一种基于现场总线的阀门遥控系统的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于现场总线的阀门遥控系统，包括n个电子液压阀单元和系统控制平台；电子液压阀单元包括执行装置和控制装置，执行装置包括电机、液压泵、双液控单向阀、液压缸、溢流阀油箱；控制装置包括控制芯片，在控制芯片上连接有电机控制电路、电机电流检测电路、压力测量信号电路、和RS-485总线接口；n个电子液压阀单元通过RS-458总线接口连接在RS-485总线的输出端上，系统控制平台连接在RS-485总线的输入端上。本发明提供的遥控系统，采用了现场总线技术，可省去所有的油路管，取而代之的是一根光纤，或是通信电缆将所有的阀门连接起来，通过操作台直接对阀门进行遥控，节省了铜材、节约了空间。
【专利说明】一种基于现场总线的阀门遥控系统
【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种船用阀门的遥控装置，尤其涉及一种基于现场总线的阀门遥控系统。
【背景技术】
[0002]阀门遥控系统是船舶自动的一个重要组成部分，对油船、化学品船这类的船，阀门遥控系统至关重要。传统的阀门遥控系统一般采用电动、气动和液动驱动三种控制方式，大型民用船舶普遍采用液压驱动。船舶使用这种液压控制的阀门除了会遇到阀门本身的缺陷(体积大，使用、安装、维护困难)外，另外由于是采用油压来控制阀门，控制信号首先要通过电磁阀控制油路，然后油通过油路管作用于阀门，从而实现对阀门的开启、关闭，以及调节控制。由于每个阀门须两根由铜管制成的油路管，故使得这种阀门控制方法既浪费铜材，又增加了船体自身的重量，还占据了有限的船体空间。
[0003]如果采用电动驱动的方式，由于是一对一的形式，每只电动阀门仍至少需要两根线，这样整个船舶都布满了电线，一方面不安全，另一方面不便于检修。
[0004]对于一些油船或化学品船，由于安全的要求，电缆线是不允许下到船舱内的，因此不得不采用液压驱动的方式。如附图1所示为基于液压驱动的阀门遥控装置的结构示意图。操作人员在系统控制台上对η台液压执行器发出控制信号，控制电磁阀柜中的相应电磁阀，液压动力单元中具有一定压力的油通过该电磁阀，经过油路输送给对应的液压执行器，最终操纵对应的阀门动作。图中系统控制台、电磁阀柜、液压动力单元布置在船上的非危险区域，且彼此之间的距离较近；而液压执行器安装在液压阀门上，液压执行器与电磁阀柜通过长距离的液压管路连接。
[0005]但这种液压驱动方式的缺陷是非常明显的。正由于传统的阀门遥控系统具有以上缺陷，目前国内外的船舶制造商开始考虑寻找新的方式，基于现场总线(Field ControlSystem，以下简称FCS)的电子液压驱动方式成为人们目前关注的重点。FCS是一种应用于生产现场，在现场设备之间、现场设备和控制装置之间实行双向、串形、多结点的数字通信技术。现场总线体现了分布、开放、互联、高可靠性的特点。FCS的以上特点使得其在设计、安装、投运到正常生产都具有很大的优越性:首先由于分散在前端的智能设备能执行较为复杂的任务，不再需要单独的控制器、计算单元等，节省了硬件投资和使用面积；FCS的接线较为简单，而且一条传输线可以挂接多了设备，大大节约了安装费用；由于现场控制设备往往具有自诊断功能，并能将故障信息发送至控制室，减轻了维护工作；同时，由于用户拥有高度的系统集成自主权，可以通过比较灵活选择合适的厂家产品；整体系统的可靠性和准确性也大为提高。这一切都帮助用户实现了减低安装、使用、维护的成本，最终达到增加利润的目的。
【发明内容】
[0006]发明目的:为了克服现有技术中存在的不足，本发明提供一种安全、且便于检修的基于现场总线的阀门遥控装置，可以节省铜材，节约空间。
[0007]技术方案:为解决上述技术问题，本发明采样的技术方案为:
[0008]一种基于现场总线的阀门遥控系统，包括η个电子液压阀单元和对所有电子液压阀单元进行控制的系统控制平台；所述电子液压阀单元包括执行装置和控制装置，所述执行装置包括电机、液压泵、双液控单向阀、液压缸、两个溢流阀和油箱，所述电机与液压泵相连接，在液压泵上设有电机正转出油口和电机反转出油口 ；在双液控单向阀上设有主油孔Α、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI，在液压缸上设有A油腔和B油腔，所述电机正转出油口连接主油腔A和一个溢流阀的进油口，所述电机反转出油口连接主油腔B和另一个溢流阀的进油口，所述两个溢流阀的出油口接入油箱内，所述主油孔Al与A油腔连通，主油孔BI与B油腔连通；当电机正转时，主油孔A和主油孔Al连通，向A油腔注油，当电机反转时，主油孔B和主油孔BI连通，向B油腔注油；在液压缸上设有驱动头；所述控制装置包括控制芯片，在控制芯片上连接有控制电机正反转的电机控制电路、电机电流检测电路、检测液压缸压力的压力测量信号电路、和RS-485总线接口，所述控制芯片通过电机控制电路和电机电流检测电路与电机相连，通过压力测量信号电路与液压缸相连接；所述η个电子液压阀单元通过RS-458总线接口连接在RS-485总线的输出端上，系统控制平台连接在RS-485总线的输入端上；其中，η为自然数,且n ≥ I。
