一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，包括n個電子液壓閥單元和系統(tǒng)控制平臺；電子液壓閥單元包括執(zhí)行裝置和控制裝置，執(zhí)行裝置包括電機、液壓泵、雙液控單向閥、液壓缸、溢流閥油箱；控制裝置包括控制芯片，在控制芯片上連接有電機控制電路、電機電流檢測電路、壓力測量信號電路、和RS-485總線接口；n個電子液壓閥單元通過RS-458總線接口連接在RS-485總線的輸出端上，系統(tǒng)控制平臺連接在RS-485總線的輸入端上。本發(fā)明提供的遙控系統(tǒng)，采用了現(xiàn)場總線技術(shù)，可省去所有的油路管，取而代之的是一根光纖，或是通信電纜將所有的閥門連接起來，通過操作臺直接對閥門進(jìn)行遙控，節(jié)省了銅材、節(jié)約了空間。
【專利說明】一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種船用閥門的遙控裝置，尤其涉及一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002]閥門遙控系統(tǒng)是船舶自動的一個重要組成部分，對油船、化學(xué)品船這類的船，閥門遙控系統(tǒng)至關(guān)重要。傳統(tǒng)的閥門遙控系統(tǒng)一般采用電動、氣動和液動驅(qū)動三種控制方式，大型民用船舶普遍采用液壓驅(qū)動。船舶使用這種液壓控制的閥門除了會遇到閥門本身的缺陷(體積大，使用、安裝、維護(hù)困難)外，另外由于是采用油壓來控制閥門，控制信號首先要通過電磁閥控制油路，然后油通過油路管作用于閥門，從而實現(xiàn)對閥門的開啟、關(guān)閉，以及調(diào)節(jié)控制。由于每個閥門須兩根由銅管制成的油路管，故使得這種閥門控制方法既浪費銅材，又增加了船體自身的重量，還占據(jù)了有限的船體空間。
[0003]如果采用電動驅(qū)動的方式，由于是一對一的形式，每只電動閥門仍至少需要兩根線，這樣整個船舶都布滿了電線，一方面不安全，另一方面不便于檢修。
[0004]對于一些油船或化學(xué)品船，由于安全的要求，電纜線是不允許下到船艙內(nèi)的，因此不得不采用液壓驅(qū)動的方式。如附圖1所示為基于液壓驅(qū)動的閥門遙控裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。操作人員在系統(tǒng)控制臺上對η臺液壓執(zhí)行器發(fā)出控制信號，控制電磁閥柜中的相應(yīng)電磁閥，液壓動力單元中具有一定壓力的油通過該電磁閥，經(jīng)過油路輸送給對應(yīng)的液壓執(zhí)行器，最終操縱對應(yīng)的閥門動作。圖中系統(tǒng)控制臺、電磁閥柜、液壓動力單元布置在船上的非危險區(qū)域，且彼此之間的距離較近；而液壓執(zhí)行器安裝在液壓閥門上，液壓執(zhí)行器與電磁閥柜通過長距離的液壓管路連接。
[0005]但這種液壓驅(qū)動方式的缺陷是非常明顯的。正由于傳統(tǒng)的閥門遙控系統(tǒng)具有以上缺陷，目前國內(nèi)外的船舶制造商開始考慮尋找新的方式，基于現(xiàn)場總線(Field ControlSystem，以下簡稱FCS)的電子液壓驅(qū)動方式成為人們目前關(guān)注的重點。FCS是一種應(yīng)用于生產(chǎn)現(xiàn)場，在現(xiàn)場設(shè)備之間、現(xiàn)場設(shè)備和控制裝置之間實行雙向、串形、多結(jié)點的數(shù)字通信技術(shù)。現(xiàn)場總線體現(xiàn)了分布、開放、互聯(lián)、高可靠性的特點。FCS的以上特點使得其在設(shè)計、安裝、投運到正常生產(chǎn)都具有很大的優(yōu)越性:首先由于分散在前端的智能設(shè)備能執(zhí)行較為復(fù)雜的任務(wù)，不再需要單獨的控制器、計算單元等，節(jié)省了硬件投資和使用面積；FCS的接線較為簡單，而且一條傳輸線可以掛接多了設(shè)備，大大節(jié)約了安裝費用；由于現(xiàn)場控制設(shè)備往往具有自診斷功能，并能將故障信息發(fā)送至控制室，減輕了維護(hù)工作；同時，由于用戶擁有高度的系統(tǒng)集成自主權(quán)，可以通過比較靈活選擇合適的廠家產(chǎn)品；整體系統(tǒng)的可靠性和準(zhǔn)確性也大為提高。