GPRS智能电动阀门执行机构

1.一种GPRS智能电动阀门执行机构，包括电动机及与电动机连接的智能控制电路和减速装置，减速装置与阀门的输出轴相连，所述智能控制电路包括中央控制器，所述中央控制器的对应输入端口上连接有反馈信号输入模块和通讯模块，其特征在于：所述通讯模块为GPRS双向通讯模块。
2.根据权利要求1所述的GPRS智能电动阀门执行机构，其特征在于：所述中央控制器与电动机之间还连接有电机驱动单元，所述电机驱动单元包括正、反向两组继电器驱动模块和正、反向两组可控硅驱动模块，正、反向两组继电器驱动模块的输出端对应连接于正、反向两组可控硅驱动模块的控制端。
3.根据权利要求2所述的GPRS智能电动阀门执行机构，其特征在于：所述正、反向两组继电器驱动模块每组均包括三个继电器，与所述正、反向两组可控硅驱动模块每组所包括的三个可控硅分别对应连接，所述正向可控硅驱动模块的三个可控硅分别与电动机的三相端对应连接，所述反向可控硅驱动模块的三个可控硅并联对应连接于电动机的三相端。
4.根据权利要求1～3任意一项所述的GPRS智能电动阀门执行机构，其特征在于：所述中央控制器还连接有一按键及LCD显示模块。
5.根据权利要求4所述的GPRS智能电动阀门执行机构，其特征在于：所述反馈信号模块包括带隔离模拟量输入和带隔离开关量输入。
6.根据权利要求5所述的GPRS智能电动阀门执行机构，其特征在于：所述中央控制器还设有RS232模块和RS485模块。

GPRS智能电动阀门执行机构\n技术领域\n[0001] 本实用新型涉及一种电动执行机构，具体地说是一种基于GPRS通讯功能的智能型电动阀门执行机构。\n背景技术\n[0002] 智能电动阀门执行机构是用于对各类管道阀门进行驱动的装置，广泛应用于电站、冶金、石油、化工、供水、食品加工等领域，它的工作原理是：智能型电动执行机构收到自动控制系统控制器给定的位置信号后，发出上行或下行数据信号再经伺服放大器放大后，驱动电机转动，进而带动减速机构放大动力来控制阀门的开、关位置，减速机构同时带动一个位置传感器动作，位置传感器输出值的变化线性的反应了阀门的位置，执行机构控制器根据给定信号与阀门位置传感器的信号来决定阀门的开、关动作和开、关动作的角度。\n[0003] 针对上述情况，现有技术也存在智能型电动阀门执行机构，比如在中国专利号ZL200820155402.9名称为“智能型电动执行机构”的公开文件中公开了一种智能电动执行机构，包括减速电机、与减速电机连接的减速箱和智能控制电路，智能控制电路包括中央控制器，所述中央控制器与减速电机之间连接有光电隔离及驱动模块，所述中央控制器还连接有一控制信号输入模块和一反馈信号模块。上述智能电动执行机构一般与现有的工业设备自动化控制网络相连，多采用DCS现场总线系统，每个智能型电动执行器必须要有至少7～14根控制线才能将执行器的参数传递到控制系统的控制模板上，需要大量的I/O接口。由于要对执行器进行控制，还需要在控制装置附近安装转换控制柜，用于中途或现场的控制，或者提供中途信号。现场接线十分繁杂，信号在传输过程中受到干扰大，损失大，失真严重，稳定性差，而且必须在二者之间敷设电缆，距离被限制。\n实用新型内容\n[0004] 本实用新型的目的是提供一种基于GPRS通讯的LD智能型电动阀门执行机构，依据TCP/IP协议，可以方便地接入现场总线控制网络。\n[0005] 为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：一种GPRS智能电动阀门执行机构，包括电动机及与电动机连接的智能控制电路和减速装置，减速装置与阀门的输出轴相连，所述智能控制电路包括中央控制器，所述中央控制器的对应输入端口上连接有反馈信号输入模块和通讯模块，所述通讯模块为GPRS双向通讯模块。\n[0006] 所述中央控制器与电动机之间还连接有电机驱动单元，所述电机驱动单元包括正、反向两组继电器驱动模块和正、反向两组可控硅驱动模块，正、反向两组继电器驱动模块的输出端对应连接于正、反向两组可控硅驱动模块的控制端。