一种防爆型网络化燃气加臭控制器的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种防爆型网络化燃气加臭控制器，包含一个嵌入式控制器、多个功能模块进行防爆加臭控制。本实用新型满足1区和2区II组别气体防爆要求，并将工作状态与数据上传到互联网，使得远离工作现场的工作人员也能方便地获取控制器的工作情况，可进行控制器远程维护和远程干预加臭操作。尤其适合应用在燃气等爆炸危险场合的工艺现场。
【专利说明】一种防爆型网络化燃气加臭控制器
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及燃气输配设备，尤其是燃气输送加臭控制自动化装置【技术领域】。
【背景技术】
[0002]石油、化工、煤炭、国防等许多工业部门，在生产、加工、运输和贮存的各个过程中，经常可能泄露或溢散出各种各样的易燃易爆气体、液体和各种粉尘及纤维。这类物质与空气混合后，可能成为具有爆炸危险的混合物，当混合物的浓度达到爆炸浓度范围时，一旦出现火源即会引起爆炸和发生火灾等严重事故。利用加臭机给输气管道添加臭剂，达到燃气加臭目的。目如的广品的情况:
[0003]1、嵌入型加臭控制器利用单片机和微打技术，通过设置参数来控制同时能手工或自动定打印出系统工作情况，通过接收燃气流量的模拟量信号，实现加臭剂量的计算实现自动加臭，存在的不足有:
[0004](1)不具有防爆功能，只能应用在安全环境中，如场站控制室，不能使用在危险爆炸场合的工艺现场；
[0005](2)没有网络接口，难以与日益广泛使用的以太网通信控制系统相结合实现远程监控；
[0006](3)自动加臭需要模拟量输入接口，以接收燃气流量信息，这增加了自动加臭的成本。
[0007]2.工控机型加臭控制器利用工业控制计算机进行燃气流量数据的采集和加臭泵的驱动，并使用组态软件制作人机交互界面，通过界面操作完成加臭控制器的功能，如双路自动加臭，手动加臭、加臭状态显示等。存在的缺点是:
[0008](1)这类控制器虽然功能灵活，如可以通过上位机界面适当增加功能等，但是由于加臭控制器本身的功能需求有限，所以利用专门的工控机并配置组态软件实为大材小用，徒增控制器的成本；
[0009](2)体积大，难以实现防爆功能，不宜放置在危险爆炸环境的工艺现场。
实用新型内容
[0010]鉴于现有技术的以上不足，本实用新型旨在通过嵌入式控制器及其相关功能模块自动采集燃气/煤气流量信号，并驱动加臭泵来对燃气进行自动加臭，同时能把加臭相关数据和泵的运行状态等发布到网络总线上的一种控制器，使之克服现有技术的以上缺点。
[0011]本实用新型的目的通过如下手段来实现。
[0012]一种防爆型网络化燃气加臭控制器，包含一个嵌入式控制器、多个功能模块进行防爆加臭控制。嵌入式控制器100的的各端口采用如下的连接构造:12(:端口与按键输入模块200相连?011和(1)12端口分别与485总线模块300和微型打印机模块700相连；3？1端口与工业以太网模块600相连；其两个即10端口分别与1X0显示模块400和120指示模块500相连；其一个⑶10端口用于接入外界的加臭模拟量变送器，其八/0端口用于接入外界的燃气模拟量变送器。
[0013]采用本实用新型技术方案带来的有益效果可概括如下:
[0014](I)本新型控制器能满足I区和2区II组别气体防爆要求，采用了适当的防爆措施，能应用在燃气等爆炸危险场合的工艺现场。
[0015](2)丰富的通信接口，优化了嵌入式加臭控制器的应用性能，实现了对加臭状态和加臭参数的远程监控。本加臭控制器能将工作状态与数据上传到互联网，使得远离工作现场的工作人员也能方便地获取控制器的工作情况，可进行控制器远程维护和远程干预加臭操作。
[0016](3)最大程度地降低了成本。采用嵌入式控制器加臭控制器的核心，使用了微打技术和嵌入式网络技术。在功能灵活的情况下，降低了成本。
