專利名稱：一種電動蝶閥開度顯示和控制的方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動蝶閥的控制方法，尤其涉及一種利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)電 動蝶閥開度顯示控制的方法和裝置。
背景技術(shù)：
種類繁多的電動蝶閥廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)過程中，傳統(tǒng)的電動碟 閥是由兩個接觸器分別控制電機(jī)正、反轉(zhuǎn)，由電機(jī)帶動碟閥實(shí)施閥門 的開、關(guān)。當(dāng)閥門轉(zhuǎn)動到全開或全關(guān)位置時，觸碰到閥門上的限位開 關(guān)，由限位開關(guān)切斷接觸器，閥門停止動作。這種控制方式結(jié)構(gòu)簡單 可靠， 一次性投入低，在工業(yè)生產(chǎn)過程中大量應(yīng)用。但電動蝶閥傳統(tǒng)的 控制方法有一個致命的缺點(diǎn)，就是沒有位置指示，當(dāng)閥門不在極限位時，操作人
員無法了解該碟閥的開度狀況，不能實(shí)現(xiàn)0-100%任意開度控制。不僅對控制不
利，也無法實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)控制。是制約傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)向現(xiàn)代化生產(chǎn)過渡的具體問題。 如果在保持原有設(shè)備不更換的條件下，能夠解決電動蝶閥開啟位置顯示及計(jì)算機(jī) 控制，會大大提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種傳統(tǒng)的使用接觸器實(shí)現(xiàn)開關(guān)控制的電動蝶閥的開 度顯示和控制的方法，以及實(shí)現(xiàn)上述控制的裝置。
本發(fā)明用現(xiàn)代計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)改變了電動蝶閥的傳統(tǒng)控制，實(shí)現(xiàn)電動蝶閥開
度顯示和控制。它是利用安裝在WINDOWS XP操作系統(tǒng)上的兩門子STEP7開發(fā)軟 件開發(fā)，再用STEP7編譯后下裝到PLC的CPU的內(nèi)部，通過PLC的CPU執(zhí)行完成 電動碟閥的0-100%任意開度指示和控制。
本發(fā)明具體做法是編制一段程序功能塊，程序編譯后植入可編程序控制器中，程序?qū)㈦妱拥y的接觸器的開關(guān)量信號通過I/O模板讀入到可編程序控制器
的CPU中，利用CPU固有的加/減計(jì)數(shù)塊、計(jì)時塊、乘法塊、除法塊、轉(zhuǎn)換塊、 RS觸發(fā)器等功能模塊進(jìn)行計(jì)算，將計(jì)算結(jié)果通過1/0模板輸出控制蝶閥的正/反 轉(zhuǎn)接觸器從而控制碟閥正/反轉(zhuǎn)，同時實(shí)現(xiàn)電動碟閥的0-100%任意開度指示。
本發(fā)明所述電動蝶閥的開關(guān)量包括接觸器的正轉(zhuǎn)狀態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)、閥體開限 位、閥體關(guān)限位四個開關(guān)量輸入量和正轉(zhuǎn)控制輸出、反轉(zhuǎn)控制輸出二個開關(guān)量輸 出信號。輸入、輸出開關(guān)量通過I/0模板同PLC的CPU交換數(shù)據(jù)，參見圖l:信 號傳遞及處理過程。具體做法是在WINDOWS XP環(huán)境中用STEP7編制并編譯一段 程序功能塊后下裝到PLC的CPU中，通過CPU執(zhí)行實(shí)現(xiàn)電動蝶閥開度控制。程序 功能塊的實(shí)現(xiàn)方法是通過具有加減計(jì)數(shù)功能的計(jì)數(shù)塊，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器合上，開閥 門時，使計(jì)數(shù)器正計(jì)數(shù)，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個計(jì)數(shù)值，用 這個計(jì)數(shù)值除以上次全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO，即得閥門的開度百分比。