\n[0007] 所述正、反向两组继电器驱动模块每组均包括三个继电器，与所述正、反向两组可控硅驱动模块每组所包括的三个可控硅分别对应连接，所述正向可控硅驱动模块的三个可控硅分别与电动机的三相端对应连接，所述反向可控硅驱动模块的三个可控硅并联对应连接于电动机的三相端。\n[0008] 所述中央控制器还连接有一按键及LCD显示模块。\n[0009] 所述反馈信号模块包括带隔离模拟量输入和带隔离开关量输入。\n[0010] 所述中央控制器还设有RS232模块和RS485模块。\n[0011] 有益效果：本实用新型采用GPRS通讯方式，明显具有以下优点：(1)使现场使用的辅助设备大大减少，降低了费用，还便利了现场接线；(2)可靠性高，使用GPRS智能执行机构减少了大量的接线工作以及大量的中间过渡装置，因此也减少了大量的人为错误和系统故障；(3)操作维护方便，由于GPRS通讯具有双向通讯功能，操作人员在控制室就可在线监测装置的工作情况，不再需要像过去一定要到现场，执行机构一直处于被监控状态，使用和维护十分方便；(4)可实现远程编程、操作和诊断；(5)远程控制使用方便，城市供水、供气、供暖，污水排放，工业水源地，输油管线等地理位置分散应用，自动化装置与电动阀门之间的距离可达数十公里，敷设电缆难度极大甚至没有可能，本实用新型的使用就解决了这一难题。\n[0012] 本实用新型还利用两组每组各三个继电器与双向可控硅驱动和控制电机的正反转，连接和使用较为简单。\n[0013] 另外，为了便于直接观察执行机构的工况，也为了便于进行执行机构的控制，中央控制器模块还连接有一按键及LCD显示模块。\n[0014] 为了便于适用各种场合，本实用新型还设计了RS232和RS485两种通讯接口以及开关量和模拟量两种输入方式，为多种通讯和输入方式提供了基础，扩大了使用范围，更合理，更方便。\n附图说明\n[0015] 图1是本实用新型的结构框图；\n[0016] 图2是本实用新型中央控制器电路电路图；\n[0017] 图3是本实用新型GPRS通讯模块电路图；\n[0018] 图4是本实用新型继电器驱动模块电路图；\n[0019] 图5是本实用新型双向可控硅与电动机连接示意图。\n具体实施方式\n[0020] 下面结合附图对本实用新型的具体实施方式进一步进行介绍。\n[0021] 如图1所示为本实用新型GPRS智能电动阀门执行机构的结构框图，包括电动机2及其输出端顺次连接的减速装置3、输出轴4和电动机输入端的智能控制模块，智能控制模块的核心部件为中央控制器1，中央控制器的开关量输出与电动机之间还连接有驱动单元\n12，驱动单元包括继电器控制模块与双向可控硅驱动模块。中央控制器的输出端还分别与GPRS双向通讯模块5和反馈输入信号模块7的输入端相连接，反馈信号输入模块包括带隔离模拟量输入11及带隔离开关量输入10两部分，可以连接其他传感器组成独立的闭环控制系统。\n[0022] 为了便于直接观察执行机构的工况，也为了便于进行执行机构的控制，中央控制器模块还连接有一按键及LCD显示模块6。\n[0023] 为了适用于其他场合，本实用新型还设有RS232通讯接口8和RS485通讯接口9的电路，可以适应现场各种信号接入可方便与各种仪表和设备组成控制系统。\n[0024] 如图2～图3所示，本实施例中智能控制电路的中央控制器选用MSP430微控制器，是整个电路的核心，其内部的FLASH程序存储器和E2PROM存储器分别用来存储程序代码和控制参数变量；采用SIMCOM公司的内嵌TCP/IP协议栈的GSM/GPRS模块SIM300C，该模块功能强大、操作简单、性价比高。MSP430通过P2.5～P2.7、P3.0～P3.4和板间连接器与SIM300C和SIM卡插座相连，其中P2.6连接着SIM300C的PWRKEY引脚，以控制SIM300C的开关机。MSP430微控制器根据程序存储器中程序代码执行操作，将GPRS通信收发模块SIM300C、阀门位置传感器来的反馈数据运算处理，并将要输出的信号放到芯片的I/O上进行电机及按键、显示操作，将要保存的数据保存到指定内存中去。