专利名称：液动蝶阀在线监测仪的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种液动蝶阀在线监测仪，可用于阀位及阀门扭矩监测，能有 效检测到蝶阀关闭不到位漏气或出现异常情况时具有提示和报警功能。
背景技术：
目前，在工业生产线上使用的液动蝶阀经常发生关闭不到位出现卡阀现象，造 成关闭不到位漏气。因此，利用液压控制将再继续关闭蝶阀，会导致蝶阀受力变形，影 响了蝶阀的使用寿命。
发明内容鉴于上述现状，本实用新型提供了一种液动蝶阀在线监测仪，实现阀门在使用 过程中始终处于监控状态，兼顾阀门出现问题或发生异常情况时具有提示和报警功能。实现本实用新型的技术解决方案是一种液动蝶阀在线监测仪，位置传感器、 开阀压力传感器、关阀压力传感器分别接于单片机的输入端；所述单片机的一个输出端 输出4 20mA位置传感器的角度信号接液晶显示电路；单片机的另两个输出端分别输出 4 20mA开阀压力传感器的信号、关阀压力传感器的扭矩信号接于监控室的PLC可编程 控制器；所述的单片机与工控机连接。上述中所涉及的位置传感器安装在蝶阀本体的阀板主轴上；而开阀压力传感器 和关阀压力传感器安装在与阀板连接的液压缸进、出口处。上述中，根据位置传感器和压力传感器综合信息，监测仪显示阀板工作状态信 息正在打开、打开到位、正在关闭、关闭到位、阀门故障报警、位置传感器故障、开 阀压力传感器故障、关阀压力传感器故障。本实用新型提及的蝶阀是公知技术。根据上述技术方案，所涉及液动蝶阀控制系统液晶显示电路，位置传感器由电 路供电，位置传感器的18脚接电路的5V;位置传感器的17脚接电路的地；位置传感器 的11位输出信号分别接寄存器IC2的11脚、12脚、13脚、14脚、3脚、4脚、5脚、6 脚和寄存器IC3的11脚、12脚、13脚，再分别接电阻RPl RPll到电源5V;位置传 感器的12脚接单片机ICl的33脚；位置传感器的13脚与19脚接地；位置传感器的14 脚接单片机ICl的34脚；寄存器IC2的16脚和寄存器IC3的16脚接电源5V;寄存器 IC2的8脚和10脚接地；寄存器IC3的8脚接地；寄存器IC2的9脚接寄存器IC3的10 脚；寄存器IC2的1脚和寄存器IC3的1脚连接接于单片机ICl的36脚；寄存器IC2的 2脚和寄存器IC3的2脚连接接于单片机ICl的37脚；寄存器IC2的15脚和寄存器IC3 的15脚连接接于单片机ICl的35脚；寄存器IC3的9脚接单片机ICl的32脚；单片机 ICl是AVR单片机，寄存器IC2和寄存器IC3是移位寄存器，控制接收位置传感器的输 出信号，再经单片机处理送后送单片机ICl的14脚角度输出；压力传感器由电路供电， 压力传感器的电源接电路的5V;压力传感器的地接电路接地；其中一只压力传感器的输出端通过连接电阻R2—路接于单片机ICl的31脚；另一路通过接电阻R3接地；另一只 压力传感器的输出端通过连接电阻R4 —路接于单片机ICl的30脚；另一路通过接电阻 R5接地；单片机ICl的32脚取位置传感器的信号，经单片机运算处理后送单片机ICl的 14脚角度输出；单片机ICl的30脚和31脚分别取两只压力传感器的信号，经单片机运 算处理后送单片机ICl的13脚扭矩输出；单片机ICl的9脚接收发器IC41脚连接，单片 机ICl的10脚与收发器IC4的4脚连接，单片机ICl的11与收发器IC4的2脚和3脚连 接，收发器IC4的5脚接地，收发器IC4的6脚接R7到+5V电源，接R6到收发器IC4 的7脚，接RlO到输出34，收发器IC4的7脚接R8到地，接R9到输出33。