一种输送水管蝶阀远程控制系统的制作方法

本实用新型涉及智能控制设备领域，尤其是一种输送水管蝶阀远程控制系统。

背景技术：

蝶阀具有良好的流体控制特性和关闭密封性能，被广泛应用于船舶管网或工业管网中，用于截断、接通或调节管路中的介质。自来水生产在取送水的过程管网（即输送水管网）中使用到各种型号规格的蝶阀，当遇到一些工程施工、水量调配或突发事件（如水管爆漏）等情况，就需要对这些蝶阀实现开关操作控制。

传统的输送水管网利用蝶阀本身自带的操作手柄通过机械传动机构来实现对蝶阀的现场手动开关控制。由于输送水管网中的蝶阀一般安装在室外或阀门井内，长时间使用后，容易出现老化锈蚀现象，加上输送水管网的管径较大，蝶阀手动操作本身的机械阻力就很大，传统的蝶阀手动开关控制方式需要较长的时间才能实现蝶阀的一次全开或全关，而且操作起来不够简单和方便。

随着电气技术的发展，在蝶阀的机械装置上加装电动装置，将蝶阀的开尽、关尽、过扭矩等机械信号转化为电信号集中于现场的电气控制箱内，并通过箱内电气控制回路及开关按钮实现对蝶阀的开关控制方式出现了。这种蝶阀电动控制方式很好地解决了传统蝶阀手动开关控制方式手动操作困难、操作用时过长等问题，成为目前普遍采用的方式。但这种蝶阀电动控制方式，设备数量越多，其需要敷设的电缆也越多，控制箱内的电气回路也越复杂，所以其电气控制箱一般安装在离蝶阀不远的地方，若出现突发情况，其仍需派人前往蝶阀现场控制蝶阀，不能对蝶阀的状态进行实时监控和控制，也无法通过蝶阀快速切换或止水来快速响应处理爆漏等输送水管网突发事故，实时性差且响应速度慢，亟待进行进一步完善和提高。

技术实现要素：

为解决上述技术问题，本实用新型的目的在于：提供一种实时性好和响应速度快的，输送水管蝶阀远程控制系统。

本实用新型所采取的技术方案是：

一种输送水管蝶阀远程控制系统，包括蝶阀电动装置、视频采集模块、现场控制箱、PLC控制器和远程监控终端，所述现场控制箱分别与蝶阀电动装置和PLC控制器连接，所述视频采集模块和PLC控制器均通过无线网桥与远程监控终端无线连接。

进一步，所述视频采集模块包括IP摄像头、POE交换机和蝶阀现场网桥，所述IP摄像头正对蝶阀，所述IP摄像头通过POE交换机进而与蝶阀现场网桥连接，所述蝶阀现场网桥还与远程监控终端无线连接。

进一步，所述现场控制箱由加热单元、跳闸与故障保护单元、开过转矩单元、现场手动蝶阀控制单元、远程蝶阀控制单元、关过转矩控制单元、蝶阀开到位单元、蝶阀关到位单元、指示单元和信号传输单元组成。

进一步，所述加热单元由加热器和加热控制开关组成，所述跳闸与故障保护单元由保护开关和保护电阻组成，所述开过转矩单元由开过转矩电阻和转矩开关组成，所述现场手动蝶阀控制单元采用手动控制开关，所述远程蝶阀控制单元采用自动控制开关，所述关过转矩控制单元由关过转矩电阻和转矩开关组成，所述蝶阀开到位单元由蝶阀开到位电阻和蝶阀开到位开关组成，所述蝶阀关到位单元由蝶阀关到位电阻和蝶阀关到位开关组成，所述指示单元由电源指示单元、蝶阀故障指示单元、蝶阀开到位指示单元、蝶阀关到位指示单元、蝶阀开过转矩指示单元、蝶阀关过转矩指示单元、蝶阀开过程指示单元、蝶阀关过程指示单元和蝶阀开度指示单元组成。

进一步，所述PLC控制器包括罗克韦尔公司的MicroLogix14001766-L32BWAA芯片、以太网网口、以太网网桥和外围电路，所述MicroLogix14001766-L32BWAA芯片分别与以太网网口和外围电路连接，所述以太网网口还通过超五类屏蔽网线与以太网网桥连接，所述以太网网桥还与远程监控终端无线连接。