SIM300C模块是执行TCP/IP通信协议的物理层保证，它的主要任务是将MSP430微控制器串行格式的数字信号变为GPRS无线信号并输出，或者是将无线信号变为MSP430微控制器串行格式数字信号输入到MSP430微控制器。\n[0025] 如图4～图5所示为本实用新型驱动单元的继电器电路和双向可控硅与电动机的连接电路，MSP430微控制器的P4口顺次连接有由光电耦合器(通过A1～A8口)、继电器(DO1A～DO8A)和双向可控硅、电阻、电容组成的电机驱动单元电路，所述电机驱动单元包括正、反向两组继电器驱动模块和正、反向两组可控硅驱动模块，正、反向两组继电器驱动模块的输出端对应连接于正、反向两组可控硅驱动模块的控制端；所述正、反向两组继电器驱动模块每组均包括三个继电器，与所述正、反向两组可控硅驱动模块每组所包括的三个可控硅分别对应连接，所述正向可控硅驱动模块的三个可控硅分别与电动机的三相端对应连接，所述反向可控硅驱动模块的三个可控硅并联对应连接于电动机的三相端。电机驱动电路输出的驱动信号接入到交流异步电机2，带动减速装置3到输出轴4，同时将反馈信号\n7通过模拟量输入11和开关量输入10反馈回MSP430微控制器，并在控制器内部对其信号处理后控制阀门动作。\n[0026] 本实用新型的具体工作过程如下：执行机构将上位态的GPRS控制器给定的4～\n20mA阀门位置给定模拟量或开关量和执行机构本身产生的位置反馈信号通过MSP430微控制器内部的A/D转换器数字化后的数字量都输入到MSP430微控制器，并将两个数字量运算、比较，判断误差是否在设定的精度范围之内，若在则不输出控制电机运转的开关信号，若不在则要根据是正误差还是负误差来决定是输出正转开关信号还是反转开关信号。电机的开关信号控制两个光耦，光耦输出端导通与否决定后面的继电器导通还是关闭，达到控制电机是运转还是停止运转的目的，从而实现对阀门的动作控制。\n[0027] 本实用新型的单片机程序使用C51语言编写，采用自上而下的模块化设计方法，整个程序包括系统初始化、串口发送、串口中断接收、GPRS通讯、LCD显示、按键接收、报警等功能子模块。应用程序中，与SIM300C模块协议通信由通讯子模块实现TCP/IP信息帧的编制和分解。\n[0028] 本实用新型由于采用了GPRS通讯系统，调节精度高，智能化程度高，因而比原有的执行机构具有以下突出优点：(1)现场使用的辅助设备少。采用GPRS通讯方式后，不需要通讯电缆，且无须任何隔离和转换以及输入输出模块，减少了大量的信号电缆、节省了相应的电缆槽、配电柜等硬件，降低了费用，而且还便利了现场接线；(2)可靠性高。采用GPRS通讯，其输出为数字信号。这与传统的输出为模拟信号的执行器来比就大不一样了，不仅减少了信号转换过程中的损失，增加了抗干扰能力，而且所传递信号的质量也是非常稳定可靠。使用GPRS智能执行机构减少了大量的接线工作以及大量的中间过渡装置，因此也减少了大量的人为错误和系统故障；(3)操作维护方便。采用了GPRS通讯，具有双向通讯功能，操作人员在控制室既可对现场执行机构进行标定、参数设置、功能组态，还可在线监测装置的工作情况，行故障诊断和事故预测、实施状态维修，不再需要像过去一定要到现场去。由于执行机构时刻处于被监控状态，因此使用和维护十分方便；(4)可实现远程编程、操作、和诊断。当执行机构在现场出现了一些难以解决的问题时，就可以利用以太网通讯网络来进行远程会诊，厂家不必到现场；(5)城市供水、供气、供暖，污水排放，工业水源地，输油管线等地理位置分散应用，自动化装置与电动阀门之间的距离可达数十公里，敷设电缆难度极大甚至没有可能，单本实用新型就解决了这类难题。\n[0029] 以上内容描述了本实用新型优选实施方式的基本原理、工作过程和优点，是为了便于理解，在不脱离本实用新型精神和范围的前提下，相类似的变化和改进都落入本实用新型要求保护的范围内，但不局限于本实施例的限制。