一种综合信号控制装置及其控制方法与流程

本发明属于气动控制领域，尤其涉及一种综合信号控制装置及其控制方法。

背景技术：

气动控制系统的断信号保位的重要作用是人所共知的。气动控制系统正常工作时需要系统提供气(电)源、信号源，其气(电)源、信号源的正确持续提供是气动控制系统正常工作的基础保证。但在实际应用中，系统显然无法提供百分之百的保证。对于某些工艺过程，为了避免在发生断气、断电或断信号故障时出现事故，必须要采取相应的保护措施，即控制系统的三断(断气源、电源、信号源)保位措施。实际上，气动控制系统的实现方案很多。例如：智能型阀门定位器方案；电－气转换器+气动阀门定位器方案等。目前没有一种装置能够给出电磁阀状态的控制装置。

技术实现要素：

本发明克服了上述现有技术的不足，提供一种综合信号控制装置及其控制方法，由控制信号接收电路接收dc4-20ma电流源控制信号、位置反馈信号接收电路接收智能定位器的反馈信号，经信号转换电路的转换、控制运算电路的计算，由信号输出电路输出给气动控制系统所需的控制信号和反馈信号，从而实现气动控制系统的保位功能和位置反馈功能；有效的提供了一种能够给出电磁阀状态的控制装置。

本发明的技术方案：

一种综合信号控制装置，包括壳体和控制电路板；所述控制电路板设置在壳体内，所述控制电路板通过安装支柱连接壳体，通过安装固定件可拆卸的固定在安装支柱上；

所述控制电路板包括连接端口、电源转换电路、信号转换电路、控制信号接收电路、位置反馈信号接收电路、控制运算电路和信号输出电路；所述连接端口分别连接电源转换电路、控制信号接收电路和位置反馈信号接收电路，所述电源转换电路分别连接控制信号接收电路、位置反馈信号接收电路、信号转换电路、控制运算电路和信号输出电路；所述控制信号接收电路和位置反馈信号接收电路分别连接信号转换电路，所述信号转换电路依次连接控制运算电路和信号输出电路；

所述壳体外表面设置有第一进线孔、第二进线孔、第三进线孔、第四进线孔和第五进线孔；

控制电路板的连接端口通过所述第一进线孔连接输入控制信号的信号线路；控制电路板输出的电磁阀控制信号线路通过所述第二进线孔连接外部电磁阀，控制电路板的连接端口通过第三进线孔连接外部供电电源，控制电路板输出的电磁阀状态反馈信号线路通过第四进线孔反馈给dcs，控制电路板输出的执行机构状态反馈信号通过第五进线孔反馈给dcs。

进一步地，所述电源转换电路包括芯片u1、芯片u2、电容c7、有极性电容c13、电容c8和有极性电容c11；芯片u7的引脚4分别连接电容c7的一端、有极性电容c13的负极和端点g，所述电容c7的另一端分别连接有极性电容c13的正极、电源+12v和芯片u7的引脚5，芯片u1的引脚4分别连接电容c8的一端、有极性电容c11的负极和接地，所述电容c8的另一端分别连接有极性电容c11的正极、电源+12v和芯片u1的引脚5。

进一步地，所述控制信号接收电路包括电阻r16、电阻r15、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电位器rv1、电容c14、放大器u5a、放大器u5b和二极管v1；所述电阻r16的一端依次连接电阻r15和电阻r17，所述电阻r16的另一端分别连接电阻r18的一端和放大器u5b的引脚5，电阻r18的另一端分别连接端点g、电位器rv1的引脚3和电容c14的一端，,电容c14的另一端分别连接电位器rv1的引脚2和电阻r20的一端，电位器rv1的引脚1连接电源+12v，电阻r20的另一端分别连接放大器u5a的引脚3和电阻r22的一端，电阻r22的另一端依次连接二极管v和放大器u5a的引脚1，放大器u5a的引脚8连接电源+12v，放大器u5a的引脚4连接端点4，放大器u5a的引脚2连接电阻r21的一端，电阻r21的另一端分别连接放大器u5b引脚7和电阻r19的一端，电阻r19的另一端分别连接放大器u5a的引脚6和电阻r17。

进一步地，所述位置反馈信号接收电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、放大器u3a、放大器u3b、放大器u4a和放大器u4b；所述电阻r1的一端连接电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端分别连接电阻r5的一端和放大器u3a的引脚3，电阻r5的另一端连接地线，放大器u3a的引脚8连接电源+12v，放大器u3a的引脚1分别连接电阻r4的一端和放大器u3b的引脚5，电阻r4的另一端分别连接放大器u3a的引脚2和电阻r2的一端，电阻r2的另一端分别连接电阻r1的另一端和地线，放大器u3a的引脚4连接地线，放大器u3b的引脚7连接放大器u3b的引脚6；

