專利名稱：一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，尤其適用于大流量乳化液泵站多電機(jī)綜合控制，屬于乳化液泵站控制相關(guān)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)大多數(shù)中小型煤礦使用的乳化液泵站的控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)并不完善，很多煤礦的乳化液泵站沒有控制系統(tǒng)和監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，只有二臺(tái)乳化液泵和一個(gè)乳化液箱組成，工作時(shí)一臺(tái)使用一臺(tái)備用，供液壓力小、流量小、脈動(dòng)大，系統(tǒng)不穩(wěn)定，使用過(guò)程中經(jīng)常出現(xiàn)故障，嚴(yán)重影響工作面的安全生產(chǎn)。國(guó)內(nèi)的大型礦井和國(guó)外使用的乳化液泵站是國(guó)外生產(chǎn)的乳化液泵站，具有較完善的電控系統(tǒng)，但由于電控系統(tǒng)全部為國(guó)外進(jìn)口，成本很高。電器設(shè)備的維護(hù)費(fèi)用和設(shè)備備件費(fèi)用相對(duì)也較高，不利于長(zhǎng)期使用。特別是使用一段時(shí)間后，故障率增多，維修量大，有些部件損壞后不能維修只能更換，單獨(dú)的配件較貴，訂貨周期長(zhǎng)，這就增加了采煤成本，影響采煤的正常生產(chǎn)；同時(shí)控制系統(tǒng)受國(guó)外系統(tǒng)泵站電機(jī)、 乳化液濃度、乳化油及設(shè)備結(jié)構(gòu)的影響，泵站供液設(shè)備有多種型號(hào)和規(guī)格，國(guó)外電控系統(tǒng)不能很好用于國(guó)產(chǎn)的供液設(shè)備，不便于推廣。因此設(shè)計(jì)安全可靠的乳化液泵站控制設(shè)備取代進(jìn)口勢(shì)在必行。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，提供一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，該控制分機(jī)集成度高、性能可靠、操作方便，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵站電機(jī)的控制。本實(shí)用新型的上述目的是通過(guò)如下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU模塊、I/O擴(kuò)展模塊、電機(jī)控制模塊、急停模塊、電機(jī)狀態(tài)輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485 轉(zhuǎn)換模塊，其中狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過(guò)PCB走線連接，CPU模塊與I/O擴(kuò)展模塊通過(guò)PCB走線連接，電機(jī)控制模塊、急停模塊和電機(jī)狀態(tài)輸入模塊則分別通過(guò)PCB走線與I/O擴(kuò)展模塊連接，電機(jī)狀態(tài)輸入模塊從外部電機(jī)控制柜采集電機(jī)狀態(tài)信號(hào)，并通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊輸出給CPU模塊；CPU模塊將接收到的電機(jī)狀態(tài)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算得到電機(jī)控制信號(hào)，并通過(guò) I/O擴(kuò)展模塊將電機(jī)控制信號(hào)輸出給電機(jī)控制模塊，由電機(jī)控制模塊將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出，同時(shí)CPU模塊還通過(guò)自身的I/O接口將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出給狀態(tài)顯示模塊，由狀態(tài)顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)CPU模塊還將TTL電平信號(hào)輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊，由RS485 轉(zhuǎn)換模塊將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為485信號(hào)用于系統(tǒng)通訊；看門狗模塊通過(guò)“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號(hào)的情況下，看門狗電路輸入復(fù)位信號(hào)，重新啟動(dòng)CPU 程序；急停模塊用于控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。在上述乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)中，電機(jī)控制模塊與電機(jī)狀態(tài)輸入模塊均通過(guò)M芯礦用電纜與外部電機(jī)控制柜連接。在上述乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)中，應(yīng)急控制分機(jī)設(shè)置自動(dòng)、手動(dòng)和空位三種運(yùn)行模式。在上述乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)中，CPU模塊采用AT89S52芯片。在上述乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)中，RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片。