專利名稱：現(xiàn)場總線閥門控制器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及總線閥門控制器，尤其涉及一種通過遠程方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場閥門開、關(guān)狀態(tài)的通訊及控制的現(xiàn)場總線閥門控制器。
背景技術(shù)：
由于危險的化學(xué)品或氣體的泄露，許多工藝過程，尤其是化學(xué)或油/氣工業(yè)中的工藝過程的操作都涉及到內(nèi)在的風險。這些工業(yè)現(xiàn)場涉及到最終控制元件，如緊急切斷閥、緊急排空閥、緊急隔離閥、關(guān)鍵的開/關(guān)閥等。這些閥門要求靜止在某一位置，只有緊急情況出現(xiàn)時，才需要可靠地動作。然而，現(xiàn)有的人為方式開閉閥門的狀況這樣可能會產(chǎn)生危險的情況，導(dǎo)致爆炸、火災(zāi)、或者致命的化學(xué)品和氣體泄放到環(huán)境中去。為了確保這些安全系統(tǒng)必備的可靠性和可利用性，必須采用一種自動化的可靠方式來進行操控。申請日2001年7月31日，專利號ZL 01248916中國實用新型專利《閥門控制器》公開了一種閥門控制器，特別適于燃氣氣源的控制。它包括控制盒，在控制盒上置有定時器，在控制盒內(nèi)置有控制電路，電機的軸端與減速器的輸入軸連接，減速器的輸出軸與閥門連接，在減速器的殼體上設(shè)置限位行程開關(guān)。這種閥門控制器，平時閥門處于關(guān)閉狀態(tài)，當啟動定時器時，閥門開啟，限位行程開關(guān)限定極限行程位置，當定時器定時結(jié)束時，閥門關(guān)閉于最大行程位置。具有使用方便，安全可靠等優(yōu)點。但該閥門控制器自動化程度低、可靠性能不夠的局面。

發(fā)明內(nèi)容
本實用新型所要解決的技術(shù)問題是針對上述不足，提供自動化程度高、可靠性能好的現(xiàn)場總線閥門控制器。實現(xiàn)通過遠程方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場閥門開、關(guān)狀態(tài)的通訊及控制。QDF系列控制器及回訊器電路結(jié)合先進的微處理技術(shù)，高集成IC芯片以及長壽命功率輸出器件，接收來自現(xiàn)場電磁閥的反饋信號和通過PROFIBUS-DP總線接收來自上位PC機的調(diào)節(jié)信號，輸出“開”和“關(guān)”信號，實現(xiàn)對閥門開關(guān)的控制與調(diào)節(jié)。能可靠、穩(wěn)定、精確地控制閥門等調(diào)節(jié)結(jié)構(gòu)。可廣泛應(yīng)用于發(fā)電、冶金、石油、化工等領(lǐng)域。
本實用新型解決上述技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案為現(xiàn)場總線閥門控制器，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、回訊信號輸入電路、控制信號輸出電路；采取的技術(shù)措施包括通訊協(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LED指示電壓檢測電路；回訊信號輸入電路和控制信號輸出電路連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(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。
具體的技術(shù)措施還包括通訊協(xié)議芯片電路為LSPM2；通訊接口電路包括專用芯片MAX485；回訊信號輸入電路包括光藕TP521；控制信號輸出電路包括三極管S9013；復(fù)位電路為專用芯片MAX810；；協(xié)議芯片經(jīng)通訊接口電路接收到來自計算機的控制信號，通過控制控制信號輸出電路來控制電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的開關(guān)，并經(jīng)回訊信號輸入電路查詢電動閥門、氣動閥門的狀態(tài)，通過通訊接口電路將其狀態(tài)回饋到計算機。
協(xié)議芯片的2、3、4號管腳接通訊接口電路專用芯片MAX485的1、4、3號管腳，協(xié)議芯片的6、7號管腳通過電阻R22接RS485總線上，所述協(xié)議芯片的3號腳為控制管腳；RS485所得到的輸入信號通過協(xié)議芯片得到高低電平信號，并通過協(xié)議芯片的4號管腳來傳遞給協(xié)議芯片內(nèi)部寄存器。
回訊信號輸入電路為光電藕合器的輸入端通過電阻R18接信號的輸入，光電藕合器的輸出端接所述協(xié)議芯片的16號管腳，引腳上高低電平狀態(tài)能保存到芯片內(nèi)部寄存器內(nèi)。
控制信號輸出電路為所述協(xié)議芯片的PA0口接光電藕合器U4的輸入管腳上，光藕U4的輸出管腳通過二極管D4接三極管T1的基極，經(jīng)三極管T1將信號放大，驅(qū)動控制繼電器控制輸出。