當(dāng)反 轉(zhuǎn)接觸器合上，關(guān)閥時，使計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)，當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得 到一個計(jì)數(shù)值，用這個計(jì)數(shù)值除以上次全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO，即得閥門的 開度百分比。為防止開關(guān)時摩擦系數(shù)不同，導(dǎo)致閥門全關(guān)時計(jì)數(shù)器不能復(fù)位置零， 當(dāng)閥門到關(guān)限位時，即對計(jì)數(shù)器置零，避免了計(jì)算誤差。經(jīng)進(jìn)一步改造，可實(shí)現(xiàn) 用電動蝶閥進(jìn)行回路調(diào)節(jié)。參見圖2程序流程圖
一種電動蝶閥開度顯示和控制的方法，采用連接計(jì)算機(jī)的可編程序控制器與 電動蝶閥的驅(qū)動接觸器構(gòu)成的控制回路，其特征是將電動蝶閥的啟動到全部開 啟的時間作為電動蝶閥開度100%的數(shù)值；將每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與 電動蝶閥開度100%的時間進(jìn)行比較，計(jì)算出開啟或關(guān)閉的幅度，得出電動蝶閥 的開度百分比；當(dāng)電動蝶閥的完全關(guān)閉時，可編程序控制器即對計(jì)數(shù)器置零，作 為開度0%顯示。
所述每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與電動蝶閥開度100%的時間進(jìn)行比較， 計(jì)算出開啟或關(guān)閉的幅度當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器合上，開閥門時，使計(jì)數(shù)器iH計(jì)數(shù)，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個計(jì)數(shù)值，用這個計(jì)數(shù)值除以啟動到全部 開啟的全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO，即得閥門的開度百分比；當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器合上, 關(guān)閥時，使計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)，當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個計(jì)數(shù)值， 用這個計(jì)數(shù)值除以啟動到全部開啟的全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO，即得閥門的開 度百分比。
所述可編程序控制器即對計(jì)數(shù)器置零當(dāng)閥門到關(guān)限位時，閥體關(guān)限位開關(guān) 量即對計(jì)數(shù)器置零，避免了計(jì)算誤差。
一種電動蝶閥開度顯示和控制的裝置，包括與計(jì)算機(jī)相連構(gòu)成控制回路的 PLC，與電動蝶閥連接構(gòu)成驅(qū)動裝置的正、反轉(zhuǎn)接觸器，其特征是接觸器的正轉(zhuǎn)狀 態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)、閥體開限位、閥體關(guān)限位四個開關(guān)信號端與PLC的I/0端口相聯(lián)
接，正轉(zhuǎn)控制輸出、反轉(zhuǎn)控制輸出開關(guān)信號瑞與PLC的I/0端口相聯(lián)接。
本發(fā)明的有益效果是
1、 不需要軟、硬件投資，只需巧妙利用STEP7軟件的計(jì)數(shù)器、傳遞塊、乘 法塊、除法塊等功能，即可準(zhǔn)確控制電動碟閥的開度，起到了替代執(zhí)行器的作用。
2、 通過程序，運(yùn)用各種功能塊對閥位的運(yùn)算處理，避免了運(yùn)算誤差。
3、 這種做法在用到執(zhí)行器和電動碟閥的系統(tǒng)非常值得推廣，可大量節(jié)省工 程成本和維護(hù)成本。
4、 調(diào)試、調(diào)整非常方便。


附圖1是本發(fā)明的控制方法的信號傳輸及結(jié)構(gòu)方框圖。附圖2是程序流程圖。 附圖3是軟件結(jié)構(gòu)圖。附圖4是控制裝置的電路圖。附圖5a、圖5b、圖5c是控 制過程各程序段的示意圖。
具體實(shí)施例方式
一種電動蝶閥開度顯示和控制的方法，釆用連接計(jì)算機(jī)的可編程序控制器與
