专利名称：模块化伺服阀门控制器的制作方法
技术领域：
本实用新型本实用新型涉及一种汽轮发电机组或其它能源、化工、石油等各种工
业环境中伺服机构的阀门控制设备，尤其是涉及一种模块化伺服阀门控制器。
背景技术：
目前，国内用于汽轮机控制的伺服阀门控制器产品很少，大多数伺服阀门控制器 只能作为装置的配套产品，结构多为插件方式，无法作为独立产品销售。国外产品种类很 多，但价格昂贵，订货周期长，且维护、维修困难。
实用新型内容本实用新型所要解决的技术问题是提供一种种功能齐全，易操作，适用性强的模 块化伺服阀门控制器。 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下的技术方案一种模块化伺服阀门 控制器，电源模块为CPU微处理器和数据综合处理单元提供电源，CPU微处理器与数据综合 处理单元相互传输信号，CPU微处理器为人机接口输出信号。 所述数据综合处理单元包含模拟量输出回路、模拟量输入回路、开关量输出回路、 开关量输入回路，CPU微处理器输出的模拟量信号经模拟量输出回路输出，模拟量输入回路 接收信号送入CPU微处理器，开关量输出回路接收CPU微处理器输出信号，开关量输入回路 接收信号送入CPU微处理器。 所述数据综合处理单元还包含RS232通讯回路、RS485通讯回路，CPU微处理器经 RS232通讯回路与上位系统交互数据，CPU微处理器经RS485通讯回路与监视系统交互数 据。 所述模拟量输出回路包括光电隔离回路、D/A转换器、电压/电流转换，CPU微处理 器端口输出的模拟量信号传输至光电隔离回路经隔离后由D/A转换器转换成电压信号，该 电压信号通过电压/电流转换转换成电流信号；所述模拟量输入回路包括函数发生器、放 大回路、滤波回路、A/D转换器、光电隔离回路，接线端子接收到的行程输入信号叠加在函数 发生器产生的正弦波信号上形成电压信号，该电压信号经放大回路放大，再经滤波回路滤 波送至A/D转换器转换成数字量信号，经光电隔离回路隔离后传输至CPU微处理器的端口 上，模拟量输入信号经滤波回路滤波后送至A/D转换器转换成数字量信号，数字量信号经 光电隔离回路隔离后传输至CPU微处理端口。 所述开关量输出回路包括光电隔离回路，CPU微处理器输出的信号经光电隔离回 路后送出；所述开关量输入回路包括光电隔离回路，接收的信号经光电隔离回路隔离后送 入CPU微处理器的端口。 所述RS232通讯回路包括232转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经通讯转换电 缆送至RS232通讯端口 ，再送至232转换器数据转换，转换后的电压信号经驱动器后带动 光电隔离回路，经光电隔离回路隔离后的数据输入CPU微处理器端口 ；CPU微处理器端口输出的信号经光电隔离回路隔离后直接输入到232转换器上，再经通讯转换电缆输出；所述 RS485通讯回路包括485转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经接线端子送至485转换器 数据转换，转换后的电压信号经驱动器后带动光电隔离回路，经光电隔离回路隔离后的数 据输入CPU微处理器端口 ， CPU微处理器端口输出的信号经光电隔离回路后直接输入到485 转换器上，再经接线端子输出。 所述电源模块包括热拔插控制回路、DC/DC转换，所述电源模块接收的电源经拔插 控制回路和DC/DC转换后输出不同等级的直流电压，为CPU微处理器及数据综合处理单元 供电。 所述CPU微处理器和数据综合处理单元位于主板上，所述人机接口位于按键显示 板，按键显示板和电源模块分别通过隔离柱安装在主板上，主板通过螺钉安装在壳体下盖 上，壳体上盖通过螺钉固定在壳体下盖上，主板上连接有通讯转换电缆。 所述壳体上盖自带有接线端子。 所述模拟量输入回路为4通道，所述模拟量输出回路为3通道，所述开关量输入回 路为8通道，所述开关量输出回路为5通道。 本实用新型具有模块化结构，所述模块化结构包括主板、电源模块、按键显示板， 主板上有CPU微处理器和数据综合处理单元、其中电源模块和按键显示板用隔离柱及螺钉 固定在主板上，主板用螺钉固定在壳体壳体下盖上，壳体壳体上盖和壳体壳体下盖用螺钉 固定，显示板与主板、电源模块与主板之间采用连接器完成信号连接，这样就形成了模块化 结构，成为一个独立的产品，便于独立销售，也便于维修和更换。