进一步，所述远程监控终端包括远程网桥、计算机、显示屏、存储器和按键输入模块，所述远程网桥和存储器均与计算机连接，所述远程网桥还分别与蝶阀现场网桥和以太网网桥连接，所述按键输入模块的输出端与计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与显示屏的输入端连接。

进一步，所述计算机的输出端还连接有告警模块。

进一步，所述蝶阀电动装置为SMC-1/H5BC电动装置。

本实用新型的有益效果是：包括蝶阀电动装置、视频采集模块、现场控制箱、PLC控制器和远程监控终端，在现有蝶阀电动控制装置的基础上增设了视频采集模块、PLC控制器和远程监控终端，不仅能通过远程监控终端对蝶阀的状态进行实时监控和控制，而且能通过远程监控终端对蝶阀的开关进行远程控制，不再需要派人前往蝶阀现场控制蝶阀，实时性更好和响应速度更快。

附图说明

图1为本实用新型一种输送水管蝶阀远程控制系统的功能模块框图；

图2为本实用新型视频采集模块、PLC控制器和远程监控终端的结构框图；

图3为本实用新型现场控制箱的功能模块框图；

图4-1和图4-2为本实用新型实施例一现场控制箱的电气控制原理图；

图5为本实用新型实施例一PLC控制器的电气控制原理图。

具体实施方式

参照图1，一种输送水管蝶阀远程控制系统，包括蝶阀电动装置、视频采集模块、现场控制箱、PLC控制器和远程监控终端，所述现场控制箱分别与蝶阀电动装置和PLC控制器连接，所述视频采集模块和PLC控制器均通过无线网桥与远程监控终端无线连接。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述视频采集模块包括IP摄像头、POE交换机和蝶阀现场网桥，所述IP摄像头正对蝶阀，所述IP摄像头通过POE交换机进而与蝶阀现场网桥连接，所述蝶阀现场网桥还与远程监控终端无线连接。

参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述现场控制箱由加热单元、跳闸与故障保护单元、开过转矩单元、现场手动蝶阀控制单元、远程蝶阀控制单元、关过转矩控制单元、蝶阀开到位单元、蝶阀关到位单元、指示单元和信号传输单元组成。

进一步作为优选的实施方式，所述加热单元由加热器和加热控制开关组成，所述跳闸与故障保护单元由保护开关和保护电阻组成，所述开过转矩单元由开过转矩电阻和转矩开关组成，所述现场手动蝶阀控制单元采用手动控制开关，所述远程蝶阀控制单元采用自动控制开关，所述关过转矩控制单元由关过转矩电阻和转矩开关组成，所述蝶阀开到位单元由蝶阀开到位电阻和蝶阀开到位开关组成，所述蝶阀关到位单元由蝶阀关到位电阻和蝶阀关到位开关组成，所述指示单元由电源指示单元、蝶阀故障指示单元、蝶阀开到位指示单元、蝶阀关到位指示单元、蝶阀开过转矩指示单元、蝶阀关过转矩指示单元、蝶阀开过程指示单元、蝶阀关过程指示单元和蝶阀开度指示单元组成。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述PLC控制器包括罗克韦尔公司的MicroLogix14001766-L32BWAA芯片、以太网网口、以太网网桥和外围电路，所述MicroLogix14001766-L32BWAA芯片分别与以太网网口和外围电路连接，所述以太网网口还通过超五类屏蔽网线与以太网网桥连接，所述以太网网桥还与远程监控终端无线连接。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述远程监控终端包括远程网桥、计算机、显示屏、存储器和按键输入模块，所述远程网桥和存储器均与计算机连接，所述远程网桥还分别与蝶阀现场网桥和以太网网桥连接，所述按键输入模块的输出端与计算机的输入端连接，所述计算机的输出端与显示屏的输入端连接。