通訊接口電路提供接口與外部RS485總線相連，總線端口處跨接有終端電阻。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的電路部分可分為三大模塊通訊部分、控制部分、回訊部分。采用的通訊協(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LED指示電壓檢測電路；回訊信號輸入電路和控制信號輸出電路連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(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。通訊采用LSPM2這一專用協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，配合相應(yīng)的GSD文件可以方便的掛接在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中?？刂撇糠植捎肔SPM2的輸出口線的狀態(tài)變化來實現(xiàn)，閥門關(guān)閉時口線輸出狀態(tài)為低，當接到PC機下達的打開命令，口線狀態(tài)從低變?yōu)楦?，通過三極管放大信號能量驅(qū)動電磁繼電器動作，使外部常開節(jié)點變?yōu)殚]合，閥門電源導(dǎo)通，使閥門處于開啟狀態(tài)。同時閥門導(dǎo)通帶動閥門回訊電磁繼電器從常開變?yōu)殚]合，經(jīng)回訊器采集得到的信號，通過光電隔離后送入LSPM2的輸入口線。再通過PROFIBUS-DP總線傳到PC機，使閥門狀態(tài)得到實時反映。


圖1是本實用新型實施例的電路框圖；圖2是圖1的電路原理圖；圖3是圖1、圖2中回訊信號輸入電路的原理圖示意圖；圖4是圖1、圖2中控制信號輸出信號的原理示意圖；圖5是圖1、圖2中通訊接口電路的原理圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步詳細描述。
如圖1所示，圖1是本實用新型實施例的電路框圖，現(xiàn)場總線閥門控制器，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、回訊信號輸入電路、控制信號輸出電路；采取的技術(shù)措施包括通訊協(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LED指示電壓檢測電路；回訊信號輸入電路和控制信號輸出電路連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(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。通訊接口電路提供接口與外部RS485總線相連，總線端口處跨接有終端電阻。
如圖2所示，圖2是圖1的電路原理圖，通訊協(xié)議芯片電路包括LSPM2；回訊信號輸入電路包括光藕合器件TP521；控制信號輸出電路包括光藕合器件TP521，三極管S9013，二極管1N4001；通訊接口電路包括專用芯片MAX485；復(fù)位電路包括專用芯片MAX810；協(xié)議芯片接收計算機的通過通訊接口電路傳遞的控制閥門開合的信號，根據(jù)相應(yīng)的通過控制信號輸出電路驅(qū)動繼電器來控制閥門開合，回訊信號采集閥門信號傳送給協(xié)議芯片，然后通過通訊接口電路反饋到計算機。
如圖3所示，圖3是圖1、圖2中回訊信號輸入電路的原理圖示意圖，回訊信號輸入電路包含型號為TLP521的光藕合器和電阻R18、R24，輸入信號通過電阻R18輸入到光藕合器的輸入端，經(jīng)TLP521隔離后輸出信號到協(xié)議芯片的16號腳；當外部輸入信號為高電平時，光藕導(dǎo)通，輸出信號Signal1為高電平，當外部輸入信號為低電平時，光藕為阻斷狀態(tài)，輸出信號Signal1受下拉電阻R24影響，電平為低，輸入信號和輸出信號狀態(tài)同步，完成回訊信號輸入。
如圖4所示，圖4是圖1、圖2中控制信號輸出信號的原理示意圖，控制信號輸出電路包含光藕合器TLP521，二極管1N4004，三極管S9013，電阻R20，電阻R16，電容C8；控制信號CON1輸入到光耦合器，當信號為高電平時，光藕合器導(dǎo)通，二極管D4的輸入為高，二極管導(dǎo)通，三極管基極為高，三極管導(dǎo)通，繼電器線圈得電吸合，外部閥門控制電機得電，驅(qū)動閥門打開；當信號為低電平時，光耦合器阻斷，三極管基極為低，繼電器線圈無電，外部閥門控制電機失電，閥門關(guān)閉。二極管D3提供阻尼作用，吸收繼電器反電動勢。
如圖5所示，圖5是圖1、圖2中通訊接口電路的原理圖，通訊接口電路包括MAX485，電阻R5、R14、R22；MAX485通過RXD、TXD、RTS與協(xié)議芯片相連，6號、7號管腳通過電阻R22與RS485總線相連，終端電阻R14跨接在RS485總線上，當協(xié)議芯片需要反送數(shù)據(jù)時，此時RTS為高電平，使MAX485處于發(fā)送狀態(tài)，信號狀態(tài)通過TXD傳遞給MAX485，經(jīng)電平轉(zhuǎn)換反映到RS485總線上，發(fā)送完后RTS回復(fù)到低電平狀態(tài)。當外部有信號輸入時，通過RS485進行電平轉(zhuǎn)換，通過RXD管腳傳遞到協(xié)議芯片，完成通訊信號得傳輸。