所述CPU微处理器内部具 有大容量的数据存储器、RS485通讯端口及RS232通讯端口 。 所述数据综合处理单元包括4通道模拟量输入回路，3通道模拟量输出回路，8通 道开关量输入回路，5通道开关量输出回路，RS232通讯回路及RS485通讯回路。 所述电源模块接收外部24V直流电源，经热插拔控制回路及DC/DC转换电路，输出 不同等级的直流电压，为CPU微处理器及数据综合处理模块供电。 所述人机接口包括按键、发光二极管显示及数码管显示，用户可通过按键及数码 管显示实现对参数的查询及修改，可通过发光二极管显示观察通讯的发送、接收状态。 本实用新型具有如下优点本实用新型具有模块化的结构，功能性强，具备多路模 拟量及开关量输入/输出回路，具备和上位机通讯的端口，内部电源、输入、输出全隔离，可 靠性高，能适用于各种伺服机构的配套。
本实用新型将通过例子并参照附图的方式说明，其中 图1是本实用新型的结构图； 图2是本实用新型的原理框架图； 图3是本实用新型的模拟量输入 图4是本实用新型的模拟量输出 图5是本实用新型的开关量输入 图6是本实用新型的开关量输出 图7是本实用新型的RS232通讯
回路电路原理框架图 回路电路原理框架图 回路电路原理框架图 回路电路原理框架图 回路电路原理框架图[0027] 图8是本实用新型的RS485通讯回路电路原理框架图。
具体实施方式
本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥 的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。 本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙 述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只 是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。 如图1、图2、图3、图4、图5、图6、图7、图8所示， 一种模块化伺服阀门控制器，其 特征在于电源模块为CPU微处理器和数据综合处理单元提供电源，CPU微处理器与数据综 合处理单元相互传输信号，CPU微处理器为人机接口输出信号。 所述数据综合处理单元包含模拟量输出回路、模拟量输入回路、开关量输出回路、 开关量输入回路，CPU微处理器输出的模拟量信号经模拟量输出回路输出，模拟量输入回路 接收信号送入CPU微处理器，开关量输出回路接收CPU微处理器输出信号，开关量输入回路 接收信号送入CPU微处理器。 所述数据综合处理单元还包含RS232通讯回路、RS485通讯回路，CPU微处理器经 RS232通讯回路与上位系统交互数据，CPU微处理器经RS485通讯回路与监视系统交互数 据。 所述模拟量输出回路包括光电隔离回路、D/A转换器、电压/电流转换，CPU微处理 器端口输出的模拟量信号传输至光电隔离回路经隔离后由D/A转换器转换成电压信号，该 电压信号通过电压/电流转换转换成电流信号；所述模拟量输入回路包括函数发生器、放 大回路、滤波回路、A/D转换器、光电隔离回路，接线端子接收到的行程输入信号叠加在函数 发生器产生的正弦波信号上形成电压信号，该电压信号经放大回路放大，再经滤波回路滤 波送至A/D转换器转换成数字量信号，经光电隔离回路隔离后传输至CPU微处理器的端口 上，模拟量输入信号经滤波回路滤波后送至A/D转换器转换成数字量信号，数字量信号经 光电隔离回路隔离后传输至CPU微处理端口。 所述开关量输出回路包括光电隔离回路，CPU微处理器输出的信号经光电隔离回 路隔离后送出；所述开关量输入回路包括光电隔离回路，接收的信号经光电隔离回路隔离 后送入CPU微处理器的端口。 所述RS232通讯回路包括232转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经通讯转换电 缆送至RS232通讯端口 ，再送至232转换器数据转换，转换后的电压信号经驱动器后带动 光电隔离回路，经光电隔离回路隔离后的数据输入CPU微处理器端口 ；CPU微处理器端口输 出的信号经光电隔离回路隔离后直接输入到232转换器上，再经通讯转换电缆输出；所述 RS485通讯回路包括485转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经接线端子送至485转换器数 据转换，转换后的电压信号经驱动器后带动光电隔离回路，经光电隔离回路隔离后的数据 输入CPU微处理器端口 ， CPU微处理器端口输出的信号经光电隔离回路隔离后直接输入到 485转换器上，再经接线端子输出。 