一种开度阀控制模块及操作方法技术

本发明专利技术公开了一种开度阀控制模块，包括采集开度阀状态的开度采集单元、将采集的开度阀状态转换为开度值的开度转换单元、根据得到的开度值及上位机发送的指令进行开度阀控制的开度控制单元，开度控制单元控制开度阀的开度，上位机与开度控制单元之间通过CAN总线进行通信，所述开度控制单元包括选择IP地址的物理开关，CAN数据帧的标准帧ID根据物理开关选择的IP地址进行改变。控制板支持模块化组合使用，各模块的IP地址各不相同，通过物理开关进行设置，然后基于CAN通信协议的不同，从而实现了可扩展。

【技术实现步骤摘要】
一种开度阀控制模块及操作方法
本专利技术涉及一种阀门控制，具体是涉及一种开度阀控制模块及其操作方法。
技术介绍
当今社会，工业发展迅速，阀门作为工业管网系统的组成部分，扮演着十分重要的角色，而阀门控制系统作为阀门的核心，更是朝着小型化、智能化方向发展。但是传统的阀门控制系统存在以下问题：1、采用PLC控制阀门，导致成本较大；2、在控制多路阀门时，由于通道数过多导致PCB控制板体积过大，对安装与安全方面造成一定的困扰，且在一定程度上也增加了成本；3、控制板通用性较差，很难实现扩展性以控制更多的阀门；4、控制精度较差，且故障难以检测与排查；5、阀门运行状态只能通过现场进行查看，浪费时间与人力。现有技术中，如专利CN105508694A公开了一种电动阀门开度控制系统及方法，该专利采用PLC控制阀门，相对于单片机，采用PLC控制会增加成本，并且后期改进难；以及如专利CN104075011A公开了一种管道阀门开度闭环反馈控制系统及控制方法，该专利通过超声波角度测量机构在控制精度上有所改善，但是其可扩展性较差，通用性也不高；又如专利CN105972284A公开了一种管道阀门控制系统和方法，虽然具有多种操作方式，可工作于现场或远程控制方式，但是阀门状态只能通过现场进行查看，也没有提及开度显示方式，在人机交互方面也还有待改善。
技术实现思路
专利技术目的：针对以上缺点，本专利技术提供一种具有多种控制方式的、可扩展式的开度阀控制模块。本专利技术还提供上述开度阀控制模块的操作方法。技术方案：为解决上述问题，本专利技术采用一种开度阀控制模块，采集开度阀阀门状态的开度采集单元、将采集的开度阀阀门状态转换为开度值的开度转换单元、根据得到的开度值及上位机发送的指令进行开度阀控制的开度控制单元，开度控制单元控制开度阀阀门的开度，上位机与开度控制单元之间通过CAN总线进行通信，所述开度控制单元包括选择IP地址的物理开关，CAN数据帧的标准帧ID根据物理开关选择的IP地址进行改变。进一步的，所述开度采集单元包括4-20mA电流采集电路，所述4-20mA电流采集电路采集阀门传感器反馈的4-20mA模拟电流，并将采集的4-20mA模拟电流转换为电压输出。进一步的，所述4-20mA电流采集电路包括第一电阻RS1、第二电阻RS5、第三电阻RS9、第四电阻RS13、第五电阻RA1、第六电阻RA5、瞬态抑制二极管TVS1、自恢复保险丝FU2以及若干滤波电容，电流输入端分别与第一电阻RS1、自恢复保险丝FU2的一端以及瞬态抑制二极管TVS1的负极连接，第一电阻RS1的另一端与自恢复保险丝FU2的另一端、第二电阻RS5的一端连接，第二电阻RS5另一端与第三电阻RS9和第四电阻RS13的一端连接，第四电阻RS13另一端与第五电阻RA1一端连接，第五电阻RA1另一端与第六电阻RA5一端连接，第六电阻RA5另一端与输出端连接，瞬态抑制二极管TVS1的正极和第三电阻RS9的另一端接地，每个公共端连接一个滤波电容。进一步的，所述开度转换单元包括第一单片机、4-20mA电流输出电路，所述第一单片机接收4-20mA电流采集电路转换的电压，然后将电压转化得到开度阀阀门的开度值，并将开度值输出显示；所述4-20mA电流输出电路将第一单片机接收的电压转换为4-20mA电流输出。进一步的，所述4-20mA电流输出电路包括DAC7512芯片、RC滤波电路、XTR111芯片，所述第一单片机接收的电压经SPI总线传输给DAC7512芯片，DAC7512芯片输出后经过RC滤波电路，然后进入XTR111芯片处理，最后经电路转换输出4-20mA电流。进一步的，所述开度控制单元包括第二单片机和复杂可编程逻辑器件CPLD，所述第二单片机通过USART接收第一单片机传输的开度值，第二单片机控制CPLD对开度阀阀门的开度进行控制，CPLD将众多的收发器和锁存器集成在芯片内部，通过输入输出引脚直接控制外围器件。进一步的，所述开度控制单元包括两块隔离型CAN收发器，所述两块CAN收发器独立工作，能同时对应两台上位机，避免因其中一块CAN通信部分发生故障导致整个控制系统处于瘫痪，提高了工作效率。进一步的，所述开度控制单元包括控制模式切换端子，所述控制模式切换端子包括公共端子、mode1端子和mode2端子；当mode1端子与公共端端子连接、mode2端子不与公共端端子连接时，控制模式为本地控制；当mode1端子不与公共端端子连接、mode2端子与公共端端子连接时，控制模式为模拟控制；当mode1端子和mode2端子均与公共端端子连接时，控制模式为远程控制；同时各模式兼具急停、消除故障报警、输出灯测试功能。本专利技术提供的上述开度阀控制模块的操作方法，包括以下步骤：(1)选择控制模式；(2)选择需要控制的阀门；(3)选择控制功能，得到阀门预期开度值；(4)采集阀门的当前开度值；(5)判断阀门当前开度值与预期开度值的差值是否在误差范围内：若差值在误差范围内，则阀门不动作；若差值不在误差范围内，则进行下一步操作；(6)判断当前开度值是否小于预期开度值；若当前开度值小于预期开度值，则进行开阀操作；若当前开度值大于预期开度值，则进行关阀操作；(7)采集阀门开关动作的当前开度时间；(8)判断当前开度时间是否大于预期开度时间；若当前开度时间在给定的预期开度时间范围内时，采集阀门的当前开度值，并进行下一步操作；若当前开度时间大于给定的预期开度时间，则系统判断阀门发生故障；(9)判断阀门当前开度值与预期开度值的差值是否在误差范围内：若差值不在误差范围内，则返回步骤(6)；若差值在误差范围内，则系统正常，结束阀门动作。进一步的，步骤(1)中所述控制模式包括本地控制、模拟控制和远程控制，所述本地控制通过开度阀控制模块上的按键对开度阀控制模块进行控制，所述模拟控制通过模拟调试板对开度阀控制模块进行控制，所述远程控制通过上位机发送指令对开度阀控制模块进行控制。有益效果：本专利技术相对于现有技术，其显著优点是控制板支持模块化组合使用，各模块的IP地址各不相同，通过物理开关进行设置，然后基于CAN通信协议的不同，从而实现了可扩展。此外，该控制模块可支持多种控制方式，同时采用了一片CPLD代替了传统的众多逻辑驱动芯片，使得控制板体积降低，减小了成本。附图说明图1是为本专利技术开度阀控制模块的闭环控制系统结构示意图；图2是本专利技术开度阀控制模块硬件框图；图3是本专利技术开度阀控制模块中4-20mA电流采集电路的电路图；图4是本专利技术开度阀控制模块中4-20mA电流输出电路的电路图；图5是本专利技术开度阀控制模块中可扩展式CAN网络拓扑图；图6是本专利技术开度阀控制模块中CPLD内部结构图；图7是本专利技术开度阀控制模块的操作方法流程图。具体实施方式本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种开度阀控制模块，包括采集开度阀阀门状态的开度采集单元、将采集的开度阀阀门状态转换为开度值的开度转换单元、根据得到的开度值及上位机发送的指令进行开度阀控制的开度控制单元，开度控制单元控制开度阀阀门的开度，其特征在于，上位机与开度控制单元之间通过CAN总线进行通信，所述开度控制单元包括选择IP地址的物理开关，CAN数据帧的标准帧ID根据物理开关选择的IP地址进行改变。/n