電動蝶閥的驅(qū)動接觸器構(gòu)成的控制回路，其特征是將電動蝶閥的啟動到全部開啟的時間作為電動蝶閥開度100%的數(shù)值；將每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與 電動蝶閥開度100%的時間進(jìn)行比較，計(jì)算出開啟或關(guān)閉的幅度，得出電動蝶闊 的開度百分比；當(dāng)電動蝶閥的完全關(guān)閉時，可編程序控制器即對計(jì)數(shù)器置零，作 為開度0%顯示。所述電動蝶閥的開關(guān)量包括接觸器的正轉(zhuǎn)狀態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)、閥 體開限位、閥體關(guān)限位四個開關(guān)量輸入量和正轉(zhuǎn)控制輸出、反轉(zhuǎn)控制輸出二個開 關(guān)量輸出信號。輸入、瑜出開關(guān)量通過I/0模板同PLC的CPU交換數(shù)據(jù)，參見圖 1信號傳遞及處理過程。具體做法是在WINDOWS XP環(huán)境中用STEP7編制并編譯 一段程序功能塊后下裝到PLC的CPU中，通過CPU執(zhí)行實(shí)現(xiàn)電動蝶閥開度控制。 程序功能塊的實(shí)現(xiàn)方法是通過具有加減計(jì)數(shù)功能的計(jì)數(shù)塊，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器合上， 開閥門時，使計(jì)數(shù)器正計(jì)數(shù)，當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個計(jì)數(shù)值， 用這個計(jì)數(shù)值除以上次全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO,即得閥門的開度百分比。當(dāng) 反轉(zhuǎn)接觸器合上，關(guān)閥時，使計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)，當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)， 得到一個計(jì)數(shù)值，用這個計(jì)數(shù)值除以上次全開時的計(jì)數(shù)值，再乘IOO，即得閥門 的開度百分比。為防止開關(guān)時摩擦系數(shù)不同，導(dǎo)致閥門全關(guān)時計(jì)數(shù)器不能復(fù)位置 零，當(dāng)閥門到關(guān)限位時，即對計(jì)數(shù)器置零，避免了計(jì)算誤差。經(jīng)進(jìn)一步改造，可 實(shí)現(xiàn)用電動蝶閥進(jìn)行回路調(diào)節(jié)。參見圖2程序流程圖將傳統(tǒng)的只能進(jìn)行開關(guān)控 制的電動蝶閥借助PLC或DCS通過軟件實(shí)現(xiàn)0-100%任意開度控制這一方案。本 程序是利用安裝在WINDOWS XP操作系統(tǒng)上的西門子STEP7開發(fā)軟件開發(fā)，再用 STEP7編譯后下裝到PLC的CPU的內(nèi)部，通過PLC的CPU執(zhí)行完成電動碟閥的 0-100%任意開度指示和控制。軟件結(jié)構(gòu)是這樣的CPU循環(huán)調(diào)用組織塊OBl， OBI 循環(huán)調(diào)用功能塊FC1， FC1被調(diào)用時逐段執(zhí)行該功能塊內(nèi)的程序，執(zhí)行完成后自 動返回。其中從第17段到第28段是蝶閥開度控制程序。參見圖3:軟件結(jié)構(gòu)。 第17段是開閥控制，第18段是關(guān)閥控制，第19段是開度進(jìn)行計(jì)數(shù)，第20段是 產(chǎn)生關(guān)計(jì)數(shù)器的復(fù)位，21段是對計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值進(jìn)行碼制轉(zhuǎn)換和暫存，第22段 是開度百分比計(jì)算，第23、 24、 25段完成開閥計(jì)數(shù)器控制，第26， 27， 28段是關(guān)閥計(jì)數(shù)器控制。
詳細(xì)說明參見圖5:各程序段。第17段中M33.0是開閥信號，M33.1是 關(guān)閥信號，當(dāng)觸發(fā)開發(fā)信號M33.0時，該節(jié)點(diǎn)閉合，關(guān)閥信號M33.1未觸發(fā)， 斷開，此時，磨機(jī)入口閥到位信號未到，則開發(fā)信號輸出，電動閥開始開，直到 M33.0停止觸發(fā)斷開或者開到位信號到，開闊停止。同時引入M33.0常開點(diǎn)和 M33.1的常閉點(diǎn)是為了互鎖，防止開、關(guān)接觸器同時閉合導(dǎo)致電動蝶閥主回路三 相短路。
