专利名称：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，尤其是涉及一种伺服阀门控制器。
背景技术：
目前，用于汽轮机控制的伺服阀门控制器多为国外进口产品，价格昂贵，订货周期 长，且维护、维修困难。国内的伺服阀门控制器大多数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。另外，国内部分伺服阀门控制器采用塑料壳体，对设备 运行环境相对要求较高，要求安装场所不受蒸汽、油雾、粉尘侵蚀，要提高防护等级，需要加 装防护罩。
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伺服阀门控制器， 电源单元为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微处理器输出的信号，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，可拔插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D型头送至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D型头输出；所述RS485通讯回路包 括485转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经可拔插端子送至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 经可拔插端子输出。 所述电源单元包括热拔插控制回路、DC/DC转换，所述电源单元接收的24V直流电 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。 所述电源单元、CPU微处理器和数据综合处理单元集成于主板上，所述人机接口为 显示板，显示板与主板经电缆连接传输信号，显示板固定在壳体内，主板卡装在壳体的滑槽 内，在壳体两侧经螺钉固定有端子挡板一与端子挡板二。 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12通道，所述开关量输出回路为7通道。 所述数据综合处理单元中的模拟量输入回路、模拟量输出回路、开关量输入回路、 开关量输出回路、RS232通讯回路、RS485通讯回路，对外信号的连接均采用可拔插端子。 本实用新型具有模块化结构，成为一个独立的产品，便于独立销售，也便于维修和 更换。所述模块化结构包括显示板用铜台柱及螺钉固定在屏蔽铝盒内，主板利用盒件滑槽 卡装在屏蔽铝盒的滑槽内，显示板与主板的信号连接采用扁平电缆，电源单元集成在主板 上、具备独立通讯接口 、具备多路开关量端口 、具备可操作性强的信号接口 。所述主板集成 了电源单元、CPU微处理器及数据综合处理单元。电源单元包括DC/DC转换回路(提供主 板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)。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，12通道开关量输入回路， 7通道开关量输出回路，独立的RS232通讯回路及RS485通讯回路，对外信号的连接采用可 拔插端子。所述人机接口包括按键、发光二极管及数码管显示，其中数码管采用六位显示， 两位显示参数号，四位显示参数值，便于实现对参数的查询及修改。 本实用新型具有如下优点本实用新型增加了开关量数量，具备多路开关量输入、 输出接口 ；壳体采用屏蔽铝盒壳体，提高了产品的防护等级及抗干扰能力；电源单元集成 在主板上，简化了内部结构，便于调试及安装；信号对外接口采用可拔插端子，具备独立的 通讯接口，提高可操作性。
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回路电路原理框架图；[0020] 图4是本实用新型的模拟量输出回路电路原理框架图； 图5是本实用新型的开关量输入回路电路原理框架图； 图6是本实用新型的开关量输出回路电路原理框架图； 图7是本实用新型的RS232通讯回路电路原理框架图； 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，一种伺服阀门控制器，其特征在 于电源单元为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/电流转换回路转换成电流信号；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，可拔插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D型头送至 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D型头输出；所述RS485通讯回路包 括485转换器、驱动器、光电隔离回路，信号经可拔插端子送至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 经可拔插端子输出。 所述电源单元包括热拔插控制回路、DC/DC转换，所述电源单元接收的电源经热拔 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。 所述电源单元、CPU微处理器和数据综合处理单元集成于主板4上，所述人机接口 为显示板2，显示板2与主板4经电缆连接传输信号，显示板2固定在壳体3内，主板4卡装 在壳体3的滑槽内，在壳体3两侧经螺钉固定有端子挡板一 1与端子挡板二 5。 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12通道，所述开关量输出回路为7通道。 所述数据综合处理单元中的模拟量输入回路、模拟量输出回路、开关量输入回路、 开关量输出回路、RS232通讯回路、RS485通讯回路，对外信号的连接均采用可拔插端子。 本实用新型采用模块化结构，采用标准的屏蔽铝盒，主板及显示板安装在屏蔽铝 盒内，主板主要由电源单元、CPU微处理器及数据综合处理单元部分组成，显示板主要包含 人机接口单元。 参照图1，模块化结构由端子挡板一1、显示板2、屏蔽铝盒壳体3、主板4、端子挡板 二 5构成。其中显示板2采用铜台柱及螺钉固定在屏蔽铝盒壳体3内，主板4卡装在屏蔽 铝盒壳体3的滑槽内，显示板2下方的插座CN1与主板4上方的插座CN3之间用扁平电缆 连接，用于完成两板件的信号传输，端子挡板一 1与端子挡板二5用螺钉固定在屏蔽铝盒壳 体3两侧。 参照图2，本实用新型的电源单元不仅具备模块化阀门控制器电源板的所有功能 (即为主板提供所需要的各等级电压、热拔插控制及电源监视)，且本实用新型的电源单 元直接集成在主板上，不需要单独设计印制板，简化了结构。 参照图2， 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 。 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 数据总线传输至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5，12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6，7通道开关量输出回路接收CPU端口输出信号，经隔离后，送至可拔 插端子，用于控制执行机构动作； 参照图2、图7、图8，上位系统的信号经主板上的D型头(不需要专用转换电缆)，送至232转换器实现数据转换，转换后的电平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D型头传输到上位系统，实现上位系统与主板间的数据通讯。监视系统上的信 号经主板上的可拔插端子，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，转换后的数据经可拔插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。
权利要求一种伺服阀门控制器，其特征在于电源单元为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/电流转换回路 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，可拔插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。
6. 根据权利要求3所述的伺服阀门控制器，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D型头送至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隔离后直接输入 到232转换器上，再经D型头输出；所述RS485通讯回路包括485转换器、驱动器、光电隔离 回路，信号经可拔插端子送至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，再经可拔插端子输出。
7. 根据权利要求1所述的伺服阀门控制器，其特征在于所述电源单元包括热拔插控 制回路、DC/DC转换，所述电源单元接收的24V直流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。
8. 根据权利要求1或2或3所述的伺服阀门控制器，其特征在于所述电源单元、CPU 微处理器和数据综合处理单元集成于主板(4)上，所述人机接口为显示板(2)，显示板(2) 与主板(4)经电缆连接传输信号，显示板(2)固定在壳体(3)内，主板(4)卡装在壳体(3) 的滑槽内，在壳体(3)两侧经螺钉固定有端子挡板一 (1)与端子挡板二 (5)。
9. 根据权利要求2或4或5所述的伺服阀门控制器，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12通道，所述开关量输出回路为7通道。
10.根据权利要求1或2或3所述的伺服阀门控制器，其特征在于所述数据综合处理 单元中的模拟量输入回路、模拟量输出回路、开关量输入回路、开关量输出回路、RS232通讯 回路、RS485通讯回路，对外信号的连接均采用可拔插端子。
专利摘要本实用新型公开一种伺服阀门控制器，其特征在于电源单元为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。本实用新型增加了开关量数量，具备多路开关量输入、输出接口；壳体采用屏蔽铝盒壳体，提高了产品的防护等级及抗干扰能力；电源单元集成在主板上，简化了内部结构，便于调试及安装；信号对外接口采用可拔插端子，具备独立的通讯接口，提高可操作性。
文档编号F03B15/12GK201535383SQ20092030541
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