一种模块化船舶阀门控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种模块化船舶阀门控制系统。它包括阀门控制模块和通讯模块，阀门控制模块包括阀门主控CPU、与阀门主控CPU连接的数字量反馈采集接口以及模拟量反馈采集接口，通讯模块包括通讯主控CPU以及与通讯主控CPU连接的RS485、232、以太网和CAN通讯接口，阀门主控CPU与通讯主控CPU通讯连接从而能够将经过阀门主控CPU处理后的信息经过通讯主控CPU进行通讯处理。其优点是：其结构构成合理，体积小，成本低，运行快速、稳定，控制精度大幅度提高、使用可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，可准确方便的计算开度值或输出开度信号，同时使用模块化设计，模块可单独使用也可组合使用，可根据情况完成不同功能，安装、更换方便。便。便。

【技术实现步骤摘要】
一种模块化船舶阀门控制系统
[0001]

[0002]本专利技术涉及一种船舶阀门控制装置，尤其涉及一种嵌入式模块化的阀门控制装置，属于船舶设备


技术介绍

[0003]传统上，船舶阀门状态采集与控制箱往往体积庞大，使用高成本的PLC作为信息处理与控制系统，然而随着船舶电器自动化技术的不断发展进步，船舶智能化水平不断提高，船舶设备不断趋于小型化、智能化、模块化，传统的阀控设备往往不能适应这些新的技术需求，另外，现有的采用PLC作为信息处理与控制系统的技术方案，控制精度比较低，反应速度慢、可靠性也差，尤其是在恶劣环境中，常常会出现难以控制的问题。