本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有如下有益效果(1)本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中的CPU模塊采用AT89S52芯片完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片完成應(yīng)急控制分機(jī)與主機(jī)之間的通訊，通過(guò)輸出通道狀態(tài)顯示模塊顯示相應(yīng)電機(jī)的啟停狀態(tài)，并通過(guò)輸出通道電機(jī)控制模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊擴(kuò)展外部I/O接口，通過(guò)看門狗模塊避免系統(tǒng)死機(jī)，該控制分機(jī)通過(guò)不斷的與控制主機(jī)通訊來(lái)獲取對(duì)乳化液泵站的各項(xiàng)控制參數(shù)，通過(guò)與電機(jī)控制柜通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵站的電機(jī)控制，具有集成度高、性能可靠、操作方便的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵站電機(jī)的控制，達(dá)到控制系統(tǒng)對(duì)現(xiàn)場(chǎng)運(yùn)行狀態(tài)的掌握；(2)本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中的CPU模塊通過(guò)設(shè)置“手動(dòng)”、“自動(dòng)”、“空位”三個(gè)旋鈕狀態(tài)控制應(yīng)急控制分機(jī)運(yùn)行模式，滿足不同情況下對(duì)電機(jī)的控制；(3)本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)設(shè)置急停模塊，以滿足緊急情況下對(duì)系統(tǒng)全部電機(jī)停機(jī)的操作，提高了系統(tǒng)運(yùn)行的安全性和可靠性；(4)本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)的RS485轉(zhuǎn)換模塊，將CPU輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為抗干擾能力強(qiáng)的RS485信號(hào)，提高了系統(tǒng)的抗干擾能力；I/O擴(kuò)展模塊用于擴(kuò)展外部I/O 接口，豐富系統(tǒng)資源，滿足電機(jī)控制模塊與電機(jī)狀態(tài)輸入模塊對(duì)I/O接口資源的需求。

圖1為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)的部分原理框圖；圖3為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中電機(jī)控制模塊原理圖；圖4為本實(shí)用新型的應(yīng)急控制分機(jī)中電機(jī)狀態(tài)輸入模塊原理圖；圖5為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中狀態(tài)顯示模塊原理圖。
具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步詳細(xì)的描述如圖1所示為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)的結(jié)構(gòu)示意圖，由圖可知應(yīng)急控制分機(jī)包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU模塊、I/O擴(kuò)展模塊、電機(jī)控制模塊、急停模塊、電機(jī)狀態(tài)輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊，其中狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過(guò)PCB走線連接，CPU模塊與I/O擴(kuò)展模塊通過(guò)PCB走線連接，電機(jī)控制模塊、急停模塊和電機(jī)狀態(tài)輸入模塊則分別通過(guò)PCB走線與I/O擴(kuò)展模塊連接。其中CPU模塊采用AT89S52芯片完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片完成應(yīng)急控制分機(jī)與主機(jī)之間的通訊，電機(jī)控制模塊與電機(jī)狀態(tài)輸入模塊均通過(guò)M芯礦用電纜與外部電機(jī)控制柜連接。本發(fā)明應(yīng)急控制分機(jī)設(shè)置自動(dòng)、手動(dòng)和空位三種運(yùn)行模式。電機(jī)狀態(tài)輸入模塊從外部電機(jī)控制柜采集電機(jī)狀態(tài)信號(hào)，并通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊輸出給CPU模塊；I/O擴(kuò)展模塊用于擴(kuò)展外部I/O接口，豐富系統(tǒng)資源，滿足電機(jī)控制模塊與電機(jī)狀態(tài)輸入模塊對(duì)I/O接口資源的需求。CPU模塊將接收到的電機(jī)狀態(tài)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算得到電機(jī)控制信號(hào)，并通過(guò)I/ 0擴(kuò)展模塊將電機(jī)控制信號(hào)輸出給電機(jī)控制模塊，由電機(jī)控制模塊將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出，同時(shí)CPU模塊還通過(guò)自身的I/O接口將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出給狀態(tài)顯示模塊，由狀態(tài)顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)CPU模塊還將TTL電平信號(hào)輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊，由RS485轉(zhuǎn)換模塊將CPU輸出的TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)換為抗干擾能力強(qiáng)的RS485信號(hào)用于系統(tǒng)通訊?？