参照图2，进一步作为优选的实施方式，所述计算机的输出端还连接有告警模块。

进一步作为优选的实施方式，所述蝶阀电动装置为SMC-1/H5BC电动装置。

下面结合说明书附图和具体实施例对本实用新型作进一步解释和说明。

实施例一

针对现有技术实时性差且响应速度慢的问题，本实用新型提出了一种新的输送水管蝶阀远程控制系统，在现有蝶阀电动控制装置的基础上，将所需要的信号接入PLC控制器，并加装了视频采集模块和远程监控终端，通过视频监控和无线网络在远程监控终端便可更加准确、可靠地察看蝶阀的阀门状态和远程控制蝶阀的阀门开或关，既可解决手动操作困难、用时较长等问题，同时无需前往现场即可快速响应处理爆漏等输送管网突发事故，减少了现场手动操控阀门的人为风险失误，大大提高了远程监控终端的值班工作人员对该类突发事故的应变处理能力。如图1所示，该输送水管蝶阀远程控制系统主要包括蝶阀电动装置、视频采集模块、现场控制箱、PLC控制器和远程监控终端这五大部分。

蝶阀电动装置，用于为现场控制箱提供蝶阀的开尽、关尽、过扭矩、阀门故障等所需信号，并根据现场控制箱的控制信号控制蝶阀的阀门。蝶阀电动装置可采用美国利米托克公司的SMC-1/H5BC电动装置来实现。

视频采集模块，用于采集蝶阀现场的视频图像，并通过无线网桥上传给远程监控终端。视频采集模块包括IP摄像头、POE交换机和蝶阀现场网桥。IP摄像头，用于采集蝶阀现场的图像。IP摄像头可采用深圳市深视安安防科技有限公司的SCM-SW2404FD/HI-POE网络IP摄像头来实现，该摄像头采用POE方式来供电，并具有夜视功能。POE交换机，用于为IP摄像头供电，并将蝶阀现场的视频图像发送给蝶阀现场网桥。POE交换机可采用现有的交换机，如TP-LINK公司的全千兆网管PoE交换机来实现。蝶阀现场网桥，用于通过无线网桥的方式与远程监控终端进行通信，将蝶阀现场的视频图像上传给远程监控终端。蝶阀现场网桥可采用现有的网桥，如艾克赛尔公司的分体式远端网桥设备来实现。

现场控制箱，用于将蝶阀的开尽、关尽、过扭矩、阀门故障等所需信号接入PLC控制器，并从PLC控制器获取蝶阀的PLC控制信号。现场控制箱由加热单元、跳闸与故障保护单元、开过转矩单元、现场手动蝶阀控制单元、远程蝶阀控制单元、关过转矩控制单元、蝶阀开到位单元、蝶阀关到位单元、指示单元和信号传输单元组成。现场控制箱的一种具体电气控制原理图如图4-1和4-2所示。如图4-1和4-2所示，加热单元由加热器HEATER和加热控制开关QFn0组成，用于使现场控制箱保持干燥；跳闸与故障保护单元由保护开关FRn和保护电阻KCn5R组成，用于在故障等情况下进行跳闸防护；开过转矩单元由开过转矩电阻KCn3R和转矩开关LS3组成，用于提供开过转矩信号；现场手动蝶阀控制单元采用手动开控制开关SBn1和手动关控制开关SBn2，用于对蝶阀的开关进行现场手动控制；远程蝶阀控制单元采用自动开控制开关KAn1和自动关控制开关KAn2，用于为蝶阀提供PLC控制信号；关过转矩控制单元由关过转矩电阻KCn4R和转矩开关LS3组成，用于提供关过转矩信号；蝶阀开到位单元由蝶阀开到位电阻KCn1R和蝶阀开到位开关LSn1组成，用于提供蝶阀开到位信号；蝶阀关到位单元由蝶阀关到位电阻KCn2R和蝶阀关到位开关LSn2组成，用于提供蝶阀关到位信号，其中，LSn1和LSn1为限位开关；指示单元，用于指示蝶阀的状态；信号传输单元Tran，用于与远程监控终端进行通信。指示单元由电源指示单元、蝶阀故障指示单元、蝶阀开到位指示单元、蝶阀关到位指示单元、蝶阀开过转矩指示单元、蝶阀关过转矩指示单元、蝶阀开过程指示单元、蝶阀关过程指示单元和蝶阀开度指示单元FEn组成。如图4-1和4-2所示，电源指示单元、蝶阀故障指示单元、蝶阀开到位指示单元、蝶阀关到位指示单元、蝶阀开过转矩指示单元、蝶阀关过转矩指示单元、蝶阀开过程指示单元、蝶阀关过程指示单元分别采用HWn、HRn、HGn2、HYn2、HYn1、HYn3、HGn1和HRn1指示灯来进行状态指示。如图4-1和4-2所示，M为电动装置，T1和T2分别用于进行现场手动控制和远程控制，SAn用于停止控制操作。