這一切都幫助用戶實現(xiàn)了減低安裝、使用、維護(hù)的成本，最終達(dá)到增加利潤的目的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]發(fā)明目的:為了克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足，本發(fā)明提供一種安全、且便于檢修的基于現(xiàn)場總線的閥門遙控裝置，可以節(jié)省銅材，節(jié)約空間。
[0007]技術(shù)方案:為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采樣的技術(shù)方案為:
[0008]一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，包括η個電子液壓閥單元和對所有電子液壓閥單元進(jìn)行控制的系統(tǒng)控制平臺；所述電子液壓閥單元包括執(zhí)行裝置和控制裝置，所述執(zhí)行裝置包括電機、液壓泵、雙液控單向閥、液壓缸、兩個溢流閥和油箱，所述電機與液壓泵相連接，在液壓泵上設(shè)有電機正轉(zhuǎn)出油口和電機反轉(zhuǎn)出油口 ；在雙液控單向閥上設(shè)有主油孔Α、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI，在液壓缸上設(shè)有A油腔和B油腔，所述電機正轉(zhuǎn)出油口連接主油腔A和一個溢流閥的進(jìn)油口，所述電機反轉(zhuǎn)出油口連接主油腔B和另一個溢流閥的進(jìn)油口，所述兩個溢流閥的出油口接入油箱內(nèi)，所述主油孔Al與A油腔連通，主油孔BI與B油腔連通；當(dāng)電機正轉(zhuǎn)時，主油孔A和主油孔Al連通，向A油腔注油，當(dāng)電機反轉(zhuǎn)時，主油孔B和主油孔BI連通，向B油腔注油；在液壓缸上設(shè)有驅(qū)動頭；所述控制裝置包括控制芯片，在控制芯片上連接有控制電機正反轉(zhuǎn)的電機控制電路、電機電流檢測電路、檢測液壓缸壓力的壓力測量信號電路、和RS-485總線接口，所述控制芯片通過電機控制電路和電機電流檢測電路與電機相連，通過壓力測量信號電路與液壓缸相連接；所述η個電子液壓閥單元通過RS-458總線接口連接在RS-485總線的輸出端上，系統(tǒng)控制平臺連接在RS-485總線的輸入端上；其中，η為自然數(shù),且n ≥ I。
[0009]該系統(tǒng)還包括兩個應(yīng)急手搖泵，其中一個應(yīng)急手搖泵的進(jìn)油口與A油腔相連通，另一個應(yīng)急手搖泵的進(jìn)油口與B油腔相連通。
[0010]所述控制芯片上還連接有復(fù)位電路、時鐘電路、直流穩(wěn)壓電源和LED顯示裝置，且在控制芯片上設(shè)有調(diào)試接口 ；所述電機控制電路包括固態(tài)繼電器。
[0011]所述控制芯片采用單片機AT89C51芯片；AT89C51是美國ATMEL公司生產(chǎn)的低電壓，高性能CM0S8位單片機，片內(nèi)含4k bytes的可反復(fù)擦寫的只讀程序存儲器(PEROM)和128bytes的隨機存取數(shù)據(jù)存儲器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，兼容標(biāo)準(zhǔn)MCS-51指令系統(tǒng)，片內(nèi)置通用8位中央處理器(CPU)和Flash存儲單元，其功能強大、性價比高，適用于各種控制領(lǐng)域。
[0012]雙液控單向閥又稱雙向液壓鎖，是兩個同樣結(jié)構(gòu)的液控單向閥共用一個閥體，閥體上開設(shè)四個主油孔，記為主油孔A、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI。當(dāng)液壓系統(tǒng)一條油路的液流從主油孔A正向流入該閥時，液流壓力自動頂開右閥芯，使主油孔A與主油孔Al連通，油液從A腔向Al腔正向流通；同時，液流壓力將中間的控制活塞向左推，從而頂開左閥芯，使主油孔B與主油孔BI連通，將原來封閉在主油孔BI通路上的油液經(jīng)主油孔B排出。反之，液壓系統(tǒng)一條油路的液流從主油孔B正向流入該閥時，液流壓力自動頂開左閥芯，使主油孔B與主油孔BI溝通，油液從主油孔B向主油孔BI正向流通；同時，液流壓力將中間的控制活塞右推，從而頂開右閥芯，使主油孔A與主油孔Al連通，將原來封閉在主油孔Al通路上的油液經(jīng)主油孔A排出。簡單的說，就是當(dāng)一個油腔正向進(jìn)油時，另一個油腔為反向出油，反之亦然。