所述电阻r5的一端连接电阻r10的一端，所述电阻r10的另一端分别连接电阻r12的一端和放大器u4a的引脚3，电阻r10的另一端连接地线，放大器u4a的引脚8连接电源+12v，放大器u4a的引脚1分别连接电阻r11的一端和放大器u4b的引脚5，电阻r11的另一端分别连接放大器u4a的引脚2和电阻r9的一端，电阻r9的另一端分别连接电阻r5的另一端和地线，放大器u4a的引脚4连接地线，放大器u4b的引脚7连接放大器u4b的引脚6。

进一步地，所述控制运算电路电阻r25、电阻r24、电阻r26、电阻r23、电阻r6、电阻r7、电阻r13、电阻r14、二极管v2、二极管v4、二极管v6、三极管v7、三极管v8和三极管v6；电源+12v分别连接电阻r24的一端和电阻r25，所述电阻r24的另一端分别连接电阻r23的一端和电阻r26的一端，所述电阻r26的另一端连接三极管v7的引脚1，三极管v7的引脚分别连接端点g和发光二极管v6的一端，所述发光二极管的另一端连接电阻r23的另一端；二极管v2连接电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端分别连接电阻r7的一端和三极管v8的引脚1，所述电阻r7的另一端分别连接地线和三极管v8的引脚3；所述二极管v4连接电阻r13的一端，所述电阻r13的另一端分别连接电阻r14的一端和三极管v9的引脚1，所述电阻r14的另一端分别连接地线和三极管v9的引脚3。

一种基于所述一种综合信号控制装置实现的控制方法，包括以下步骤：

步骤a、将输入控制信号的信号线路通过第一进线孔连接到控制电路板的连接端口，将连接外部电磁阀的线路通过第二进线孔连接到控制电路板的连接端口，将外部供电电源线通过第三进线孔连接到控制电路板的连接端口，将连接dcs的电磁阀反馈线路通过第四进线孔连接到控制电路板的连接端口，将连接dcs的执行机构状态反馈信号线路通过第五进线孔连接到控制电路板的连接端口；

步骤b、控制电路板实时监控dc4-20ma的输入控制信号，当输入控制信号低于设定值时，输出控制信号发生改变，即电磁阀断电，输入控制信号通过控制信号接收电路进行采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出给dcs；

步骤c、控制电路板实时采集智能阀门定位器的alm1和alm2首末位置电流报警信号，并转化成继电器输出；当电流报警信号低于设定值时，切断继电器输出，通过位置反馈信号接收电路进行alm1、alm2首末位置信号的采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出dcs；

步骤d、控制电路板实时采集执行机构的状态信号，当所述信号低于设定值时，输出控制信号发生改变，同时给出继电器输出，执行机构状态反馈信号通过控制信号接收电路进行采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出给dcs。

本发明相对于现有技术具有以下有益效果：

本发明提供一种综合信号控制装置及其控制方法，由控制信号接收电路接收dc4-20ma电流源控制信号、位置反馈信号接收电路接收智能定位器的反馈信号，经信号转换电路的转换、控制运算电路的计算，由信号输出电路输出给气动控制系统所需的控制信号和反馈信号，从而实现气动控制系统的保位功能和位置反馈功能；有效的提供了一种能够给出电磁阀状态的控制装置。

本发明结构简单，安全可靠，方便现场安装，更能很好满足现场各种恶劣环境的要求；

本发明能满足各种气动控制系统的断信号保位及信号反馈的要求，而且结构简单，安装调试方便，具有设备运行指示。

附图说明

图1是本发明装置外部结构图；

图2是本发明装置内部结构图；

图3是本发明控制电路板结构图；

图4是本发明电源转换电路图；

图5是本发明控制信号接收电路图；

图6是本发明位置反馈信号接收电路图；

图7是本发明控制运算电路和信号输出电路图。

图中：1壳体、2控制电路、3安装支柱、4安装固定件、6第一进线孔、7第二进线孔、7第三进线孔、8第四进线孔、9第五进线孔。

具体实施方式

以下将结合附图对本发明进行详细说明。

具体实施方式一

一种综合信号控制装置，如图1和图2所示，包括壳体1和控制电路板2；所述控制电路板2设置在壳体1内，所述控制电路板2通过安装支柱3连接壳体1，通过安装固定件4可拆卸的固定在安装支柱3上；