PLC控制器，用于与现场控制箱以及远程监控终端进行通信，并根据通信获取的信号进行数据处理（包括但不限于分析蝶阀的状态、根据远程控制信号触发相应的蝶阀控制信号和上传），以触发相应的PLC控制信号。如图2所示，PLC控制器可进一步细分为罗克韦尔公司的MicroLogix14001766-L32BWAA芯片、以太网网口、以太网网桥和外围电路。其中，MicroLogix14001766-L32BWAA芯片用于根据通信获取的信号进行数据处理，包括但不限于分析蝶阀的状态、根据远程控制信号触发相应的蝶阀PLC控制信号和将蝶阀的状态分析结果上传。以太网网口和以太网网桥，用于通过与远程监控终端进行通信，将数据处理的结果上传给远程监控终端并获取远程监控终端的远程控制信号。以太网网桥，可采用现有的网桥，如艾克赛尔公司的分体式远端网桥设备来实现。外围电路，可采用现有的PLC外围电路来实现，如滤波电路、复位电路等。

远程监控终端，用于与PLC控制器以及视频采集模块进行通信，获取蝶阀的状态分析结果、蝶阀现场的视频图像并进行显示和存储，触发用于对蝶阀的开关进行控制的远程控制信号等。如图2所示，远程监控终端可进一步细分为远程网桥、计算机、显示屏、存储器、告警模块和按键输入模块。远程网桥，与以太网网桥和蝶阀现场网桥相对应，用于获取蝶阀的状态分析结果、蝶阀现场的视频图像以及远程控制信号。远程网桥，可采用现有的网桥，如艾克赛尔公司的分体式远端网桥设备来实现，并可接入现有的工控网络中。按键输入模块，用于输入按键控制信号（如代表关蝶阀的“0”数字信号等）。按键输入模块可采用现有的键盘来实现。计算机，用于根据按键控制信号、蝶阀的状态分析结果和蝶阀现场的视频图像进行数据处理，以触发相应的控制信号（包括显示控制信号、存储控制信号、远程控制信号和告警控制信号等）。计算机可采用现有的PC机来实现。显示屏，用于根据显示控制信号显示蝶阀的状态分析结果和蝶阀现场的视频图像。显示屏，可采用现有的液晶显示屏来实现。存储器，用于根据存储控制信号存储蝶阀的状态分析结果和蝶阀现场的视频图像。存储器，可采用现有的硬盘、SD卡或U盘来实现。告警模块，用于根据告警控制信号进行告警提示，以进行开、关蝶阀超时告警或故障告警。告警模块可采用蜂鸣器、LED指示灯等现有的电路模块来实现。

本实用新型在现有蝶阀通过现场控制箱实现电动控制的技术基础上，增设了视频采集模块、远程监控终端和PLC控制器，能通过PLC控制器将蝶阀的开尽、关尽、过扭矩、阀门故障等所需信号接入自来水厂的工控网络，使得PLC控制器与位于自来水厂工控网络内的远程监控终端进行实时数据通信，并具有开、关超时报警和故障告警功能；同时，视频采集模块将蝶阀现场的视频图像通过无线网桥在远程监控终端的显示屏进行显示，使得在值班室内的工作人员可直接通过远程监控终端的显示屏蝶阀的实时开关状态及故障告警状态，并能通过远程监控终端的按键输入模块的一键化操作来实现开关蝶阀的阀门控制，快速响应，无需前往现场即可快速处理爆漏等输送管网突发事故，达到远程实时监控和远程控制的目的。同时本实用新型还能对多个位置分散的蝶阀实现远程集中电动控制，更加方便和效率更高。

以上是对本实用新型的较佳实施进行了具体说明，但本实用新型并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本实用新型精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。