模块化气动阀门控制单元的原理及设计

今天为大家介绍一项国家发明授权专利——一种模块化气动阀门控制单元。该专利由南京中电自动化有限公司申请，并于2017年10月24日获得授权公告。

内容说明

本发明涉及一种模块化气动阀门控制单元，属于机械电子技术领域。它解决了气动阀门控制设备在维护过程的模块化问题以及在酸碱环境中运行积分的防震、防尘、防腐蚀、防霉等一系列技术难题。

发明背景

目前我国火力（或核电等）发电厂、石油化工、制药、电子制板、污水处理等大都采用气动阀门，随着系统运营时间的推移由于工作环境的影响使得电气元件老化、连接点氧化，至使安装于生产车间的电磁阀控制箱经常会出现各种各样的故障。由于专业人员配置问题，很多污水处理厂在出现故障时难以快速排查故障并处理。这其中很大一部分原因是由于维护人员经验不足，加之控制回路相对复杂造成，最终导致故障不能及时排除而严重影响生产。

因此，开发一种模块化气动阀门控制单元可以快速的解决快速维护问题并采用各种措施减轻工作环境对内部电子元件造成的腐蚀性损伤等问题非常必要的。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：解决气动阀门控制设备在维护过程的模块化问题，从而解决专业技术维护人员的配置问题。本发明提供一种模块化气动阀门控制单元。

本发明所要解决的另一个技术问题是：减缓由于工作环境的原因对电气元件等造成老化，从而产生的各种故障。

为解决以上问题，本发明的技术方案是：一种模块化气动阀门控制单元，模块化的方式实现气动阀门控制单元，该控制单元由公共控制模块、底板、各类型电磁阀控制模块（单电控、双电控等）等模块组成，所有模块均可在线更换；公共控制模块，用于接收操作人员在就地给出的就地或远程操作指令，并将该指令传至底板，同时预留PLC/DCS接口便于控制室监控阀门操作模式及操作；底板可直接镶嵌安装于DIN35导轨内，用于公共控制模块与电磁阀控制模块等进行数据交换；电磁阀控制模块，预留就地操作接口、远方操作接口、电磁阀控制接口、面板指示灯接口等同时具有阀门操作诊断功能。

一种模块化气动阀门控制单元，具体公共控制模块、各类型气动阀门的电磁阀控制模块以及底板均采用封胶密封，以确保其不会因为工作环境的酸、碱腐蚀因素对元件及电路板等造成影响。

前述公共控制模块，通过底板将指令发给各电磁阀控制模块，公共控制模块预留远方及故障信号反馈接口，便于控制室监控阀门操作模式及操作。同时，本公共控制模块设计数据采集接口与底板相连，通过底板采集各电磁阀控制模块的状态信号，如电磁阀的指令与状态不匹配时会报故障信号、电磁阀控制模块故障时也会报出故障信号等。此外，本公共控制模块还设计数据上传接口，通过此接口可采集到所有电磁阀控制模块的状态信号。

前述底板，其特征主要在于：该底板可以嵌入安装于标准DIN35导轨内，底板内集成电源母线、控制母线以及电磁阀控制模块信息反馈的故障诊断总线。由于该底板是嵌入安装于标准DIN35导轨内，因此可以现场改造或更换传统电磁阀箱将会非常方便，仅需拆除原有的电子、电器元件等即可方便的将该底板固定到导轨上，近而通过底板将公共控制模块及电磁阀控制模块进行安装将会非常方便，专业人员在短时间内即可更换并调试完毕，这个过程对生产基本没有任何影响。底板内集成电源及控制母线及模块位置信息，以此来确保电磁阀控制模块可以在线热插拔而不影响后续模块的正常工作。

前述电磁阀控制模块，特征主要在于：该模块从底板的电源母线上获取工作电源；模块设置就地和PLC/DCS指令接口按控制母线的控制模式以及外接电磁阀的类型给其发出控制指令。电磁阀同时可接入阀门的位置反馈信号，电磁阀控制模块按此反馈信号以及指令信号进行判断阀门是否工作正常，如工作不正常则在模块上提示故障信息并通过故障诊断总线将数据上传线公共控制模块；模块也设置多个信号反馈接口，采用干接点信号反馈至PLC/DCS，采用有源DC24V信号可接至电磁阀箱面板上的指示灯用于阀门位置信号。

本发明的有益效果：本发明通过一种模块化气动阀门控制单元的应用，以其控制功能的产品化以及智能化提高电磁阀控制设备的加工制造效率，同时由于它的这种特性也使其在现场改造原有老化的控制设备时更小的影响生产过程；通过本控制单元的应用可以减少现场出现故障时的维护时间；本模块采用封胶密封，减缓工作环境对元件造成的老化，从而有效的提高系统运行的效率。