专利名称：阀门智能控制系统的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种阀门的控制装置，尤其是实现阀门定时自动控制的智能控制
系统。
背景技术：
目前，企事业单位、政府机关和学校等单位的供能系统，例如供水系统、暖气系统 等通常采用的是普通的控制阀门，这种控制阀门通过输入的电信号可以控制阀门的开启、 关闭及调节阀门的开度。阀门开度是指阀门在调节的时候，阀芯(或阀板)改变流道节流 面积时阀芯(或阀板)运动的位置，一般用百分比表示，关闭状态为0%，全开为100%。然 而，这种普通的控制阀门需要人们实时地控制电信号以进行阀门开关等操作，这种实时的 控制方式给管理者带来了极大地不便。而且，当管理者未对阀门作及时的控制时，极易造成 供能系统能量的流失，造成浪费。 鉴于此，为响应国家的节能号召，针对企事业单位、政府机关和集体宿舍等需要节 能控制的地方，实有必要设计一款新型的自动开关控制型阀门，可对阀门定时开关，控制阀 门的开度，以解决上述技术问题。
实用新型内容本实用新型主要解决的技术问题在于提供一种阀门智能控制系统，可以实现阀门 的定时自动控制功能。 为了解决上述技术问题，本实用新型采用如下技术方案 —种阀门智能控制系统，包括单片机模块、只读存储器、实时钟模块、电流控制模 块、电动阀门执行器以及显示模块； 所述只读存储器与单片机模块相连，用于存储用户配置信息，所述用户配置信息 包括时间及阀门开度信息； 所述实时钟模块与单片机模块相连，用于产生当前时间信号； 所述电流控制模块的输入端与单片机模块相连，用于将单片机模块产生的控制信 号转换为电动阀门执行器的控制信号输出； 所述电动阀门执行器包括一个信号输入端及一个反馈输出端，其信号输入端与电 流控制模块的输出端相连，用以根据接收到的控制信号控制阀门开度，其反馈输出端与单 片机模块相连，用以将当前的阀门开度信息反馈给单片机模块； 所述显示模块与单片机模块相连，用于显示阀门开度信息。 进一步地，所述单片机模块包括PIC单片机。 进一步地，所述单片机模块包括开度反馈接口 ，其与所述电动阀门执行器的反馈 输出端通过UART总线相连，用于接收电动阀门执行器反馈的阀门开度信息。 进一步地，所述单片机模块还包括串口接口 ，所述串口接口为通用串行通信接口 。 进一步地，所述只读存储器为电可擦除可编程只读存储器，其通过I 2C总线与单
3片机模块相连。 进一步地，所述实时钟模块包括采用12C接口的专用实时钟芯片，所述实时钟模 块通过I2C总线与单片机模块相连。 进一步地，所述电流控制模块包括单片数模转换器芯片，用于将单片机模块输出
的数字控制信号转换为电流控制信号输出。 进一步地，所述显示模块包括发光二极管。 进一步地，所述显示模块包括3个7段发光二极管。 相较于现有技术，本实用新型的有益效果在于 该产品采用高性能、高稳定性的PIC单片机，实现阀门的自动定时开关。调节阀 门控制器中的PIC微处理器，通过读取内置的时钟信息和EEPROM中的定时及开度信息，实 现阀门的自动定时开启、关闭，并可将阀门的实际开度信息通过显示模块实时显示。选用 EEPR0M以保存用户配置信息，具备掉电不丢失功能。 本系统适用于涉及收费取暖的单位、政府机关和集体宿舍等根据需要进行节能控 制的地方。管理部门可通过预先设定开关阀门的开度，及预设的条件控制阀门的开启和关 闭，参数一次设置，断电不丢失。
图1为本实用新型阀门智能控制系统的结构示意图。
图中标记说明 l单片机模块 ll开度反馈接口 12串口接口 2只读存储器 3实时钟模块 4电流控制模块 5电动阀门执行器6显示模块
具体实施方式
以下结合附图进一步详细说明本实用新型的具体实施例 参看图l，本实施例中的阀门智能控制系统，包括单片机模块1、只读存储器2、实 时钟模块3、电流控制模块4、电动阀门执行器5以及显示模块6 ; 所述只读存储器2与单片机模块1相连，用于存储用户配置信息，所述用户配置信 息包括时间及阀门开度信息； 所述实时钟模块3与单片机模块1相连，用于产生当前时间信号； 所述电流控制模块4的输入端与单片机模块1相连，用于将单片机模块1产生的
控制信号转换为电动阀门执行器5的控制信号输出； 所述电动阀门执行器5包括一个信号输入端及一个反馈输出端，其信号输入端与
电流控制模块4的输出端相连，用以根据接收到的控制信号控制阀门开度，其反馈输出端
与单片机模块1相连，用以将当前的阀门开度信息反馈给单片机模块1 ; 所述显示模块6与单片机模块1相连，用于显示阀门开度信息。 其中，所述单片机模块1包括PIC(Peripheral Interface Controller)单片机。 所述单片机模块1包括开度反馈接口 ll，其与所述电动阀门执行器5的反馈输出