进一步的，液动蝶阀控制系统电流输出电路，扭矩信号经R21接光耦IC2的1 脚，光耦IC2的2脚接5V的地，光耦IC2的3脚接+12V，光耦IC2的4脚接模拟电路 ICl的10脚，通过R19接+24V;角度信号通过R20接IC3的1脚，光耦IC3的2脚接 5V的地，光耦IC3的3脚接+12V，光耦IC3的4脚接模拟电路ICl的9脚，通过R19接 +24V ；模拟电路ICl的1、3、6、7、8接+12V，模拟电路ICl的15脚接R10，再通过 R9接运算放大器IC6A的3脚，通过C5接运算放大器IC6A的2脚，运算放大器IC6A 的3脚通过C3接+12V，运算放大器IC6A的2脚接运算放大器IC6A的1脚再IC6B的5 脚，运算放大器IC6B的6脚接Ql的E和R5，R5的另一端接+12V，运算放大器IC6B 的7脚通过R7接Ql的B，Ql的C接R3和运算放大器IC7B的5脚，R3的另一端接D2 的负端，D2的负端通过Rl接运算放大器IC7B的6脚和Q6的3脚，D2的正端接Dl负 端，Dl的正端接+24V，运算放大器IC7B的7脚接Q6的1脚，Q6的2脚输出扭矩电流 信号；模拟开关ICl的4脚接R12，再通过Rll接运算放大器IC4A的3脚，通过C6接 运算放大器IC4A的2脚，运算放大器IC4A的3脚通过C4接+12V，运算放大器IC4A的 2脚接运算放大器IC4A的1脚再运算放大器IC64的5脚，运算放大器IC4B的6脚接Q2 的E和R6，R6的另一端接+12V，运算放大器IC4B的7脚通过R8接Q2的B，Q2的C 接R4和运算放大器IC5B的5脚，R4的另一端接D4的负端，D4的负端通过R2接运算 放大器IC5B的6脚和Q7的3脚，D4的正端接D3负端，D3的正端接+24V，运算放大 器IC5B的7脚接Q7的1脚，Q7的2脚输出角度电流信号。上述中的各运算放大器IC6A、IC6B、IC7B、IC4A、IC4B、IC5B的芯片不是同
一类芯片。单片机ICl是AVR单片机；光耦IC2和光耦IC3是移位寄存器。总之，本实用新型提供的液动蝶阀在线监测仪，具有在阀板主轴上安装位置传 感器，使其与阀板同步运动，通过位置传感器信号送液动蝶阀在线控制系统，将经过处 理后的4 20mA位置信号输出到监控室的PLC上，实现阀位量程0 90°，测量分辨 率0.022° 0.176°的在线监控。同时，利用压力传感器安装在液压缸进、出口处， 测量液压缸负载的变化。通告压力传感器信号送液动蝶阀在线控制系统，将经过处理后 的4 20mA扭矩信号输出到监控室的PLC上，实现阀位扭矩量程_6kNm 32kNm， 测量精度士 的在线监测。
图1是本实用新型的框图；[0014]图2是图1控制系统液晶显示电路原理图；图3是控制系统电流输出电路原理图。
具体实施方式
下面将结合附图实施例对本实用新型作进一步说明。参看图1所示的液动蝶阀在线监测仪，包括位置传感器1、开阀压力传感器2和 关阀压力传感器3，分别接于单片机4的输入端，将各传感器信号送单片机4信号采集处 理；单片机4信号处理部分将位置传感器1、开阀压力传感器2和关阀压力传感器3的信 号进行采集、处理。该单片机4的一个输出端输出4 20mA位置传感器1的角度位置 信号接液晶显示电路6 ；单片机4的另两个输出端分别输出4 20mA开阀压力传感器的 信号、关阀压力传感器的扭矩信号接于监控室的PLC可编程控制器7上，达到阀位在线 监控的目的，实现单片机4与工控机5通讯，交换数据。所述的单片机与工控机连接。本实用新型中的位置传感器1安装在蝶阀本体的阀板主轴上(图中未给出)；开 阀压力传感器和关阀压力传感器安装在与阀板连接的液压缸进、出口处(图中未给出)。 根据位置传感器1和开阀压力传感器2和关阀压力传感器3综合信息，监测仪显示阀板工 作状态信息正在打开、打开到位、正在关闭、关闭到位、阀门故障报警、位置传感器 故障、开阀压力传感器故障、关阀压力传感器故障。监测仪工作原理1、阀位控制监测，当阀板运动时，与阀板主轴上的位置传感器同步运动，使其 位置传感器信号输送给液动蝶阀在线监测仪，监测仪将经过处理后的4 20mA位置信号 输出到监控室的PLC上，进行阀位在线监控。2、阀门扭矩监测，两只压力传感器安装在液压缸进、出口处，测量液压缸 负载的变化。压力传感器信号送液动蝶阀在线监测仪，监测仪将经过处理后的4 20mA扭矩信号输出到监控室的可编程控制器PLC上，进行阀门扭矩在线监测。扭矩量 程_6kNm 32kNm ；测量精度士 1 %。图2给出了液动蝶阀控制系统液晶显示电路原理图。