专利名称：一种乳化液泵站总出液口压力控制分机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，尤其适用于大流量乳化液泵站控制作为参数精确控制处理设备，属于乳化液泵站控制相关技术领域。
背景技术：
目前，国内大多数中小型煤矿使用的乳化液泵站的控制系统和监测系统并不完善，很多煤矿的乳化液泵站没有控制系统和监测系统，只有二台乳化液泵和一个乳化液箱组成，工作时一台使用一台备用，供液压力小、流量小、脉动大，系统不稳定，使用过程中经常出现故障，严重影响工作面的安全生产。国内的大型矿井和国外使用的乳化液泵站是国外生产的乳化液泵站，具有较完善的电控系统，但由于电控系统全部为国外进口，成本很高。电器设备的维护费用和设备备件费用相对也较高，不利于长期使用。特别是使用一段时间后，故障率增多，维修量大，有些部件损坏后不能维修只能更换，单独的配件较贵，订货周期长，这就增加了采煤成本，影响采煤的正常生产；同时控制系统受国外系统泵站电机、 乳化液浓度、乳化油及设备结构的影响，泵站供液设备有多种型号和规格，国外电控系统不能很好用于国产的供液设备，不便于推广。因此设计安全可靠的乳化液泵站控制设备取代进口势在必行。
实用新型内容本实用新型的目的在于克服现有技术的上述不足，提供一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，该控制分机具有反应速度快、性能可靠、控制稳定的特点，可以很好的实现对乳化液泵站总出液口压力的控制。本实用新型的上述目的是通过如下技术方案予以实现的一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，包括设置在PCB印制电路板上的CPU 模块、信号采集模块、数据存取模块、地址设置模块、卸载阀控制输出模块、看门狗模块和 RS485转换模块，其中信号采集模块、数据存取模块、地址设置模块、卸载阀控制输出模块、 看门狗模块和RS485转换模块分别与CPU模块通过PCB走线连接，信号采集模块从外部传感器采集总出液口压力信号，并通过传感器接口电路输入 CPU模块；CPU模块将接收到的总出液口压力信号采用模糊控制算法进行数据计算得到卸载阀控制信号，并将卸载阀控制信号输出给卸载阀控制输出模块，由卸载阀控制输出模块将所述卸载阀控制信号输出，所述卸载阀控制信号通过卸载阀按照系统不同的压力分级控制整个系统的总压力；同时CPU模块还将TTL电平信号输出给RS485转换模块，由RS485 转换模块将TTL电平信号转化为485信号用于系统通讯；看门狗模块通过“读允许”引脚喂狗，当系统死机后，外部没有喂狗信号的情况下，看门狗电路输入复位信号，重新启动CPU 程序；地址设置模块通过4根引脚线与CPU模块相连，通过拨码开关选择控制分机在系统中的地址号；数据存取模块将从外部控制主机接收的控制信号进行存储，并供CPU模块读取， 避免掉电丢失。[0007]在上述乳化液泵站总出液口压力控制分机中，CPU模块采用AT89S52芯片；RS485 转换模块的通讯芯片型号为MAX1480。在上述乳化液泵站总出液口压力控制分机中，信号采集模块采集的总出液口压力信号为1000 4500Hz的频率信号。在上述乳化液泵站总出液口压力控制分机中，压力分级控制是指根据当前压力的大小决定开启卸载阀的数量。在上述乳化液泵站总出液口压力控制分机中，模糊控制算法是指对采集来的压力参数进行判断并生成相应的模糊控制量，模糊控制量送入控制部分，最后由控制部分根据模糊控制信号完成对被测物体的压力模糊控制。本实用新型与现有技术相比有益效果为(1)本实用新型总出液口压力控制分机中的CPU模块采用AT89S52芯片完成系统的逻辑控制等功能，RS485转换模块采用MAX1480芯片完成总出液口压力控制分机与主机之间的通讯，通过信号采集模块采集当前总出液口压力传感器信号，并通过卸载阀控制模块输出卸载阀控制信号，通过数据存取模块存取当前数据，通过看门狗模块避免系统死机， 