端通过UART (Universal Asynchronous Receiver Transmitter)总线相连，用于接收电动阀门执行器5反馈的阀门开度信息。 所述单片机模块l还包括串口接口 12，所述串口接口 12为通用串行通信接口。 所述只读存储器2为电可擦除可编程只读存储器(EEPR0M， ElectricallyErasable Programmable Read-Only Memory)，其通过12C总线与单片机模块 l相连。 所述实时钟模块3包括采用I2C接口的专用实时钟芯片，所述实时钟模块通过I2C 总线与单片机模块1相连。 所述电流控制模块4包括单片数模转换器芯片，用于将单片机模块1输出的数字 控制信号转换为电流控制信号输出。 所述显示模块6包括发光二极管，具体为3个7段发光二极管。 本系统各个模块简介如下 单片机模块采用PIC16F877A单片机作为该系统的主控处理器。 EEPROM存储模块电可擦可编程只读存储器是一种掉电后数据不丢失的存储芯
片，本模块选用2线I2C串行EEPR0M(AT24C64W芯片)，用以保存用户配置信息，具备掉电不
丢失功能。 实时钟模块采用12C接口的专用实时钟芯片，为系统电路板产生准确的当前时 间等实时钟信息，具备电路板和备用电池供电功能。 电流控制模块利用一种单片高性能数模转换器(DAC)芯片(AD421)实现电流源
电路图。它由电流环路供电，单片机输出16位数字信号，以串行方式输入该芯片，用来控制
产生4 20mA精确电流输出，控制VAM55等电动阀门执行器的电机开度。 电动阀门执行器采用型号为VAM55的电动阀门执行器，接收电流控制模块(控制
板)发送的电流控制信号，驱动电机开启或关闭到对应开度；同时将开度信息通过开度反
馈接口馈送给单片机。 显示模块采用3个7段发光二极管(LED)，由单片机控制，用来显示阀门开度等 信息。 串行接口 采用通用串行通信接口 (RS485)，用来采集计量信息或与其它控制单 元，如PC(计算机)等进行通信。与PC通信需要将RS485信号经转换器转换为RS232或 USB接口信号。UART是一种通用串行数据总线，用于异步通信。该总线双向通信，可以实现
全双工传输和接收。 本系统的工作流程 阀门智能控制系统从RS232/485(UART)接口 ，接收来自计算机或热量计、流量计
等的控制或计量信息，由微控制器(PIC单片机)处理，并经电流控制模块将处理得到的数
字控制信号转换为阀门控制的电流信号(4-20mA)，控制阀门的开度。同时，将返回的开度等
信息，通过LED显示模块显示出来。整个控制系统和阀门配合，完成对阀门的自动定时开关
控制等功能。 系统功能介绍 (1)对阀门开度实现精确的控制 PIC单片机阀门智能控制系统最基础的功能就是完成对阀门开度大小的控制。系 统利用电流控制模块，即模拟/数字转换模块产生能够控制VAM55的模拟电流信号(VAM55由220V交流供电，通过接受4-20mA模拟电流控制阀门的开度)。控制系统采用开环控制和
闭环负反馈控制相结合的方式，实现了对阀门快速且精确的开度控制。 (2)对阀门开度进行时间上的预设置 通过单片机模块的串口接口外接计算机，利用PC上的控制界面进行阀门开度的 预先设置；利用EEPROM存储这些对阀门开度的预先设置的信息；利用实时钟模块向系统提 供时间信息，最后系统通过进行时间比对等处理，实现对阀门开度进行时间上的预设置。 这一功能使系统能够按照用户的预先设置，对阀门进行开、关和调节开度的操作。 这样控制系统可以在无人情况下对阀门进行长时间的复杂控制。
(3)计算机可视化操作 在计算机上使用MFC编程实现可视化操作界面，通过RS232/485实现单片机和计 算机间的通信。 用户不仅可以利用计算机上的可视化操作界面对单片机进行各项设置，还可以访
问单片机阀门智能控制系统各项状态信息如开度、时间等，这样用户可以直观地了解系统
的工作参数和各项设置情况。计算机可视化界面与单片机交互的信息主要包括 參设置阀门的当前开度大小。
參回读阀门的当前状态设置开度、实际开度。
參设置系统的时间年、月、日、时、分、秒。
參回读系统的时间年、月、日、时、分、秒。
參对阀门开度进行预先设置。
參回读阀门开度的预先设置情况。 參清除对阀门开度的预先设置。 (4) LED显示 利用3个LED七段码显示器作为系统的显示模块，完成系统的平时工作时显示系 统状态的工作。 PIC单片机阀门智能控制系统利用RS232/485 (USART)接口，接收来自计算机或热 量计、流量计的控制信息和计量信息。这些信息包括对阀门的当前开度的设置、对阀门开 度预先设置、对系统时间的设置、读取阀门的当前实际开度和目标开度、读取对阀门进行的 预先设置情况、读取系统当前时间、清除所有预设置。这些命令被接受后，微控制器进行相 应的处理。此时微控制器将访问相应的模块。如预先设置阀门开度操作时，微控制器将访 问EEPROM ;进行时间设置时，微控制器将访问实时钟模块。 PIC单片机阀门智能控制系统在绝大部分时间内是不进行上述的信息处理工作 的，而是有其他的任务需要完成。在这些时间里系统不停地对EEPROM和实时钟模块访问。 利用得到的信息并根据事先的功能定义，向模拟/数字转换模块(D/AC)，发送数字信号。数 字信号经过D/AC变为能够控制VAM55工作的4-20mA电流信号。