[0013]雙液控單向閥的主要技術(shù)性能包括正向最低開啟壓力、反向開啟最小控制壓力、反向泄露量、壓力損失等。
[0014](I)正向最低開啟電壓
[0015]設(shè)單向閥的出液腔的壓力為零，由閥芯的力平衡條件，可得正向最小開啟電壓為:
【權(quán)利要求】
1.一種基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)包括η個電子液壓閥單元和對所有電子液壓閥單元進(jìn)行控制的系統(tǒng)控制平臺；所述電子液壓閥單元包括執(zhí)行裝置和控制裝置，所述執(zhí)行裝置包括電機(I)、液壓泵(2)、雙液控單向閥(3)、液壓缸(6)、兩個溢流閥(5)和油箱(8)，所述電機(I)與液壓泵(2)相連接，在液壓泵(2)上設(shè)有電機正轉(zhuǎn)出油口和電機反轉(zhuǎn)出油口 ；在雙液控單向閥(3)上設(shè)有主油孔Α、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI，在液壓缸(6)上設(shè)有A油腔和B油腔，所述電機正轉(zhuǎn)出油口連接主油腔A和一個溢流閥(5)的進(jìn)油口，所述電機反轉(zhuǎn)出油口連接主油腔B和另一個溢流閥(5)的進(jìn)油口，所述兩個溢流閥(5)的出油口接入油箱(8)內(nèi)，所述主油孔Al與A油腔連通，主油孔BI與B油腔連通；當(dāng)電機(I)正轉(zhuǎn)時，主油孔A和主油孔Al連通，向A油腔注油，當(dāng)電機(I)反轉(zhuǎn)時，主油孔B和主油孔BI連通，向B油腔注油；在液壓缸(6)上設(shè)有驅(qū)動頭；所述控制裝置包括控制芯片，在控制芯片上連接有控制電機(I)正反轉(zhuǎn)的電機控制電路、電機電流檢測電路、檢測液壓缸(6)壓力的壓力測量信號電路、和RS-485總線接口，所述控制芯片通過電機控制電路和電機電流檢測電路與電機(I)相連，通過壓力測量信號電路與液壓缸(6)相連接；所述η個電子液壓閥單元通過RS-458總線接口連接在RS-485總線的輸出端上，系統(tǒng)控制平臺連接在RS-485總線的輸入端上；其中，η為自然數(shù)，且η≥1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，其特征在于:該系統(tǒng)還包括兩個應(yīng)急手搖泵(9)，其中一個應(yīng)急手搖泵(9)的進(jìn)油口與A油腔相連通，另一個應(yīng)急手搖泵(9)的進(jìn)油口與B油腔相連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，其特征在于:所述控制芯片上還連接有復(fù)位電路、時鐘電路、直流穩(wěn)壓電源和LED顯示裝置，且在控制芯片上設(shè)有調(diào)試接口。
4.根據(jù)權(quán)利要 求1所述的基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，其特征在于:所述控制芯片采用單片機AT89C51芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于現(xiàn)場總線的閥門遙控系統(tǒng)，其特征在于:所述電機控制電路包括固態(tài)繼電器。
【文檔編號】F16K31/02GK103968131SQ201410204547
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月14日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月14日
【發(fā)明者】張裕東 申請人:南通航海機械集團(tuán)有限公司