位置传感器信号的采集 位置传感器由电路供电，位置传感器的18脚接电路的5V ；位置传感器的17脚接电路的 地；位置传感器的11位输出信号分别接寄存器IC2的11脚、12脚、13脚、14脚、3脚、 4脚、5脚、6脚和寄存器IC3的11脚、12脚、13脚，再分别接电阻RPl RPll到电源 5V ；位置传感器的12脚接单片机ICl的33脚；位置传感器的13脚与19脚接地；位置 传感器的14脚接单片机ICl的34脚；寄存器IC2的16脚与寄存器IC3的16脚接5V ； 寄存器IC2的8脚和10脚接地；寄存器IC3的8脚接地；寄存器IC2的9脚接寄存器IC3 的10脚；寄存器IC2的1脚和寄存器IC3的1脚连接，并且同时接单片机ICl的36脚； 寄存器IC2的2脚和寄存器IC3的2脚连接接于单片机ICl的37脚；寄存器IC2的15脚 和寄存IC3的15脚连接接于单片机ICl的35脚；寄存器IC3的9脚接单片机ICl的32 脚；IC2和IC3是移位寄存器，ICl是AVR单片机，控制接收位置传感器的输出信号，再 经单片机处理送后送单片机ICl的14脚角度输出，进行位置传感器信号的采集；压力传 感器由电路供电，压力传感器的电源接电路的5V;压力传感器的地接电路的地；一只压 力传感器的输出通过R2接单片机ICl的31脚，再接R3到地；另一只压力传感器的输出通过R4接单片机ICl的30脚，再接R5到地，进行压力传感器信号的采集。单片机ICl 是核心控制部分，单片机ICl的32脚取位置传感器的信号，经单片机运算处理后送单片 机ICl的14脚角度输出；单片机ICl的30脚和31脚分别取两只压力传感器的信号，经 单片机运算处理后送单片机ICl的13脚扭矩输出；单片机根据光电传感器和压力传感器 综合信号，在XSl显示阀板工作状态信息，实行单片机控制。单片机ICl的9脚接收发器IC4 1脚连接，单片机ICl的10脚与收发器IC4的4 脚连接，单片机ICl的11与收发器IC4的2脚和3脚连接，收发器IC4的5脚接地，收 发器IC4的6脚接R7到+5V电源，接R6到收发器IC4的7脚，接RlO到输出34，收发 器IC4的7脚接R8到地，接R9到输出33，完成单片机与上位机的通讯。图3给出了液动蝶阀控制系统电流输出电路原理图。扭矩信号经R21接光耦IC2 的1，光耦IC2的2脚接5V接地，光耦IC2的3脚接+12V，光耦IC2的4脚接模拟电路 ICl的10脚，通过R19接+24V;角度信号通过R20接光耦IC3的1脚，光耦IC3的2脚 接5V接地，光耦IC3的3脚接+12V，光耦IC3的4脚接模拟电路ICl的9脚，通过R19 接+24V;模拟电路ICl的1、3、6、7、8脚接+12V，模拟电路ICl的15脚接R10，再通 过R9接运算放大器IC6A的3脚，通过C5接运算放大器IC6A的2脚，运算放大器IC6A 的3脚通过C3接+12V，运算放大器IC6A的2脚接运算放大器IC6A的1脚再IC6B的5 脚，运算放大器IC6B的6脚接Ql的E和R5，R5的另一端接+12，运算放大器IC6B的 7脚通过R7接Ql的B，Ql的C接R3和运算放大器IC7B的5脚，R3的另一端接D2 的负端，D2的负端通过Rl接运算放大器IC7B的6脚和Q6的3脚，D2的正端接Dl负 端，Dl的正端接+24，运算放大器IC7B的7脚接Q6的1脚，Q6的2脚输出扭矩电流 信号V;模拟电路ICl的4脚接R12，再通过Rll接IC4A的3脚，通过C6接运算放大 器IC4A的2脚，运算放大器IC4A的3脚通过C4接+12，运算放大器IC4A的2脚接运 算放大器IC4A的1脚再运算放大器IC64的5脚，运算放大器IC4B的6脚接Q2的E和 R6，R6的另一端接+12V，运算放大器IC4B的7脚通过R8接Q2的B，Q2的C接R4 和运算放大器IC5B的5脚，R4的另一端接D4的负端，D4的负端通过R2接运算放大器 IC5B的6脚和Q7的3脚，D4的正端接D3负端，D3的正端接+24V，运算放大器IC5B 的7脚接Q7的1脚，Q7的2脚输出角度电流信号。
权利要求1.一种液动蝶阀在线监测仪，其特征是，位置传感器(1)、开阀压力传感器(2)、关 阀压力传感器(3)分别接于单片机(4)的输入端；所述单片机(4)的一个输出端输出4 20mA位置传感器(1)的角度信号接液晶显示电路(6)；单片机(4)的另两个输出端分别 输出4 20mA开阀压力传感器(2)的信号、关阀压力传感器(3)的扭矩信号接于监控室 的PLC可编程控制器(7)；所述的单片机⑷与工控机(5)连接。