撮T狗模塊通過(guò)“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號(hào)的情況下， 看門狗電路輸入復(fù)位信號(hào)，重新啟動(dòng)CPU程序。急停模塊用于控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停，在整個(gè)系統(tǒng)中連接成一個(gè)回路，當(dāng)系統(tǒng)中任意急停按鈕按下時(shí)，系統(tǒng)所有電機(jī)停止運(yùn)行。本實(shí)用新型乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)啟動(dòng)后，與外部控制主機(jī)通信，獲取當(dāng)前電機(jī)的啟停狀態(tài)，并通知控制主機(jī)當(dāng)前電機(jī)運(yùn)行狀態(tài)。本發(fā)明應(yīng)急控制分機(jī)的輸出通道分為兩路，其中一路控制電機(jī)狀態(tài)指示燈(狀態(tài)顯示模塊)。當(dāng)接收到控制主機(jī)發(fā)送的電機(jī)停機(jī)指令后，CPU模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，熄滅該電機(jī)對(duì)應(yīng)的信號(hào)指示燈；當(dāng)接收到控制主機(jī)發(fā)送的電機(jī)啟動(dòng)指令后，CPU模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，點(diǎn)亮該電機(jī)對(duì)應(yīng)的信號(hào)指示燈；工作人員即可借此判斷出各電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。另外一路通過(guò)電機(jī)控制模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)。當(dāng)接收到控制主機(jī)發(fā)送的電機(jī)停機(jī)指令后，CPU模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，停止運(yùn)行的相應(yīng)電機(jī)；當(dāng)接收到控制主機(jī)發(fā)送的電機(jī)啟動(dòng)指令后，CPU模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，啟動(dòng)相應(yīng)的電機(jī)。上述輸入通道因?yàn)镃PU模塊在發(fā)出電機(jī)停轉(zhuǎn)命令后，因?yàn)楝F(xiàn)場(chǎng)的若干干擾及其他問(wèn)題，還無(wú)法判斷電機(jī)是否確實(shí)已經(jīng)停機(jī)，這就需要采集從電機(jī)反饋回來(lái)的運(yùn)行狀態(tài)信號(hào)， 通過(guò)讀取該信號(hào)可準(zhǔn)確知曉電機(jī)是否停機(jī)。本發(fā)明乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)面板旋轉(zhuǎn)按鈕設(shè)置“自動(dòng)”、“手動(dòng)”、“空位”三種狀態(tài)。(1)當(dāng)旋轉(zhuǎn)按鈕置于“自動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，電機(jī)的控制由控制主機(jī)處通信發(fā)出。如圖2 所示為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)的部分原理框圖，應(yīng)急控制分機(jī)接收到命令字后，將ICI 的P2，2 口置于低電平，選通IC23，并通過(guò)設(shè)置P2，0和P2，l 口高低電平選擇IC23的PA 口、 PB 口或者是PC 口。此處以選中PA 口為例，將命令字通過(guò)ICl的PO 口發(fā)送到IC23的D 口， 并通過(guò)IC23的D 口狀態(tài)發(fā)送到PA 口。若PAO 口為高電平，如圖3所示為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中電機(jī)控制模塊原理圖，旋轉(zhuǎn)按鈕置于“自動(dòng)，，狀態(tài)時(shí)，開關(guān)置位于Alb，即通過(guò)系統(tǒng)信號(hào)將PAO 口控制的電機(jī)打開或關(guān)閉。此時(shí)發(fā)光二極管L9亮，光耦I(lǐng)Cll的1、2引腳導(dǎo)通，使得ICll的3、4引腳導(dǎo)通，從而打開電機(jī)。當(dāng)旋轉(zhuǎn)按鈕置于“手動(dòng)”狀態(tài)時(shí)，開關(guān)置位于Ala，電機(jī)自然導(dǎo)通；當(dāng)旋轉(zhuǎn)按鈕置于“空位”狀態(tài)時(shí)，開關(guān)置位于Alc，電機(jī)斷開，不受系統(tǒng)控制。(2)當(dāng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，應(yīng)急控制分機(jī)面板相應(yīng)指示燈應(yīng)當(dāng)發(fā)光，顯示當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)。 此處，單片機(jī)ICl通過(guò)Pl 口發(fā)出信號(hào)控制指示燈的亮與滅，如圖2所示。以P1.0 口為例，如圖5所示為本實(shí)用新型應(yīng)急控制分機(jī)中狀態(tài)顯示模塊原理圖，當(dāng)相應(yīng)電機(jī)啟動(dòng)時(shí)，P1.0 口輸出低電平，通過(guò)UlA轉(zhuǎn)換為高電平，使得光耦A(yù)lA的1、2引腳導(dǎo)通。通過(guò)光耦的作用使得指示燈Ll發(fā)光，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)電機(jī)啟停狀態(tài)的顯示。(3)輸入通道采集當(dāng)前電機(jī)的狀態(tài)信息。此處設(shè)計(jì)使用IC23的PB 口與部分PC 口完成對(duì)電機(jī)狀態(tài)的采集，如圖4所示為本實(shí)用新型的應(yīng)急控制分機(jī)中電機(jī)狀態(tài)輸入模塊原理圖。以PBO為例，JP2的1、2號(hào)引腳導(dǎo)通時(shí)，繼電器Kl得電閉合，PBO 口為高電平。