【技术特征摘要】
1.一种开度阀控制模块，包括采集开度阀阀门状态的开度采集单元、将采集的开度阀阀门状态转换为开度值的开度转换单元、根据得到的开度值及上位机发送的指令进行开度阀控制的开度控制单元，开度控制单元控制开度阀阀门的开度，其特征在于，上位机与开度控制单元之间通过CAN总线进行通信，所述开度控制单元包括选择IP地址的物理开关，CAN数据帧的标准帧ID根据物理开关选择的IP地址进行改变。


2.根据权利要求1所述的开度阀控制模块，其特征在于，所述开度采集单元包括4-20mA电流采集电路，所述4-20mA电流采集电路采集阀门传感器反馈的4-20mA模拟电流，并将采集的4-20mA模拟电流转换为电压输出。


3.根据权利要求2所述的开度阀控制模块，其特征在于，所述4-20mA电流采集电路包括第一电阻RS1、第二电阻RS5、第三电阻RS9、第四电阻RS13、第五电阻RA1、第六电阻RA5、瞬态抑制二极管TVS1、自恢复保险丝FU2以及若干滤波电容，电流输入端分别与第一电阻RS1、自恢复保险丝FU2的一端以及瞬态抑制二极管TVS1的负极连接，第一电阻RS1的另一端与自恢复保险丝FU2的另一端、第二电阻RS5的一端连接，第二电阻RS5另一端与第三电阻RS9和第四电阻RS13的一端连接，第四电阻RS13另一端与第五电阻RA1一端连接，第五电阻RA1另一端与第六电阻RA5一端连接，第六电阻RA5另一端与输出端连接，瞬态抑制二极管TVS1的正极和第三电阻RS9的另一端接地，每个公共端连接一个滤波电容。


4.根据权利要求1所述的开度阀控制模块，其特征在于，所述开度转换单元包括第一单片机、4-20mA电流输出电路，所述第一单片机接收4-20mA电流采集电路转换的电压，然后将电压转化得到开度阀阀门的开度值，并将开度值输出显示；所述4-20mA电流输出电路将第一单片机接收的电压转换为4-20mA电流输出。


5.根据权利要求4所述的开度阀控制模块，其特征在于，所述4-20mA电流输出电路包括DAC7512芯片、RC滤波电路、XTR111芯片，所述第一单片机接收的电压经SPI总线传输给DAC7512芯片，DAC7512芯片输出后经过RC滤波电路，然后进入XTR111芯片处理，最后经电路转换输出4-20mA电流。


6.根据权利要求1所述的开度阀控制模块，其特征在于，所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐炜，李有创，李忠国，陈远，顾金凤，
申请(专利权)人：江苏科技大学，
类型：发明
国别省市：江苏;32