所述电源模块包括热拔插控制回路、DC/DC转换，所述电源模块接收的电源经拔插控 制回路和DC/DC转换后输出不同等级的直流电压，为CPU微处理器及数据综合处理单元供电。[0037] 所述CPU微处理器和数据综合处理单元位于主板2上，所述人机接口位于按键显 示板1，按键显示板1和电源模块3分别通过隔离柱安装在主板2上，主板2通过螺钉安装 在壳体下盖4上，壳体上盖5通过螺钉固定在壳体下盖4上，主板2上连接有通讯转换电缆 7。所述壳体上盖5自带有接线端子6。 所述模拟量输入回路为4通道，所述模拟量输出回路为3通道，所述开关量输入回 路为8通道，所述开关量输出回路为5通道。 参照图1 ，本实用新型结构包括按键显示板1 、主板2、电源模块3、壳体下盖4、壳体 上盖5、接线端子6和通讯转换电缆7。本实用新型的硬件通过层叠方式安装在壳体内，电 源模块3和按键显示板1分别通过隔离柱安装在主板2上，主板2通过螺钉安装在壳体下 盖4上，壳体上盖5通过螺钉固定在壳体下盖4上，通讯转换电缆7连接到主板2上，本实 用新型的接线端子6采用壳体自带端子。 参照图2，本实用新型的电源模块内部包括DC/DC转换回路(为主板提供所需要的 各等级电压)、热拔插控制回路(主要完成带电拔插时电源冲击控制)及电源监视回路(通 过电源监视回路对各等级电源进行取样并自动判断电源是否故障)。CPU微处理器内部具 有大容量的数据存储器以及具有RS485和RS232通讯口。 参照图2、图3，数据综合处理单元的2通道行程输入端口接收执行机构的行程反 馈信号，该信号叠加在函数发生器产生的正弦波信号上，形成的电压信号经放大回路放大 (放大倍数可选择)，滤波后送至A/D转换器转换成数字量信号，经光电隔离回路隔离后由 SPI总线传输至CPU端口。 2通道模拟量输入端口分别接收执行机构的DDV电流信号及控 制机构的阀位指令信号，滤波后送至A/D转换器转换成数字量信号，经光电隔离回路隔离 后由SPI总线传输至CPU端口 ； 参照图2、图4，CPU端口输出的3通道模拟量信号，由SPI总线传输至光电隔离回 路，经隔离后由D/A转换器转换成电压信号，通过电压转电流回路转换成4 20mA电流信 号，用以控制执行机构； 参照图2、图5，8通道开关量输入回路接收控制机构及执行机构的干接点信号，经 隔离后送入CPU端口 ； 参照图2、图6，5通道开关量输出回路接收CPU端口输出信号，经隔离后，送至接线 端子，用于控制执行机构动作； 参照图2、图7、图8，上位系统的信号通过通讯转换电缆，连接到主板上的RS232通 讯端口，再送至232转换器实现数据转换，转换后的电压信号经驱动器驱动后，用于带动光 电隔离回路，隔离后的数据直接与CPU端口连接，主板上的信号经隔离后直接到232转换器 上，转换后的数据经通讯转换电缆传输到上位系统，实现上位系统与主板间的数据通讯。监 视系统上的信号经主板上的接线端子，送至485转换器实现数据转换，转换后的电压信号 经驱动器驱动后，用于带动光电隔离回路，隔离后的数据直接与CPU端口连接，主板上的信 号经隔离后直接到485转换器上，转换后的数据经接线端子传输到监视系统上，实现监视 系统与主板间的数据通讯。 以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本 实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型 的保护范围之内。
权利要求一种模块化伺服阀门控制器，其特征在于电源模块为CPU微处理器和数据综合处理单元提供电源，CPU微处理器与数据综合处理单元相互传输信号，CPU微处理器为人机接口输出信号。
2. 根据权利要求1所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述数据综合处理单元包含模拟量输出回路、模拟量输入回路、开关量输出回路、开关量输入回路，CPU微处理器 输出的模拟量信号经模拟量输出回路输出，模拟量输入回路接收信号送入CPU微处理器， 开关量输出回路接收CPU微处理器输出信号，开关量输入回路接收信号送入CPU微处理器。