2.按权利要求1所述的液动蝶阀在线监测仪，其特征是，所述液动蝶阀控制系统液晶 显示电路，位置传感器由电路供电，位置传感器的18脚接电路的5V;位置传感器的17 脚接电路的地；位置传感器的11位输出信号分别接寄存器IC2的11脚、12脚、13脚、 14脚、3脚、4脚、5脚、6脚和寄存器IC3的11脚、12脚、13脚，再分别接电阻RPl RPll到电源5V;位置传感器的12脚接单片机ICl的33脚；位置传感器的13脚与19脚 接地；位置传感器的14脚接单片机ICl的34脚；寄存器IC2的16脚与寄存器IC3的16 脚接5V ；寄存器IC2的8脚和10脚接地；寄存器IC3的8脚接地；寄存器IC2的9脚 接寄存器IC3的10脚；寄存器IC2的1脚和寄存器IC3的1脚连接接于单片机ICl的36 脚；寄存器IC2的2脚和寄存器IC3的2脚连接接于单片机ICl的37脚；寄存器IC2的 15脚和寄存器IC3的15脚连接接于单片机ICl的35脚；寄存器IC3的9脚接单片机ICl 的32脚；单片机ICl是AVR单片机，IC2和IC3是移位寄存器，控制接收位置传感器的 输出信号，再经单片机处理送后送单片机ICl的14脚角度输出。
3.按权利要求1所述的液动蝶阀在线监测仪，其特征是，液动蝶阀控制系统电流输出 电路，扭矩信号经R21接光耦IC2的1脚，光耦IC2的2脚接5V接地，光耦IC2的3脚 接+12V，光耦IC2的4脚接模拟电路ICl的10脚，通过R19接+24V;角度信号通过R20 接IC3的1脚，光耦IC3的2脚接5V接地，光耦IC3的3脚接+12V，光耦IC3的4脚接 模拟电路ICl的9脚，通过R19接+24V;模拟电路ICl的1、3、6、7、8脚接+12V，模 拟电路ICl的15脚接R10，再通过R9接运算放大器IC6A的3脚，通过C5接运算放大 器IC6A的2脚，运算放大器IC6A的3脚通过C3接+12V，运算放大器IC6A的2脚接运 算放大器IC6A的1脚再IC6B的5脚，运算放大器IC6B的6脚接Ql的E和R5，R5的 另一端接+12V，运算放大器IC6B的7脚通过R7接Ql的B，Ql的C接R3和运算放大 器IC7B的5脚，R3的另一端接D2的负端，D2的负端通过Rl接运算放大器IC7B的6 脚和Q6的3脚，D2的正端接Dl负端，Dl的正端接+24V，运算放大器IC7B的7脚接 Q6的1脚，Q6的2脚输出扭矩电流信号；模拟开关ICl的4脚接R12，再通过Rll接运 算放大器IC4A的3脚，通过C6接运算放大器IC4A的2脚，运算放大器IC4A的3脚通 过C4接+12V，运算放大器IC4A的2脚接运算放大器IC4A的1脚再运算放大器IC64的 5脚，运算放大器IC4B的6脚接Q2的E和R6，R6的另一端接+12V，运算放大器IC4B 的7脚通过R8接Q2的B，Q2的C接R4和运算放大器IC5B的5脚，R4的另一端接D4 的负端，D4的负端通过R2接运算放大器IC5B的6脚和Q7的3脚，D4的正端接D3负 端，D3的正端接+24V，运算放大器IC5B的7脚接Q7的1脚，Q7的2脚输出角度电流 信号。
专利摘要本实用新型公开了一种液动蝶阀在线监测仪，位置传感器、开阀压力传感器、关阀压力传感器分别接于单片机的输入端；所述单片机的一个输出端输出4～20mA位置传感器的角度信号接液晶显示电路；单片机的另两个输出端分别输出4～20mA开阀压力传感器的信号、关阀压力传感器的扭矩信号接于监控室的PLC可编程控制器；所述的单片机与工控机连接通讯、交换数据。通过液动蝶阀在线控制系统，将输入信号分两路4～20mA位置信号和压力传感器信号输出到监控室的PLC上，实现阀位量程0～90°，测量分辨率0.022°～0.176°和阀位扭矩量程-6kNm～32kNm，测量精度±1％的在线监测。
文档编号F16K37/00GK201795153SQ20092021734
公开日2011年4月13日 申请日期2009年9月25日 优先权日2009年9月25日
发明者常艳, 王鸿雁, 程旭春 申请人:秦皇岛市北戴河兰德科技有限责任公司