结合附图对本专利技术进行详细说明。需提前说明的是，本申请中的上、下、左、右与说明书附图中的上、下、左、右方位词一致。一种自动针阀控制器，一种自动针阀控制器，包括主控板与人机交互模块，主控板的功能包括：采集现场数据、解算控制算法以及输出控制状态，人机交互模块用于现场仪表数据的显示与参数的现场设置，主控板与人机交互模块使用ModbusTCP协议通讯；人机交互模块的操作系统架构采用uCOSII嵌入式操作系统架构，人机交互模块设有Modbus控制器寄存器和Modbus数据寄存器，Modbus控制器寄存器为读写模式，Modbus数据寄存器为只读模式；主控板设有外接接口、液晶屏和键盘，外接接口用于采集现场仪表数据，液晶和键盘用于读写Modbus控制器寄存器和显示实时Modbus数据寄存器数据；控制器具有生产实时监控和远程自动开关井控制功能，通过不同控制策略实现对针阀的自动开度控制。自动针阀控制器分为“生产实时监控”与“远程自动开关井控制”两个功能模块。其中生产实时监控模块的功能包括：采集油压、套压和管压实时数据，井口天然气温度、压力，瞬时流量和累积流量数据，紧急截断阀状态，通过ModbusTCP协议上传站控采集系统；远程自动开关井控制模块的功能包括：通过ModbusTCP协议，实现远程手动控制节流阀调节阀门的开度变化、远程手动控制紧急截断阀的开启与关断、远程设置定压、定时和定流量的自动开度控制，以及超压自动紧急截断阀的关井控制，同时可以通过控制器自带的液晶屏与按键，实现控制参数的井场本地设置。外接接口为RS-485接口，同时支持4-20mA接口，RS-485接口用于采集现场仪表数据，采集的现场仪表数据存储于Modbus内存区，多种接口方便采集现场仪表的数据。通过不同控制策略实现对针阀的自动开度控制，包括定时，定压和定流量。以下对本专利技术的控制策略进行说明：①定时开关井：通过键盘输入开井时间和关井时间；当目前控制状态为定时模式时，执行开井动作，延时开井时间后，再次执行关井动作，延时开井时间后，再次执行开井动作，并以此循环。当更新了开关井时间后，下一个循环才有效。②定压开关井：控制器动作：通过键盘定压开井值和定压关井值；当目前控制状态为定压模式时，监控油压值，当油压值为定压开井值时，执行开井动作；当油压值为定压关井值时，执行关井动作。当更新了开关井压力值后，实时有效。如图1所示，控制寄存器与数据寄存器的分区管理，控制寄存器与数据寄存器的分区管理，提高了软件可靠性与可扩展性。Modbus控制寄存器的信号电流为4-20mA，其一，站控组态通过ModbusTCP协议将控制字写入Modbus控制寄存器，同时，站控组态通过ModbusTCP协议读取Modbus控制寄存器内的控制字从而实现对针阀的开度控制；其二，使用键盘和液晶屏将控制字符通过MCU写入Modbus控制寄存器，Modbus控制寄存器根据写入的控制字符通过RS-485接口实现紧急截断阀的开关控制。如下表1所示为Modbus控制寄存器地址列表。对于Modbus数据寄存器，其一，现场仪本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种自动针阀控制器，其特征在于：包括主控板与人机交互模块，所述主控板的功能包括：采集现场数据、解算控制算法以及输出控制状态，所述人机交互模块用于现场仪表数据的显示与参数的现场设置，所述主控板与所述人机交互模块使用Modbus TCP协议通讯；所述人机交互模块的操作系统架构采用uCOS II嵌入式操作系统架构，所述人机交互模块设有Modbus控制器寄存器和Modbus数据寄存器，所述Modbus控制器寄存器为读写模式，所述Modbus数据寄存器为只读模式；所述主控板设有外接接口、液晶屏和键盘，所述外接接口用于采集现场仪表数据，所述液晶和所述键盘用于读写所述Modbus控制器寄存器和显示实时Modbus数据寄存器数据；所述控制器具有生产实时监控和远程自动开关井控制功能，通过不同控制策略实现对针阀的自动开度控制。/n

【技术特征摘要】
1.一种自动针阀控制器，其特征在于：包括主控板与人机交互模块，所述主控板的功能包括：采集现场数据、解算控制算法以及输出控制状态，所述人机交互模块用于现场仪表数据的显示与参数的现场设置，所述主控板与所述人机交互模块使用ModbusTCP协议通讯；所述人机交互模块的操作系统架构采用uCOSII嵌入式操作系统架构，所述人机交互模块设有Modbus控制器寄存器和Modbus数据寄存器，所述Modbus控制器寄存器为读写模式，所述Modbus数据寄存器为只读模式；所述主控板设有外接接口、液晶屏和键盘，所述外接接口用于采集现场仪表数据，所述液晶和所述键盘用于读写所述Modbus控制器寄存器和显示实时Modbus数据寄存器数据；所述控制器具有生产实时监控和远程自动开关井控制功能，通过不同控制策略实现对针阀的自动开度控制。


2.根据权利要求1所述一种自动针阀控制器，其特征在于：所述生产实时监控功能包括实时采集油压、套压和管压，天然气井口温度、压力、瞬时流量和累积流量，紧急截断阀状态，通过ModbusTCP协议上传采集数据；所述远...

【专利技术属性】
技术研发人员：李逸飞，
申请(专利权)人：西安古鲸电子技术有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61