3. 根据权利要求2所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述数据综合处理单 元还包含RS232通讯回路、RS485通讯回路，CPU微处理器经RS232通讯回路与上位系统交 互数据，CPU微处理器经RS485通讯回路与监视系统交互数据。
4. 根据权利要求2所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述模拟量输出回路 包括光电隔离回路、D/A转换器、电压/电流转换，CPU微处理器端口输出的模拟量信号传 输至光电隔离回路经隔离后由D/A转换器转换成电压信号，该电压信号通过电压/电流转 换转换成电流信号；所述模拟量输入回路包括函数发生器、放大回路、滤波回路、A/D转换 器、光电隔离回路，接线端子接收到的行程输入信号叠加在函数发生器产生的正弦波信号 上形成电压信号，该电压信号经放大回路放大，再经滤波回路滤波送至A/D转换器转换成 数字量信号，经光电隔离回路隔离后传输至CPU微处理器的端口上，模拟量输入信号经滤 波回路滤波后送至A/D转换器转换成数字量信号，数字量信号经光电隔离回路隔离后传输 至CPU微处理端口。
5. 根据权利要求2所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述开关量输出回路包括光电隔离回路，CPU微处理器输出的信号经光电隔离回路后送出；所述开关量输入回路包括光电隔离回路，接收的信号经光电隔离回路隔离后送入CPU微处理器的端口。
6. 根据权利要求3所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述RS232通讯回路 包括232转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经通讯转换电缆送至RS232通讯端口 ，再送至 232转换器进行数据转换，转换后的电压信号经驱动器后带动光电隔离回路，经光电隔离回 路隔离后的数据输入CPU微处理器端口 ；CPU微处理器端口输出的信号经光电隔离回路后 直接输入到232转换器上，再经通讯转换电缆输出；所述RS485通讯回路包括485转换器、 驱动器、光电隔离回路，信号经接线端子送至485转换器进行数据转换，转换后的电压信号 经驱动器后带动光电隔离回路，经光电隔离回路隔离后的数据输入CPU微处理器端口， CPU 微处理器端口输出的信号经光电隔离回路后直接输入到485转换器上，再经接线端子输 出。
7. 根据权利要求1所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述电源模块包括热 拔插控制回路、DC/DC转换，所述电源模块接收的电源经热拔插控制回路和DC/DC转换后输 出不同等级的直流电压，为CPU微处理器及数据综合处理单元供电。
8. 根据权利要求1或2或3所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述CPU微 处理器和数据综合处理单元位于主板(2)上，所述人机接口位于按键显示板(l)，按键显示 板(1)和电源模块(3)分别通过隔离柱安装在主板(2)上，主板(2)通过螺钉安装在壳体 下盖(4)上，壳体上盖(5)通过螺钉固定在壳体下盖(4)上，主板(2)上连接有通讯转换电 缆(7)。
9. 根据权利要求8所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述壳体上盖(5)自 带有接线端子(6)。
10. 根据权利要求2或4或5所述的模块化伺服阀门控制器，其特征在于所述模拟量 输入回路为4通道，所述模拟量输出回路为3通道，所述开关量输入回路为8通道，所述开 关量输出回路为5通道。
专利摘要本实用新型公开一种模块化伺服阀门控制器，其特征在于电源模块为CPU微处理器和数据综合处理单元提供电源，CPU微处理器与数据综合处理单元相互传输信号，CPU微处理器为人机接口输出信号。本实用新型具有模块化的结构，功能性强，具备多路模拟量及开关量输入/输出回路，具备和上位机通讯的端口，内部电源、输入、输出全隔离，可靠性高，能适用于各种伺服机构的配套。
文档编号F03B15/12GK201535382SQ20092030541
公开日2010年7月28日 申请日期2009年6月30日 优先权日2009年6月30日
发明者李 杰, 陆晓阳 申请人:德阳瑞能电力科技有限公司