JP2 的1、2號(hào)引腳斷開時(shí)，繼電器Kl斷開，PBO 口低電平，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)外部電機(jī)狀態(tài)的采集。(4)通信過(guò)程中，控制主機(jī)發(fā)送的指令分為查詢與控制兩種類型。首先接收控制主機(jī)發(fā)送過(guò)來(lái)的電機(jī)狀態(tài)查詢命令時(shí)，接收到指令后首先判斷控制主機(jī)發(fā)送的地址是否與本機(jī)地址符合，符合的情況下判斷命令為查詢命令，計(jì)算命令字的校驗(yàn)碼與接收到的校驗(yàn)位是否一致，若不一致則放棄對(duì)本查詢的執(zhí)行，若一致則返回當(dāng)前的電機(jī)狀態(tài)，并在指令最后加上校驗(yàn)。循環(huán)執(zhí)行過(guò)程中，控制主機(jī)發(fā)送控制命令，應(yīng)急控制分機(jī)判斷接收到的命令地址與本機(jī)相符后查詢命令類型為電機(jī)控制命令，計(jì)算命令字的校驗(yàn)碼與接收到的校驗(yàn)位是否一致，若不一致則放棄對(duì)本控制的執(zhí)行，若一致則判斷當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)是否與命令一致，若不一致則執(zhí)行相關(guān)命令。執(zhí)行完成后返回當(dāng)前電機(jī)狀態(tài)，并加校驗(yàn)碼。本實(shí)用新型未詳細(xì)說(shuō)明部分屬本領(lǐng)域技術(shù)人員公知常識(shí)。
權(quán)利要求1.一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，其特征在于包括設(shè)置在PCB印制電路板上的CPU模塊、I/O擴(kuò)展模塊、電機(jī)控制模塊、急停模塊、電機(jī)狀態(tài)輸入模塊、狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊，其中狀態(tài)顯示模塊、看門狗模塊和RS485轉(zhuǎn)換模塊分別與CPU模塊通過(guò) PCB走線連接，CPU模塊與I/O擴(kuò)展模塊通過(guò)PCB走線連接，電機(jī)控制模塊、急停模塊和電機(jī)狀態(tài)輸入模塊則分別通過(guò)PCB走線與I/O擴(kuò)展模塊連接，電機(jī)狀態(tài)輸入模塊從外部電機(jī)控制柜采集電機(jī)狀態(tài)信號(hào)，并通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊輸出給CPU模塊；CPU模塊將接收到的電機(jī)狀態(tài)信號(hào)經(jīng)過(guò)數(shù)據(jù)計(jì)算得到電機(jī)控制信號(hào)，并通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊將電機(jī)控制信號(hào)輸出給電機(jī)控制模塊，由電機(jī)控制模塊將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出，同時(shí)CPU模塊還通過(guò)自身的I/O接口將所述電機(jī)控制信號(hào)輸出給狀態(tài)顯示模塊，由狀態(tài)顯示模塊進(jìn)行顯示，同時(shí)CPU模塊還將 TTL電平信號(hào)輸出給RS485轉(zhuǎn)換模塊，由RS485轉(zhuǎn)換模塊將TTL電平信號(hào)轉(zhuǎn)化為485信號(hào)用于系統(tǒng)通訊；看門狗模塊通過(guò)“讀允許”引腳喂狗，當(dāng)系統(tǒng)死機(jī)后，外部沒有喂狗信號(hào)的情況下，看門狗電路輸入復(fù)位信號(hào)，重新啟動(dòng)CPU程序；急停模塊用于控制整個(gè)系統(tǒng)的啟停。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，其特征在于所述電機(jī)控制模塊與電機(jī)狀態(tài)輸入模塊均通過(guò)M芯礦用電纜與外部電機(jī)控制柜連接。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，其特征在于所述應(yīng)急控制分機(jī)設(shè)置自動(dòng)、手動(dòng)和空位三種運(yùn)行模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，其特征在于所述CPU模塊采用AT89S52芯片。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，其特征在于所述RS485轉(zhuǎn)換模塊采用MAX1480芯片。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種乳化液泵站應(yīng)急控制分機(jī)，該應(yīng)急控制分機(jī)中的CPU模塊完成系統(tǒng)的邏輯控制等功能，RS485轉(zhuǎn)換模塊完成應(yīng)急控制分機(jī)與主機(jī)之間的通訊，通過(guò)輸出通道狀態(tài)顯示模塊顯示相應(yīng)電機(jī)的啟停狀態(tài)，并通過(guò)輸出通道電機(jī)控制模塊輸出電機(jī)控制信號(hào)，通過(guò)I/O擴(kuò)展模塊擴(kuò)展外部I/O接口，通過(guò)看門狗模塊避免系統(tǒng)死機(jī)，該控制分機(jī)通過(guò)不斷的與控制主機(jī)通訊來(lái)獲取對(duì)乳化液泵站的各項(xiàng)控制參數(shù)，通過(guò)與電機(jī)控制柜通訊，實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵站的電機(jī)控制，具有集成度高、性能可靠、操作方便的特點(diǎn)，可以很好的實(shí)現(xiàn)對(duì)乳化液泵站電機(jī)的控制。
文檔編號(hào)F04B49/06GK202040062SQ20112014626
公開日2011年11月16日 申請(qǐng)日期2011年5月10日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月10日
發(fā)明者劉宇輝, 華仕容, 岳超波, 王學(xué)偉, 王洛賓, 鄧健輝 申請(qǐng)人:中國(guó)航天科技集團(tuán)公司烽火機(jī)械廠