第18段是關(guān)閥，各信號功能同17段。
第19段的Cl是一個具有加減計(jì)數(shù)功能的計(jì)數(shù)器，CU是加計(jì)數(shù)端， 一旦接 通C1即開始加計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)是當(dāng)畫面上按下M33.0時，在M33.4 (其功能在后 面闡述)的控制下每隔1秒接通一次，Cl進(jìn)行加計(jì)數(shù)一次，實(shí)現(xiàn)對閥門開度的 開計(jì)數(shù)。CD是減計(jì)數(shù)端， 一旦接通Cl即開始減計(jì)數(shù)，本設(shè)計(jì)是當(dāng)畫面上按下 M33.1時，在M34.4 (其功能在后面闡述)的控制下每隔1秒接通一次，Cl進(jìn) 行減計(jì)數(shù)一次，實(shí)現(xiàn)對閥門開度的關(guān)計(jì)數(shù)。，S端是初始化端，當(dāng)其值由0變1 時，就將PV端的MW908預(yù)置最大計(jì)數(shù)值傳入C1 (最大值999)， R端是復(fù)位 端，當(dāng)閥門關(guān)限位到位時，M65.1(在第20段說明)值由0變1，即對C1復(fù)位，使 Cl計(jì)數(shù)值為零，指示閥門全關(guān)。Q是計(jì)數(shù)器的狀態(tài)，當(dāng)Cl計(jì)數(shù)或計(jì)滿數(shù)時Q 值為l，否則為0， CV是C1的十六進(jìn)制計(jì)數(shù)輸出值，CV-BCD是BCD格式的 計(jì)數(shù)輸出值，直接傳遞給MW900用以記錄閥門開度。
第20段是當(dāng)閥門關(guān)限位到來時產(chǎn)生對計(jì)數(shù)器的復(fù)位信號M65.1, M65.0是 上升沿有效的輸出節(jié)點(diǎn)，當(dāng)關(guān)限位到來時使M65.1置1。
第21段中BCD-I塊是將計(jì)數(shù)器Cl產(chǎn)生的保存在MW900內(nèi)的閥門開度值 的BCD格式轉(zhuǎn)換為十進(jìn)制格式存于MW904內(nèi)，用于后面的開度百分比計(jì)算。 MOVE塊是傳遞塊，當(dāng)閥門開限位到來時將閥門的最大開度計(jì)數(shù)值MW904傳到 MW912暫存，以備計(jì)算開度百分比時用。第22段是開度百分比計(jì)算。MUL-I是乘法塊，DIV-I除法塊，當(dāng)前開度計(jì)數(shù) 值MW904乘100，再除以最大開度計(jì)數(shù)值MW912，即得到閥門開度百分比 MW914。
第23， 24， 25段是當(dāng)觸發(fā)開閥信號M33.0，開閥門時，每隔1秒產(chǎn)生一個加 計(jì)數(shù)脈沖M33.4，驅(qū)動C1的加計(jì)數(shù)端，實(shí)現(xiàn)閥門打開的加計(jì)數(shù)。第23段主要是 一個SR觸發(fā)器，其觸發(fā)有如下特點(diǎn)當(dāng)SR兩端均為O時Q輸出值保持原值； 當(dāng)S端置1， R端置O時，Q輸出值置l;當(dāng)S端置O， R端置1時Q輸出值置 0;當(dāng)S端置1R端置1時Q輸出值置O。當(dāng)畫面上按下M33.0開閥門時，開閥 信號置l，即SR觸發(fā)器的S端置1，此時Q輸出值置1，即M33.4置1，第19 段的C1力卩1，同時第25段的T50導(dǎo)通，M33.4置l，從而M33.6置1， M33.4 立即反轉(zhuǎn)為O并保持為O，第19段的C1立即停止加數(shù)，完成一次計(jì)數(shù)過程。在 第25段，由于T50是脈沖觸發(fā)的計(jì)時器，S是觸發(fā)端，即只要在S端有一個觸 發(fā)脈沖，T50就工作TV端規(guī)定的時間，然后停止。TV是計(jì)時器的計(jì)時設(shè)置端， 即，每觸發(fā)一次計(jì)時器工作的時間，本程序設(shè)置為l秒。在M33.4置1， Cl加 計(jì)數(shù)一次的同時，T50導(dǎo)通開始計(jì)時，1秒后T50的Q輸出值反轉(zhuǎn)為0，從而 M33.3置0，傳遞到第24段，使M33.6置0， SR觸發(fā)器輸出Q反轉(zhuǎn)為1， M33.4 置l，第19段的C1加1，同時第25段的T50又導(dǎo)通，M33.3置l，從而M33.6 置l， SR觸發(fā)器輸出Q反轉(zhuǎn)為O， M33.4反轉(zhuǎn)為0并保持為0，第19段的C1立 即停止加數(shù)，又完成一次計(jì)數(shù)過程。在畫面上按下M33.0開閥門時，如此往復(fù) 完成開閥門的計(jì)數(shù)過程。