[0009]该系统还包括两个应急手摇泵，其中一个应急手摇泵的进油口与A油腔相连通，另一个应急手摇泵的进油口与B油腔相连通。
[0010]所述控制芯片上还连接有复位电路、时钟电路、直流稳压电源和LED显示装置，且在控制芯片上设有调试接口 ；所述电机控制电路包括固态继电器。
[0011]所述控制芯片采用单片机AT89C51芯片；AT89C51是美国ATMEL公司生产的低电压，高性能CM0S8位单片机，片内含4k bytes的可反复擦写的只读程序存储器(PEROM)和128bytes的随机存取数据存储器(RAM)，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术生产，兼容标准MCS-51指令系统，片内置通用8位中央处理器(CPU)和Flash存储单元，其功能强大、性价比高，适用于各种控制领域。
[0012]双液控单向阀又称双向液压锁，是两个同样结构的液控单向阀共用一个阀体，阀体上开设四个主油孔，记为主油孔A、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI。当液压系统一条油路的液流从主油孔A正向流入该阀时，液流压力自动顶开右阀芯，使主油孔A与主油孔Al连通，油液从A腔向Al腔正向流通；同时，液流压力将中间的控制活塞向左推，从而顶开左阀芯，使主油孔B与主油孔BI连通，将原来封闭在主油孔BI通路上的油液经主油孔B排出。反之，液压系统一条油路的液流从主油孔B正向流入该阀时，液流压力自动顶开左阀芯，使主油孔B与主油孔BI沟通，油液从主油孔B向主油孔BI正向流通；同时，液流压力将中间的控制活塞右推，从而顶开右阀芯，使主油孔A与主油孔Al连通，将原来封闭在主油孔Al通路上的油液经主油孔A排出。简单的说，就是当一个油腔正向进油时，另一个油腔为反向出油，反之亦然。
[0013]双液控单向阀的主要技术性能包括正向最低开启压力、反向开启最小控制压力、反向泄露量、压力损失等。
[0014](I)正向最低开启电压
[0015]设单向阀的出液腔的压力为零，由阀芯的力平衡条件，可得正向最小开启电压为:
【权利要求】
1.一种基于现场总线的阀门遥控系统，其特征在于:该系统包括η个电子液压阀单元和对所有电子液压阀单元进行控制的系统控制平台；所述电子液压阀单元包括执行装置和控制装置，所述执行装置包括电机(I)、液压泵(2)、双液控单向阀(3)、液压缸(6)、两个溢流阀(5)和油箱(8)，所述电机(I)与液压泵(2)相连接，在液压泵(2)上设有电机正转出油口和电机反转出油口 ；在双液控单向阀(3)上设有主油孔Α、主油孔Al、主油孔B和主油孔BI，在液压缸(6)上设有A油腔和B油腔，所述电机正转出油口连接主油腔A和一个溢流阀(5)的进油口，所述电机反转出油口连接主油腔B和另一个溢流阀(5)的进油口，所述两个溢流阀(5)的出油口接入油箱(8)内，所述主油孔Al与A油腔连通，主油孔BI与B油腔连通；当电机(I)正转时，主油孔A和主油孔Al连通，向A油腔注油，当电机(I)反转时，主油孔B和主油孔BI连通，向B油腔注油；在液压缸(6)上设有驱动头；所述控制装置包括控制芯片，在控制芯片上连接有控制电机(I)正反转的电机控制电路、电机电流检测电路、检测液压缸(6)压力的压力测量信号电路、和RS-485总线接口，所述控制芯片通过电机控制电路和电机电流检测电路与电机(I)相连，通过压力测量信号电路与液压缸(6)相连接；所述η个电子液压阀单元通过RS-458总线接口连接在RS-485总线的输出端上，系统控制平台连接在RS-485总线的输入端上；其中，η为自然数，且η≥1。
2.根据权利要求1所述的基于现场总线的阀门遥控系统，其特征在于:该系统还包括两个应急手摇泵(9)，其中一个应急手摇泵(9)的进油口与A油腔相连通，另一个应急手摇泵(9)的进油口与B油腔相连通。
3.根据权利要求1所述的基于现场总线的阀门遥控系统，其特征在于:所述控制芯片上还连接有复位电路、时钟电路、直流稳压电源和LED显示装置，且在控制芯片上设有调试接口。
4.根据权利要 求1所述的基于现场总线的阀门遥控系统，其特征在于:所述控制芯片采用单片机AT89C51芯片。
5.根据权利要求1所述的基于现场总线的阀门遥控系统，其特征在于:所述电机控制电路包括固态继电器。
【文档编号】F16K31/02GK103968131SQ201410204547
【公开日】2014年8月6日 申请日期:2014年5月14日 优先权日:2014年5月14日
【发明者】张裕东 申请人:南通航海机械集团有限公司