通訊采用LSPM2這一專用協(xié)議轉(zhuǎn)換芯片，配合相應(yīng)的GSD文件可以方便的掛接在PROFIBUS-DP網(wǎng)絡(luò)中?？刂撇糠植捎肔SPM2的輸出口線的狀態(tài)變化來實現(xiàn)，閥門關(guān)閉時口線輸出狀態(tài)為低，當接到PC機下達的打開命令，口線狀態(tài)從低變?yōu)楦撸ㄟ^三極管放大信號能量驅(qū)動電磁繼電器動作，使外部常開節(jié)點變?yōu)殚]合，閥門電源導(dǎo)通，使閥門處于開啟狀態(tài)。同時閥門導(dǎo)通帶動閥門回訊電磁繼電器從常開變?yōu)殚]合，經(jīng)回訊器采集得到的信號，通過光電隔離后送入LSPM2的輸入口線。再通過PROFIBUS-DP總線傳到PC機，使閥門狀態(tài)得到實時反映。
雖然本實用新型已通過參考優(yōu)選的實施例進行了圖示和描述，但是，本專業(yè)普通技術(shù)人員應(yīng)當了解，在權(quán)利要求書的范圍內(nèi)，可作形式和細節(jié)上的各種各樣變化。
權(quán)利要求1.現(xiàn)場總線閥門控制器，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、回訊信號輸入電路、控制信號輸出電路；其特征是所述的通訊協(xié)議芯片電路包括含有微控制器電路的協(xié)議芯片；所述的電源電路還連接并提供電源至檢測LED指示電壓檢測電路；所述的回訊信號輸入電路和控制信號輸出電路連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(gòu)；所述的通訊協(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；所述的通訊接口電路連接到所述的通訊協(xié)議芯片電路并連接到兩路RS485總線。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線閥門控制器，其特征是所述的通訊協(xié)議芯片電路為LSPM2；所述的通訊接口電路包括專用芯片MAX485；所述的回訊信號輸入電路包括光藕TP521；所述的控制信號輸出電路包括三極管S9013；所述的復(fù)位電路為專用芯片MAX810；；所述的協(xié)議芯片經(jīng)所述的通訊接口電路接收到來自計算機的控制信號，通過控制所述的控制信號輸出電路來控制電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(gòu)的開關(guān)，并經(jīng)所述的回訊信號輸入電路查詢所述的電動閥門、氣動閥門的狀態(tài)，通過通訊接口電路將其狀態(tài)回饋到計算機。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的現(xiàn)場總線閥門控制器，其特征是所述的協(xié)議芯片的2、3、4號管腳接所述的通訊接口電路專用芯片MAX485的1、4、3號管腳，所述的協(xié)議芯片的6、7號管腳通過電阻R22接RS485總線上，所述協(xié)議芯片的3號腳為控制管腳；所述的RS485所得到的輸入信號通過所述的協(xié)議芯片得到高低電平信號，并通過所述的協(xié)議芯片的4號管腳來傳遞給協(xié)議芯片內(nèi)部寄存器。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場總線閥門控制器，其特征是所述的回訊信號輸入電路為光電藕合器的輸入端通過電阻R18接信號的輸入，光電藕合器的輸出端接所述協(xié)議芯片的16號管腳，引腳上高低電平狀態(tài)能保存到芯片內(nèi)部寄存器內(nèi)。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的現(xiàn)場總線閥門控制器，其特征是所述的控制信號輸出電路為所述協(xié)議芯片的PAO口接光電藕合器U4的輸入管腳上，光藕U4的輸出管腳通過二極管D4接三極管T1的基極，經(jīng)三極管T1將信號放大，驅(qū)動控制繼電器控制輸出。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的現(xiàn)場總線閥門控制器，其特征是所述的通訊接口電路提供接口與外部RS485總線相連，總線端口處跨接有終端電阻。
專利摘要本實用新型公開了現(xiàn)場總線閥門控制器，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、回訊信號輸入電路、控制信號輸出電路；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LED指示電壓檢測電路；回訊信號輸入電路和控制信號輸出電路連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的協(xié)議芯片，并還連接具有對應(yīng)輸入接口和輸出接口的電動閥門、氣動閥門電動執(zhí)行機構(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。其自動化程度高、可靠性能好；實現(xiàn)通過遠程方式來監(jiān)控工業(yè)現(xiàn)場閥門開、關(guān)狀態(tài)的通訊及控制。
文檔編號H01H47/22GK2872756SQ20052013457
公開日2007年2月21日 申請日期2005年12月31日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月31日
發(fā)明者鮑吉龍, 曹寧, 葉平, 趙洪霞, 陳瑩, 徐達文 申請人:寧波工程學(xué)院