【专利附图】
【附图说明】
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[0017]图1为本实用新型各组件的逻辑连接图。
[0018]图2为本实用新型实施例的结构连接图。
【具体实施方式】
[0019]下面结合附图对本实用新型的实施作进一步的描述。但是应该强调的是，下面的实施方式只是示例性的，而不是为了限制本实用新型的范围及应用。
[0020]结合图1和图2可看到:防爆型网络化燃气加臭控制器包含一个嵌入式控制器、多个功能模块进行防爆加臭控制。所述嵌入式控制器100的的各端口采用如下的连接构造:I2C端口与按键输入模块200相连；C0M1和COM2端口分别与485总线模块300和微型打印机模块700相连；SPI端口与工业以太网模块600相连；其两个GP1端口分别与IXD显示模块400和LED指示模块500相连；其一个GP1端口用于接入外界的加臭模拟量变送器，其A/D端口用于接入外界的燃气模拟量变送器。
[0021]本实用新型防爆型网络化燃气加臭控制器各部分组成与功能
[0022](I)嵌入式控制器。或称作微控制器(MCU)。该部分是整个系统的核心，是数据处理和通信处理单元。嵌入式控制器包含有CPU、程序及数据存储器以及多种接口控制器等。如TTL串行COM接口，I2C、SPI总线接口以及多个GP1接口等。
[0023](2) IXD显示模块。该功能模块是人机交互的主要单元。包括IXD液晶显示屏及其驱动接口等。显示屏可以编程实现多个显示界面，用来显示加臭相关信息以及设置加臭参数等。
[0024](3) LED指示模块。该模块主要包括LED指示灯及其驱动电路。其功能是用来直观地显示系统工作状态，如系统上电信息，有无报警，通信状态指示等。
[0025](4)加臭泵驱动模块。该模块包括嵌入式控制器输出隔离电路和脉冲发生器。该模块产生的脉冲经隔离输出到电磁隔膜式计量泵的驱动器内，从而启动计量泵以将臭剂泵入到燃气管道实现加臭。
[0026](5)微型打印机模块。该模块包括一个热敏微型打印机和一个与嵌入式控制器的通信接口。它接收来自嵌入式控制器的命令，执行相关的打印操作。如打印加臭泵的运行状态、加臭参数设置情况等。
[0027](6)按键输入模块。该模块是系统功能选择、参数设置和指令输入的单元。包括按键盘及其与嵌入式控制器的接口等。
[0028](7)模拟量输入模块。该模块是模拟量数据采集单元。如采集臭剂的液位，自动加臭时候燃气的流量等。该模块主要有输入隔离电路和仙转换电路组成。数据的处理由10^完成。
[0029](8) 485总线模块。为了与第三方设备，如等进行通信，该新型嵌入式控制器通过1008…协议，以485总线的方式将加臭相关数据传送给第三方设备，以便于现场站控系统的集成。同时还可以接收第三方设备传过来的燃气瞬时流量数据，以便在模拟量输入通道外还可以通过该总线获取流量信息，实现自动加臭。
[0030](9)工业以太网模块。该模块主要由网络芯片及其接口组成。该芯片一边连接1⑶，另一边通过耵45接口与以太网或互联网连接。通过该模块，本新型加臭控制器就可以利用“云”平台实现了远程的数据传输和系统监控功能。
[0031]系统工作原理如下:
[0032](1)手动加臭:手动加臭就是不考虑燃气流量的影响，按照某种固定频率(周期)和单位加臭量进行加臭。如每分钟加臭一次，每次加臭1001118臭液。手动加臭的实现是首先要设置加臭参数，如频率和单位加臭量。然后系统根据设置的参数，采用周期时间中断的方法，在中断程序中驱动加臭泵进行加臭。每次加臭量是通过对泵传送指令来动态设置的。
[0033](2)自动加臭:自动加臭就是根据燃气流量进行加臭，流量大则加臭频率高，流量小则加臭频率低。加臭的多少跟流过的燃气体积成正比。这样加臭更加科学合理。首先加臭控制器接收流量计(或者其他控制器)传来的流量数据，根据该数据计算加臭量，然后根据设置的单位加臭量计算加臭频率，根据该频率设置周期时间中断，在中断程序中驱动加臭泵进行加臭。