如图3所示，所述控制电路板2包括连接端口、电源转换电路、信号转换电路、控制信号接收电路、位置反馈信号接收电路、控制运算电路和信号输出电路；所述连接端口分别连接电源转换电路、控制信号接收电路和位置反馈信号接收电路，所述电源转换电路分别连接控制信号接收电路、位置反馈信号接收电路、信号转换电路、控制运算电路和信号输出电路；所述控制信号接收电路和位置反馈信号接收电路分别连接信号转换电路，所述信号转换电路依次连接控制运算电路和信号输出电路；

所述壳体1外表面设置有第一进线孔5、第二进线孔6、第三进线孔7、第四进线孔8和第五进线孔9；

控制电路板2的连接端口通过所述第一进线孔5连接输入控制信号的信号线路；控制电路板2输出的电磁阀控制信号线路通过所述第二进线孔6连接外部电磁阀，控制电路板2的连接端口通过第三进线孔7连接外部供电电源，控制电路板2输出的电磁阀状态反馈信号线路通过第四进线孔8反馈给dcs，控制电路板2输出的执行机构状态反馈信号通过第五进线孔9反馈给dcs。

工作原理：由控制信号接收电路接收dc4-20ma电流源控制信号、位置反馈信号接收电路接受智能定位器的反馈信号，经信号转换电路的转换、控制运算电路的判断，由信号输出电路输出给气动控制系统所需的控制信号和反馈信号，从而实现气动控制系统的保位功能和位置反馈功能。

具体实施方式二

进一步地，如图4所示，所述电源转换电路包括芯片u1、芯片u2、电容c7、有极性电容c13、电容c8和有极性电容c11；u1是ac-dc电源模块，型号：has5-24-n。u7是ac-dc电源模块，型号：has2.5-12-n。u7的引脚1和u1的引脚1，均为空脚。g是网络标号，所有g点均连接；芯片u7的引脚4分别连接电容c7的一端、有极性电容c13的负极和端点g，所述电容c7的另一端分别连接有极性电容c13的正极、电源+12v和芯片u7的引脚5，芯片u1的引脚4分别连接电容c8的一端、有极性电容c11的负极和接地，所述电容c8的另一端分别连接有极性电容c11的正极、电源+12v和芯片u1的引脚5。

进一步地，如图5所示，所述控制信号接收电路包括电阻r16、电阻r15、电阻r17、电阻r18、电阻r19、电阻r20、电阻r21、电阻r22、电位器rv1、电容c14、放大器u5a、放大器u5b和二极管v1；所述电阻r16的一端依次连接电阻r15和电阻r17，所述电阻r16的另一端分别连接电阻r18的一端和放大器u5b的引脚5，电阻r18的另一端分别连接端点g、电位器rv1的引脚3和电容c14的一端，,电容c14的另一端分别连接电位器rv1的引脚2和电阻r20的一端，电位器rv1的引脚1连接电源+12v，电阻r20的另一端分别连接放大器u5a的引脚3和电阻r22的一端，电阻r22的另一端依次连接二极管v1、端点a和放大器u5a的引脚1，放大器u5a的引脚8连接电源+12v，放大器u5a的引脚4连接端点4，放大器u5a的引脚2连接电阻r21的一端，电阻r21的另一端分别连接放大器u5b引脚7和电阻r19的一端，电阻r19的另一端分别连接放大器u5a的引脚6和电阻r17。

进一步地，如图6所示，所述位置反馈信号接收电路包括电阻r1、电阻r2、电阻r3、电阻r4、电阻r5、电阻r8、电阻r9、电阻r10、电阻r11、电阻r12、放大器u3a、放大器u3b、放大器u4a和放大器u4b；所述电阻r1的一端分别连接网络标号6和电阻r3的一端，所述电阻r3的另一端分别连接电阻r5的一端和放大器u3a的引脚3，电阻r5的另一端连接地线，放大器u3a的引脚8连接电源+12v，放大器u3a的引脚1分别连接电阻r4的一端和放大器u3b的引脚5，电阻r4的另一端分别连接放大器u3a的引脚2和电阻r2的一端，电阻r2的另一端分别连接电阻r1的另一端和地线，放大器u3a的引脚4连接地线，放大器u3b的引脚7连接放大器u3b的引脚6；

所述电阻r5的一端分别连接网络标号8和电阻r10的一端，所述电阻r10的另一端分别连接电阻r12的一端和放大器u4a的引脚3，电阻r10的另一端连接地线，放大器u4a的引脚8连接电源+12v，放大器u4a的引脚1分别连接电阻r11的一端和放大器u4b的引脚5，电阻r11的另一端分别连接放大器u4a的引脚2和电阻r9的一端，电阻r9的另一端分别连接电阻r5的另一端和地线，放大器u4a的引脚4连接地线，放大器u4b的引脚7连接放大器u4b的引脚6。