技术实现思路

[0004]本专利技术解决的技术问题是提供一种精度高、可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快的模块化船舶阀门控制系统。
[0005]为了解决上述技术问题，本专利技术的模块化船舶阀门控制系统，包括阀门控制模块和通讯模块，阀门控制模块包括用于对接收信号进行处理、逻辑判断以及发送指令的阀门主控CPU、与阀门主控CPU连接的能够检测阀门状态或接收相应的阀门控制指令并将能够信息传输给阀门主控CPU的数字量反馈采集接口以及用于将电路中的电流信号转换成电压信号并将信号传输给阀门主控CPU用以计算阀门开度或开度指令的百分比数值的模拟量反馈采集接口，通讯模块包括用于对接收的信号进行处理和指令收发的通讯主控CPU以及与通讯主控CPU连接的并用于和外部设备的标准协议进行通讯的RS485、232、以太网和CAN通讯接口。
[0006]所述阀门主控CPU还与用于输出无源触点信号的数字量输出接口以及输出电流信号的模拟量输出接口连接。
[0007]所述阀门主控CPU与用于下载模块程序和在线程序调试的阀门SWD下载端口连接。
[0008]所述阀门主控CPU与用于区分模块并设置模块号的阀门设备拨码连接。
[0009]所述阀门主控CPU与用于显示模块的运行和通讯状态的阀门指示灯连接。
[0010]所述通讯主控CPU与用于下载模块程序和在线程序调试的通讯SWD下载端口连接。
[0011]所述通讯主控CPU与用于显示模块的运行和通讯状态的通讯指示灯连接。
[0012]所述数字量反馈采集接口连接有光耦隔离电路。
[0013]所述模拟量反馈采集接口与模拟量输出接口使用AD8605运放电路辅以RC低通滤波实现电流与电压的精确转化。
[0014]所述数字量输出接口采用隔离继电器干触点输出。
[0015]本专利技术的优点在于：
1、使用嵌入式技术，其结构构成合理，体积小，成本低，运行快速、稳定，控制精度大幅度提高、使用可靠性好，能够适应恶劣环境，反应速度快，可准确方便的计算开度值或输出开度信号，并拥有以太网、RS485等多种接口，支持目前主流的通讯方式，方便与HMI等外部设备通讯连接，同时使用模块化设计，模块可单独使用也可组合使用，可根据情况完成不同功能，安装、更换方便。
[0016]2、数字量反馈采集接口与数字量输出接口采用TLP627的光耦开关电路，隔离电压达到2500Vrms，工作温度范围宽、抗干扰性能强．无触点且输入与输出在电气上完全隔离，增加了模块的稳定性。
[0017]3、使用嵌入式技术，体积小，成本低，主控CPU使用STM32F107RCT6芯片运行快速、稳定。
[0018]4、模拟量反馈采集接口与模拟量输出接口使用AD8605高精度运放电路辅以RC低通滤波实现电流与电压的精确转化，可准确方便的计算开度值或输出开度信号。
[0019]5、拥有以太网、RS485等多种接口，支持目前主流的通讯方式，方便与HMI等外部设备通讯连接。
[0020]6、模块接口多使用插销、卡槽结构，模块安装、更换方便。
[0021]7、拥有超时、故障保护机制，可避免控制过程中对阀门造成损伤。
附图说明
[0022]图1为本专利技术中阀门控制模块的原理框图；图2为本专利技术中通讯模块的原理框图；图3为本专利技术模块化船舶阀门控制系统的原理框图；图4为本专利技术中阀门遥控及控制信号接收流程图；图5为本专利技术中阀门控制方法一流程图；图6为本专利技术中阀门控制方法二流程图；图7为本专利技术中阀门控制方法三流程图。
具体实施方式
[0023]下面结合附图和具体实施方式，对本专利技术的模块化船舶阀门控制系统进一步详细说明，如图所示，本专利技术的模块化船舶阀门控制系统，包括阀门控制模块和通讯模块，阀门控制模块用于阀门状态采集与阀门开关（开度）控制，通讯模块拥有多种通讯接口方便与外部设备通讯，可将多个（最多64个）阀门控制模块采集的阀门状态传输至外部设备或将外部设备的阀门控制指令传输给阀门控制模块，所说的阀门控制模块包括阀门模块主控CPU、与阀控模块主控CPU连接的数字量反馈采集接口以及模拟量反馈采集接口、阀控模块SWD下载端口、阀控模块电源接口、阀控模块CAN通讯插槽接口、阀控模块指示灯、阀控模块拨码以及数字量输出接口和模拟量输出接口，其中，阀控模块主控CPU使用STM32F107RCT6芯片，用于对接收到的阀门状态信号、阀门控制信号的处理、判断和发送，STM32F107RCT6芯片运行快速、稳定，自带看门狗功能，增加系统的可靠性；数字量反馈采集接口接收并检测电路中的高电平信号，具体地说数字量反馈采集接口接收并检测电路中的开关闭合信号，开关断开时，由
于下拉电路的作用，CPU接收口为低电平，开关闭合时，CPU接收口为高电平；模拟量反馈采集接口接收电路中的4-20mA电流信号，具体地说模拟量反馈采集接口负责将电路中的4-20mA电流信号转换成0-3V的电压信号，供CPU的ADC采集；阀控模块主控CPU用于对接收信号的处理，发送（用于对接收信号进行处理、逻辑判断以及发送指令）；阀控模块SWD下载端口用于读取或下载模块程序和在线调试时读取模块数据，具有端子体积小、引线少和可离线下载等优点； CAN插槽接口使用ADM3053电源隔离式控制器区域网络(CAN)物理层收发器，当多个模块插在同一根插槽导轨上时，可用此插槽接口实现模块间的数据相互通讯；阀门设备拨码用于区分模块并设置模块号；阀控模块指示灯用于显示模块的运行和通讯状态，本实施例中共有三个二极管指示灯用于显示模块当前的运行状态、通讯状态与通讯故障状态，阀控模块电源接口连接24V电源为模块供电，阀控模块拨码用于区分模块并设置模块号，使用6位DIP开关可区分64个阀控模块；数字量输出接口采用隔离继电器干触点输出，输出无源触点信号，模拟量输出接口输出DC 4-20mA电流信号，具体地说数字量输出接口与数字量采集反馈接口一样，接口下有开到位输出端子、关到位输出端子、遥控输出端子、故障输出端子等端子，每个端子均连接有光耦开关电路，根据主控CPU发出的控制信号接通控制电路，用来输出电路闭合信号；模拟量输出接口，其接口有开度反馈输出端子、开度指令输出端子，模块内的AD420将主控CPU输出的开度百分比信号数字转换为电流信号（输出4-20mA电流信号），传递至阀门控制器。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种模块化船舶阀门控制系统，其特征在于：包括阀门控制模块和通讯模块，所述阀门控制模块包括用于对接收信号进行处理、逻辑判断以及发送指令的阀门主控CPU、与阀门主控CPU连接的能够检测阀门状态或接收相应的阀门控制指令并将能够信息传输给阀门主控CPU的数字量反馈采集接口以及用于将电路中的电流信号转换成电压信号并将信号传输给阀门主控CPU用以计算阀门开度或开度指令的百分比数值的模拟量反馈采集接口，所述通讯模块包括用于对接收的信号进行处理和指令收发的通讯主控CPU以及与通讯主控CPU连接的并用于和外部设备的标准协议进行通讯的RS485、232、以太网和CAN通讯接口，所述阀门主控CPU经过阀门CAN通讯插槽接口与通讯主控CPU的通讯CAN通讯插槽接口通讯连接从而能够将经过阀门主控CPU处理后的信息经过通讯主控CPU进行通讯处理。2.按照权利要求1所述的模块化船舶阀门控制系统，其特征在于：所述阀门主控CPU还与用于输出无源触点信号的数字量输出接口以及输出电流信号的模拟量输出接口连接。3.按照权利要求1或2所述的模块化船舶阀门控制系统，其特征在于：所述阀门主控CPU与用于下载模块...

【专利技术属性】
技术研发人员：王之民，陈冠宇，陈松涛，赵祥，
申请(专利权)人：镇江赛尔尼柯自动化有限公司，
类型：发明
国别省市：