第26， 27， 28段是關(guān)閥門時的計(jì)數(shù)過程，程序執(zhí)行同開閥時一樣，不再贅述。 電動蝶閥開度顯示和控制的裝置的構(gòu)成硬件是本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的，所 不同的是控制回路的連接具有與控制方法相對應(yīng)的接線方式。
權(quán)利要求
1、一種電動蝶閥開度顯示和控制的方法，采用連接計(jì)算機(jī)的可編程序控制器與電動蝶閥的驅(qū)動接觸器構(gòu)成的控制回路，其特征是將電動蝶閥的啟動到全部開啟的時間作為電動蝶閥開度100％的數(shù)值；將每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與電動蝶閥開度100％的時間進(jìn)行比較，計(jì)算出開啟或關(guān)閉的幅度，得出電動蝶閥的開度百分比；當(dāng)電動蝶閥的完全關(guān)閉時，可編程序控制器即對計(jì)數(shù)器置零，作為開度0％顯示。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動蝶閥開度顯示和控制的方法，其特征是所述 每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與電動蝶閥開度100%的時間進(jìn)行比較，計(jì)算出 開啟或關(guān)閉的幅度是指當(dāng)正轉(zhuǎn)接觸器合上，開閥門時，使計(jì)數(shù)器正計(jì)數(shù)，當(dāng) 正轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個計(jì)數(shù)值，用這個計(jì)數(shù)值除以啟動到全 部開啟的全開時的計(jì)數(shù)值，再乘100，即得閥門的開度百分比；當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器 合上，關(guān)閥時，使計(jì)數(shù)器倒計(jì)數(shù)，當(dāng)反轉(zhuǎn)接觸器釋放時，停止計(jì)數(shù)，得到一個 計(jì)數(shù)值，用這個計(jì)數(shù)值除以啟動到全部開啟的全開時的計(jì)數(shù)值，再乘100，即 得閥門的開度百分比。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的電動蝶閥開度顯示和控制的方法，其特征是所述 可編程序控制器即對計(jì)數(shù)器置零是指當(dāng)閥門到關(guān)限位時，閥體關(guān)限位開關(guān)量 即對計(jì)數(shù)器置零，避免了計(jì)算誤差。
4、 一種電動蝶閥開度顯示和控制的裝置，包括與計(jì)算機(jī)相連構(gòu)成控制回路 的PLC，與電動蝶閥連接構(gòu)成驅(qū)動裝置的正、反轉(zhuǎn)接觸器，其特征是接觸器的正 轉(zhuǎn)狀態(tài)、反轉(zhuǎn)狀態(tài)、閥體開限位、閥體關(guān)限位四個開關(guān)信號端與PLC的1/0端 口相聯(lián)接，正轉(zhuǎn)控制輸出、反轉(zhuǎn)控制輸出開關(guān)信號瑞與PLC的I/0端口相聯(lián)接。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用計(jì)算機(jī)程序?qū)崿F(xiàn)電動蝶閥開度顯示控制的方法和裝置。采用連接計(jì)算機(jī)的可編程序控制器與電動蝶閥的驅(qū)動接觸器構(gòu)成的控制回路，其特征是將電動蝶閥的啟動到全部開啟的時間作為電動蝶閥開度100％的數(shù)值；將每次電動蝶閥開啟或關(guān)閉的時間與電動蝶閥開度100％的時間進(jìn)行比較，計(jì)算出開啟或關(guān)閉的幅度，得出電動蝶閥的開度百分比；當(dāng)電動蝶閥的完全關(guān)閉時，即對計(jì)數(shù)器置零，作為開度0％顯示。本發(fā)明不需要軟、硬件投資，只需巧妙利用STEP7軟件的計(jì)數(shù)器、傳遞塊、乘法塊、除法塊等功能，即可準(zhǔn)確控制電動碟閥的開度，起到了替代執(zhí)行器的作用。避免了運(yùn)算誤差。應(yīng)用到執(zhí)行器和電動碟閥的系統(tǒng)可大量節(jié)省工程成本和維護(hù)成本。
文檔編號F16H37/00GK101539191SQ20091001977
公開日2009年9月23日 申請日期2009年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2009年4月3日
發(fā)明者劉尊義, 吳曉峰, 張弘弢, 段方民, 白如賓, 健 趙, 郭永良, 陳鐵軍 申請人:萊蕪鋼鐵集團(tuán)電子有限公司