[0034](3)两路加臭:新型加臭控制器可同时对两路燃气进行工作，因为存储器中对应每一路都有不同的寄存器进行数据存储，所以它可以分别驱动两个完全一样加臭计量泵；同时每一路都有手动和自动加臭的功能，可分别进行不同设置，也可在不同的工作模式下同时工作。
[0035](4)打印操作:新型加臭控制器在工作时，微型热敏打印机处于待命状态，随时作好打印准备。微型打印机能实现手动打印和定时打印。
[0036]所谓手动打印即是按下键盘上的打印键，1⑶会立马发送要打印的数据(用户自己定义，如加臭数据等)以及打印命令到打印机，打印机会实时执行打印命令，打印出当前系统的设置参数及工作状态等信息。
[0037]定时打印则是人工设定一个打印时间，当系统时间到达该时间时，执行打印命令。打印操作的流程图如下:
[0038](5)远程通彳目:通彳目分成两种，一种是03485通彳目，该通彳目是利用1008113通彳目协议进行通信，通信内容包括将泵的状态和参数上传给第三方控制器，如0？^模块，同时接收第三方控制器下发的燃气流量数据和参数设置数据。在旧485通信中，本加臭控制器作为81狀6从机工作。另一种通信是工业以太网通信，采用100冊3扣？协议进行工作。本加臭控制器具有网络的一个I？地址，可以通过以太网与远程的另一个I？地址的网络终端进行通信。借助公网，如八03[等，可以将加臭控制器的数据共享到1阶2觀￡1网络。从而可以实现加臭操作的远程监控功能，并能实现加臭控制器的远程维护。
[0039](6)防爆保护:一方面通过限制系统的能耗进行防爆保护；同时利用防爆控制箱作为控制器的外壳，键盘也采用防爆键盘，LCD显示屏安装在防爆透视窗的位置，LED指示灯等均做防爆处理。防爆等级满足2区II组别气体防爆要求，控制器可以在燃气工艺现场使用。在图2的实施例中，加臭控制器可以使用STC公司的STC89C516RD+处理器为MCU主芯片。主芯片连接ZLG7290按键模块、ENC28J60以太网模块、MAX485模块、RD-EH32微型打印机模块、240*128的液晶模块、LED指示灯等组成本新型加臭控制器。控制器外接变送器、加臭计量泵等。
[0040]在RS485通信中，本加臭控制器作为slave从机工作。另一种通信是工业以太网通信，采用MODBUS TCP协议进行工作。本加臭控制器具有LAN网络的一个IP地址，可以通过以太网与远程的另一个IP地址的LAN网络终端进行通信。借助公网，如ADSL等，可以将加臭控制器的数据共享到INTERNET网络。从而可以实现加臭操作的远程监控功能，并能实现加臭控制器的远程维护。
[0041]在实际实施中，一方面通过限制系统的能耗进行防爆保护；同时利用防爆控制箱作为控制器的外壳，键盘也采用防爆键盘，LCD显示屏安装在防爆透视窗的位置，LED指示灯等均做防爆处理。防爆等级满足2区II组别气体防爆要求。
【权利要求】
1.一种防爆型网络化燃气加臭控制器，包含一个嵌入式控制器、多个功能模块进行防爆加臭控制，其特征在于，嵌入式控制器100的的各端口采用如下的连接构造:I2C端口与按键输入模块200相连；C0M1和COM2端口分别与485总线模块300和微型打印机模块700相连；SPI端口与工业以太网模块600相连；其两个GP1端口分别与IXD显示模块400和LED指示模块500相连；其一个GP1端口用于接入外界的加臭模拟量变送器，其A/D端口用于接入外界的燃气模拟量变送器。
【文档编号】G05B19/418GK204129520SQ201420663936
【公开日】2015年1月28日 申请日期:2014年11月7日 优先权日:2013年11月20日
【发明者】孟祥印, 李阳, 肖世德, 谷翠军 申请人:西南交通大学