该控制分机通过不断的与控制主机通讯来获取对乳化液泵站的卸载阀各项控制参数，并上传当前卸载阀工作状态，实现对乳化液泵站的总出液口压力控制，具有反应速度快、性能可靠、控制稳定的特点，可以很好的实现对乳化液泵站总出液口压力的控制，达到控制系统对现场运行状态的掌握；(2)本实用新型总出液口压力控制分机设计多级卸载阀控制逻辑，满足不同压力下对卸载阀的控制信号输出；(3)本实用新型总出液口压力控制分机采用模糊控制算法程序对采集来的压力参数进行判断并生成相应的模糊控制量，模糊控制量送入控制部分，最后由控制部分根据模糊控制信号完成对被测物体的压力模糊控制，模糊控制实现了对非线性系统的乳化液泵站总出口压力的控制，有效解决了控制滞后问题，保证了乳化液泵站的稳定供液；(4)本实用新型总出液口压力控制分机的RS485转换模块，将CPU输出的TTL电平信号转换为抗干扰能力强的RS485信号，提高了系统的抗干扰能力；地址设置模块通过拨码开关根据当前实际情况设置当前分机地址。
图1为本实用新型总出液口压力控制分机的结构示意图；图2为本实用新型总出液口压力控制分机的部分原理框图；图3为本实用新型总出液口压力控制分机的通讯流程图。
具体实施方式
以下结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步详细的描述如图1所示为本实用新型总出液口压力控制分机的结构示意图，由图可知总出液口压力控制分机包括设置在PCB印制电路板上的CPU模块、信号采集模块、数据存取模块、 地址设置模块、卸载阀控制输出模块、看门狗模块和RS485转换模块，其中信号采集模块、 数据存取模块、地址设置模块、卸载阀控制输出模块、看门狗模块和RS485转换模块分别与CPU模块通过PCB走线连接。其中CPU模块采用AT89S52芯片完成系统的逻辑控制等功能，CPU模块将从信号采集模块接收到的总出液口压力信号采用模糊控制算法进行数据计算得到卸载阀控制信号， 卸载阀控制信号通过卸载阀按照系统不同的压力分级控制整个系统的总压力；同时CPU模块还将TTL电平信号输出给RS485转换模块。如图2所示为本实用新型总出液口压力控制分机的部分原理框图，P3. 4接信号采集模块的频率输入。Pl. 3,Pl. 4、P1. 5、P1. 6接数据存取模块。P2. 4、P2. 5、P2. 6、P2. 7接卸载阀控制模块。P2. 0、P2. 1、P2. 2、P2. 3接地址设置模块。RXD、TXD接RS485转换模块。RS485转换模块采用MAX1480芯片完成总出液口压力控制分机与外部控制主机之间的通讯，RS485转换模块将TTL电平信号转化为485信号用于系统通讯。信号采集模块从外部传感器采集总出液口压力信号，并通过传感器接口电路输入CPU模块，信号采集模块中，传感器通过三芯电缆将信号传输到压力控制分机，卸载阀控制信号通过M芯电缆传输。看门狗模块通过“读允许”引脚喂狗，当系统死机后，外部没有喂狗信号的情况下， 看门狗电路输入复位信号，重新启动CPU程序。地址设置模块用于确定分机在整个系统通讯中的地址，通过选择拨码开关，可以将地址确定为0至15中的任意号数。数据存取模块将从控制主机接收的控制信号进行存储，并供CPU模块读取，避免掉电丢失。总出液口压力控制分机与外部控制主机的通讯主要包括两种方式一方面，当主机启动或者是通过控制主机修改了总出液口压力控制参数后，控制主机将当前控制参数发送给总出液口压力控制分机；另一方面，控制主机将当前泵站电机的启停状态以及各乳化液泵的优先级传输给总出液口压力控制分机，以便总出液口压力控制分机根据总出液口的压力大小按照乳化液泵优先级控制相应的卸载阀，并将当前总出液口压力参数以及各卸载阀启停状态回传给控制主机，通讯流程如图3所示，图3为本实用新型总出液口压力控制分机的通讯流程图。卸载阀的控制，根据泵站中含有乳化液泵的数量不同，控制分机控制的卸载阀数量也有所不同。以4台乳化液泵为例，一般情况下3台乳化液泵开启，1台乳化液泵作为备用泵，其中开启3台泵的优先级分别为1级、2级、3级。系统设置3级参数控制卸载阀的动作。当采集到的信号为大于36MPa，1级、2级、3级乳化液泵的卸载阀开启卸载，当采集到的信号为大于34MPa，1级、2级乳化液泵的卸载阀开启卸载，当采集到的信号为大于32MPa，1 级乳化液泵的卸载阀开启卸载，当采集到的信号为小于30MPa，1级乳化液泵的卸载阀关闭开始加载，当采集到的信号为大于^MPa，1级、2级乳化液泵的卸载阀开始加载，当采集到的信号为大于26MPa，1级、2级、3级乳化液泵的卸载阀开始加载。