进一步地，如图7所示，所述控制运算电路电阻r25、电阻r24、电阻r26、电阻r23、电阻r6、电阻r7、电阻r13、电阻r14、二极管v2、二极管v4、二极管v6、三极管v7、三极管v8和三极管v6；电源+12v分别连接电阻r24的一端和电阻r25，所述电阻r24的另一端分别连接电阻r23的一端和电阻r26的一端，所述电阻r26的另一端连接三极管v7的引脚1，三极管v7的引脚分别连接端点g和发光二极管v6的一端，所述发光二极管的另一端连接电阻r23的另一端；二极管v2一端连接电阻r6的一端，所述电阻r6的另一端分别连接电阻r7的一端和三极管v8的引脚1，所述电阻r7的另一端分别连接地线和三极管v8的引脚3；所述二极管v4的一端连接电阻r13的一端，所述电阻r13的另一端分别连接电阻r14的一端和三极管v9的引脚1，所述电阻r14的另一端分别连接地线和三极管v9的引脚3，所述端点a连接到电阻r24、电阻r23和电阻r26之间，二极管v2的另一端分别连接放大器u3b的引脚6和引脚7，二极管v4的另一端分别连接放大器u4b的引脚6和引脚7，所述所有放大器型号为lm358。

进一步地，所述连接端口包括连接端子x1和连接端子x2，如图7所示，所述信号输出电路包括电容c5、电容c6、熔断器f1、电阻r27、电阻r28、电容c10、芯片u6、芯片u8、继电器kp1、继电器kp2、二极管v3和二极管v5；所述芯片u6和芯片u8均为固态继电器，用于触发和隔离。所述连接端子x1的引脚1分别连接电阻r28的一端、电阻r27的一端和芯片u6的引脚4，所述电阻r27的另一端连接电容c10的一端，电容c10的另一端分别连接芯片u6的引脚3、电阻r28的另一端和熔断器f1的一端，熔断器f1的另一端与连接端子x1的引脚3连接，所述芯片u6的引脚1连接电阻r25，芯片u6的引脚2连接u5的引脚3，芯片u8的4连接三极管v7的引脚3，芯片u8的引脚1连接电源+12v，芯片u8的引脚2连接分别连接继电器kp1的引脚5、二极管v3的一端、继电器kp2的引脚5和二极管v5的一端，继电器kp1的引脚3和二极管v3的另一端分别连接三极管引脚2，继电器kp2的引脚3和二极管v5的另一端连接三极管v9的引脚2，继电器kp1的引脚1、引脚2和引脚4与连接端子x1的引脚5、引脚7和引脚6，继电器kp2的引脚1、引脚2和引脚4与连接端子x1的引脚8、引脚10和引脚9，连接端子x1的引脚13连接电容c6的一端，电容c6的另一端分别连接端点g和电容c5，连接端子x2的引脚5与连接端子x2的引脚7分别连接电源+12v，连接端子x1的引脚3还分别连接u7的引脚3和u1的引脚3，连接端子x1的引脚4分别连接连接端子x1的引脚2、u7的引脚2和u1的引脚2，u1的引脚1连接u2的引脚1,连接端子x1的引脚13还连接在电阻r16和电阻r15之间，连接端子x2的引脚1还连接在电阻r15和电阻r17之间，所述连接端子x2的引脚6和引脚8分别连接网络标号6和网络标号8。

具体实施方式三

一种基于所述一种综合信号控制装置实现的控制方法，包括以下步骤：

步骤a、将输入控制信号的信号线路通过第一进线孔5连接到控制电路板2的连接端口，将连接外部电磁阀的线路通过第二进线孔6连接到控制电路板2的连接端口，将外部供电电源线通过第三进线孔7连接到控制电路板2的连接端口，将连接dcs的电磁阀反馈线路通过第四进线孔8连接到控制电路板2的连接端口，将连接dcs的执行机构状态反馈信号线路通过第五进线孔9连接到控制电路板2的连接端口；

步骤b、控制电路板2实时监控dc4-20ma的输入控制信号，当输入控制信号低于设定值时，输出控制信号发生改变，即电磁阀断电，输入控制信号通过控制信号接收电路进行采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出给dcs，dcs为用户；

步骤c、控制电路板2实时采集智能阀门定位器的alm1和alm2首末位置电流报警信号，并转化成继电器输出；当电流报警信号低于设定值时，切断继电器输出，通过位置反馈信号接收电路进行alm1、alm2首末位置信号的采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出dcs；

步骤d、控制电路板2实时采集执行机构的状态信号，当所述信号低于设定值时，输出控制信号发生改变，同时给出继电器输出，执行机构状态反馈信号通过通过控制信号接收电路进行采集，通过控制运算电路进行比较运算，通过信号输出电路进行输出给dcs。