VAM再根据这一电流信号 控制阀门的开度。 同时，VAM55将当前阀门的开度信息反还给单片机控制系统，以便通过显示模块显 示出来。 本系统使用时 通过提供RS485有线通讯接口或红外无线通讯接口 ，本系统可与不同的设备对接，实现阀门的自动调节、控制功能 与计算机对接通过提供的RS485接口 ，利用RS232-485转接器，可直接与计算机、 笔记本等连接，利用产品配套提供的配置工具软件，对产品进行定时开度等信息预先设置 或回读； 与遥控器对接在设备或工业现场，可通过提供的红外接口模块，利用遥控器，对 其进行无线操作，现场设定阀门的定时开启等信息； 与流量计、热量计等计量设备对接可与具备RS485接口的流量计、热量计等计
量设备对接，根据流量和热量等信息，对阀门的开启和关闭时间和开度，并保存在系统的 EEPR0M中。 硬件连接根据计算机硬件配置，将RS232转RS485模块接到计算机的串口 ，另一 端与电动阀(VAM55)相连。将电动阀上部分的执行器的面板打开，在线路板左边中间部分 有一白色二芯插座，接到RS232转RS485模块的另一端。如果计算机没有串口，可用USB转 串口代替，效果是一样的。 本实用新型的描述和应用是说明性的，并非想将本实用新型的范围限制在上述实 施例中。这里所披露的实施例的变形和改变是可能的，对于那些本领域的普通技术人员来 说实施例的替换和等效的各种部件是公知的。本领域技术人员应该清楚的是，在不脱离本 实用新型的精神或本质特征的情况下，本实用新型可以以其他形式来实现。在不脱离本实 用新型范围和精神的情况下，可以对这里所披露的实施例进行其他变形和改变。
权利要求一种阀门智能控制系统，其特征在于，包括单片机模块、只读存储器、实时钟模块、电流控制模块、电动阀门执行器以及显示模块；所述只读存储器与单片机模块相连，用于存储用户配置信息，所述用户配置信息包括时间及阀门开度信息；所述实时钟模块与单片机模块相连，用于产生当前时间信号；所述电流控制模块的输入端与单片机模块相连，用于将单片机模块产生的控制信号转换为电动阀门执行器的控制信号输出；所述电动阀门执行器包括一个信号输入端及一个反馈输出端，其信号输入端与电流控制模块的输出端相连，用以根据接收到的控制信号控制阀门开度，其反馈输出端与单片机模块相连，用以将当前的阀门开度信息反馈给单片机模块；所述显示模块与单片机模块相连，用于显示阀门开度信息。
2. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述单片机模块包括 PIC单片机。
3. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述单片机模块包括 开度反馈接口，其与所述电动阀门执行器的反馈输出端通过UART总线相连，用于接收电动 阀门执行器反馈的阀门开度信息。
4. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述单片机模块还包 括串口接口，所述串口接口为通用串行通信接口。
5. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述只读存储器为电 可擦除可编程只读存储器，其通过I2C总线与单片机模块相连。
6. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述实时钟模块包括 采用12C接口的专用实时钟芯片，所述实时钟模块通过I2C总线与单片机模块相连。
7. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述电流控制模块包括单片数模转换器芯片，用于将单片机模块输出的数字控制信号转换为电流控制信号输 出。
8. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述显示模块包括发光二极管。
9. 根据权利要求1所述的一种阀门智能控制系统，其特征在于所述显示模块包括3个7段发光二极管。
专利摘要本实用新型公开了一种阀门智能控制系统，包括单片机模块、只读存储器、实时钟模块、电流控制模块、电动阀门执行器以及显示模块；所述只读存储器、实时钟模块分别与单片机模块相连；电流控制模块的输入端与单片机模块相连，用于将单片机模块产生的控制信号转换为电动阀门执行器的控制信号输出；电动阀门执行器的信号输入端与电流控制模块的输出端相连，用以根据接收到的控制信号控制阀门开度，其反馈输出端与单片机模块相连，用以将当前的阀门开度信息反馈给单片机模块；显示模块与单片机模块相连，用于显示阀门开度信息。本系统可以实现阀门的定时自动控制功能，适用于企业单位、政府机关和集体宿舍等根据需要进行节能控制的地方。
文档编号G05D3/20GK201464853SQ20092007838
公开日2010年5月12日 申请日期2009年7月16日 优先权日2009年7月16日
发明者张重阳, 申景双 申请人:上海海维工业控制有限公司