在本系统中，由传感器送来的压力信号转换为二进制数送CPU计算转换为压力值。压力值由程序进行压力偏差及变化率的模糊化。并将压力的偏差及变化率的物理基本论域[a，b]转换到相应的整数论域，此处确定为[_2，+2]。本系统采用E表示压力偏差的隶属函数，EC表示压力偏差变化率的隶属函数，C为输出增量。C输出增量也分为五个档次零(Z)、小(S)、中(M)、大(B)、很大(VB)。这种方法不仅保证系统控制的稳定性，而且还可减少超调和振荡现象。规则以二维数组表的形式存储。这里采用查表法，制造控制表的步骤如下(1)求模糊关系R，由模糊控制器二十五条控制规则，得出控制器的关系R ； (2) 求输入偏差、偏差变化率量化后对应的模糊量，输入偏差值在量化后，可能为下列任一模糊量(_2、_1、0、1、2)。偏差变化率量化后，对应的模糊量为(_2、-1、0、1、2) ； (3)求输出的控制精确量并形成控制表。对输入偏差值和偏差变化率的模糊量采用最大隶属度法进行反模糊化，则可得到精确控制量。再以输入偏差为列，偏差变化率为行，两者交点为输出精确值。 得到模糊控制表如表1所示。 表1控制规则
权利要求1.一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，其特征在于包括设置在PCB印制电路板上的CPU模块、信号采集模块、数据存取模块、地址设置模块、卸载阀控制输出模块、看门狗模块和RS485转换模块，其中信号采集模块、数据存取模块、地址设置模块、卸载阀控制输出模块、看门狗模块和RS485转换模块分别与CPU模块通过PCB走线连接，信号采集模块从外部传感器采集总出液口压力信号，并通过传感器接口电路输入CPU模块；CPU模块将接收到的总出液口压力信号采用模糊控制算法进行数据计算得到卸载阀控制信号，并将卸载阀控制信号输出给卸载阀控制输出模块，由卸载阀控制输出模块将所述卸载阀控制信号输出，所述卸载阀控制信号通过卸载阀按照系统不同的压力分级控制整个系统的总压力；同时CPU模块还将TTL电平信号输出给RS485转换模块，由RS485转换模块将TTL电平信号转化为485信号用于系统通讯；看门狗模块通过“读允许”引脚喂狗，当系统死机后，外部没有喂狗信号的情况下，看门狗电路输入复位信号，重新启动CPU程序；地址设置模块通过 4根引脚线与CPU模块相连，通过拨码开关选择控制分机在系统中的地址号；数据存取模块将从外部控制主机接收的控制信号进行存储，并供CPU模块读取，避免掉电丢失。
2.根据权利要求1所述的一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，其特征在于所述 CPU模块采用AT89S52芯片。
3.根据权利要求1所述的一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，其特征在于所述 RS485转换模块的通讯芯片型号为MAX1480。
4.根据权利要求1所述的一种乳化液泵站总出液口压力控制分机，其特征在于所述压力分级控制是指根据当前压力的大小决定开启卸载阀的数量。
专利摘要本实用新型涉及一种乳化液泵站总出液口压力检测控制分机，该控制分机中的CPU模块完成系统的逻辑控制等功能，RS485转换模块完成控制分机与主机之间的通讯，通过信号采集模块采集总出液口压力，并通过卸载阀控制输出模块输出卸载阀控制信号，通过数据存储模块存储和读取数据，通过看门狗模块避免系统死机，通过地址设置模块设置该控制分机在系统通讯中的地址号。该控制分机通过与控制主机通讯来获取对乳化液泵站的各项控制参数，通过直接控制卸载阀，实现对乳化液泵站的总出液口压力的控制，具有反应速度快、性能可靠、控制稳定的特点，可以很好的实现对乳化液泵站总出液口压力的控制。
文档编号F04B49/06GK202040063SQ20112014627
公开日2011年11月16日 申请日期2011年5月10日 优先权日2011年5月10日
发明者刘宇辉, 华仕容, 岳超波, 王学伟, 王洛宾, 邓健辉 申请人:中国航天科技集团公司烽火机械厂