CN220894749U - 智能化流体控制设备 - Google Patents
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Abstract
本申请提供一种智能化流体控制设备，包括：控制执行模块和控制反馈模块；控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；MCU主控单元分别与电源组件、采集输入单元以及逻辑输出单元电连接；MCU主控单元与执行通讯接口通信连接；控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；MCU反馈控制单元与反馈通讯接口通信连接；反馈通讯接口与执行通讯接口通过通讯总线连接。通过在控制执行模块设置MCU主控单元以及在控制反馈模块设置MCU反馈控制单元作为控制中枢，对继电器、电气线材等进行简化，以解决流体控制设备体积过大的问题。
Description
技术领域
本申请涉及控制设备技术领域，尤其涉及一种智能化流体控制设备。
背景技术
流体控制器是一种通过连续性重复开闭阀门来控制流体流速的的控制器。污水处理、供热管网、油气传输等行业需要流体控制器，用于精确智能的控制液体的流量和流速，以此来提高整个***的执行效率。然而不管是通风***的风量控制，还是管道***的流量控制，都是采用大体积的电控柜来实现。电控柜的柜体里面包含了大量的继电器、接插件和电气线材，导致控制设备体积庞大且内部结构复杂，加上柜体本身是金属材质，整体占地面积大，安装和后续维修具有极大的难度。
实用新型内容
本申请提供一种智能化流体控制设备，以解决流体控制设备体积过大的问题。
本申请提供一种智能化流体控制设备，包括：控制执行模块和控制反馈模块。所述控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；所述控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；所述MCU主控单元分别与所述电源组件、所述采集输入单元以及所述逻辑输出单元电连接；所述MCU主控单元与所述执行通讯接口通信连接；所述控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；所述MCU反馈控制单元与所述反馈通讯接口通信连接；所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口通过通讯总线连接。
通过在所述控制执行模块设置所述MCU主控单元以及在所述控制反馈模块设置所述MCU反馈控制单元作为控制中枢，所述MCU主控单元通过接收所述采集输入单元从外部反馈回来的状态信号，再经过所述逻辑输出单元来判断智能化流体的开合状态、角度等以及输出相应的控制信号，同时与所述控制反馈模块中的所述MCU反馈控制单元互相通信。不仅使所述智能化流体控制设备性能更稳定，功能更多样，而且对继电器、电气线材等进行简化，以解决流体控制设备体积过大的问题。
可选的，所述电源组件包括：电源接口、AC-DC转换单元以及DC-DC电源单元；所述AC-DC转换单元分别与所述电源接口和所述DC-DC电源单元电连接；所述DC-DC电源单元与所述MCU主控单元电连接。
所述电源组件用于将外部接入的交流电转换成设备内部使用的多种直流电压，供不同电压域的用电模块使用。所述电源接口用于从外部接入交流电；所述AC-DC转换单元用于将外部接入的交流电压转换成直流电压；所述DC-DC电源单元用于将一种直流电压转换成多种直流电压。
可选的，所述控制反馈模块还包括显示输入单元；所述显示输入单元包括LED指示灯和按键；所述LED指示灯和按键的数量大于1个，且多个所述LED指示灯为不同颜色的LED灯。
所述LED指示灯通过不同颜色的LED灯用于显示所述控制反馈模块不同的控制状态。所述按键用于输入控制指令至所述MCU反馈控制单元。
可选的，所述采集输入单元包括第一光电耦合器和采集输入终端；所述采集输入终端与所述第一光电耦合器电连接。
所述采集输入单元用于接收来自PLC的控制指令和智能化流体反馈回来的状态信号。所述第一光电耦合器用于对反馈回来的状态信号进行隔离处理，从而获得干净的信号。
可选的，所述逻辑输出单元设有继电器或第二光电耦合器。
所述继电器或所述第二光电耦合器用于根据使用场景的不同选择使用继电器驱动负载还是光耦驱动负载，起到隔离开关的作用。
可选的，所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口均为RJ45接口；所述通讯总线两端设有第一RJ45接头和第二RJ45接头；所述第一RJ45接头与所述反馈通讯接口插接；所述第二RJ45接头与所述执行通讯接口插接。
所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口均为RJ45接口，所述通讯总线两端设有第一RJ45接头和第二RJ45接头，更加方便实现电气连接。
可选的，所述通讯总线包括电源信号线、地信号线、485A线、485B线、第一控制信号线以及第二控制信号线；所述电源信号线、所述地信号线、所述485A线、所述485B线、所述第一控制信号线以及所述第二控制信号线的两端分别与所述反馈通讯接口和所述执行通讯接口连接。
所述通讯总线包括电源信号线、地信号线、485A线、485B线、第一控制信号线以及第二控制信号线，不仅具有双向控制，而且进一步简化所述电气线材，便于连接。
可选的，所述智能化流体控制设备还包括壳体，所述电源组件和所述控制电路组件设置在所述壳体内。
所述壳体用于保护所述智能化流体控制设备的内部构件。
由以上技术方案可知，本申请提供一种智能化流体控制设备，包括：控制执行模块和控制反馈模块；所述控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；所述控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；所述MCU主控单元分别与所述电源组件、所述采集输入单元以及所述逻辑输出单元电连接；所述MCU主控单元与所述执行通讯接口通信连接；所述控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；所述MCU反馈控制单元与所述反馈通讯接口通信连接；所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口通过通讯总线连接。通过在所述控制执行模块设置所述MCU主控单元以及在所述控制反馈模块设置所述MCU反馈控制单元作为控制中枢，且对继电器、电气线材等进行简化，以解决流体控制设备体积过大的问题。
附图说明
为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例所述的智能化流体控制设备的结构示意图；
图2为本申请实施例所述的智能化流体控制设备的反馈通讯接口与执行通讯接口的信号连接示意图。
具体实施方式
下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的***和方法的示例。
流体控制器是一种通过连续性重复开闭阀门来控制流体流速的的控制器。污水处理、供热管网、油气传输等行业需要流体控制器，用于精确智能的控制液体的流量和流速，以此来提高整个***的执行效率。然而不管是通风***的风量控制，还是管道***的流量控制，都是采用大体积的电控柜来实现。电控柜的柜体里面包含了大量的继电器、接插件和电气线材，导致控制设备体积庞大且内部结构复杂，加上柜体本身是金属材质，整体占地面积大，安装和后续维修具有极大的难度。
为解决流体控制设备体积过大的问题，参见图1-图2，其中，图1为一种智能化流体控制设备的结构示意图；图2为一种智能化流体控制设备的反馈通讯接口与执行通讯接口的信号连接示意图。本申请提供一种智能化流体控制设备，包括：控制执行模块和控制反馈模块。所述控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；所述控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；所述MCU主控单元分别与所述电源组件、所述采集输入单元以及所述逻辑输出单元电连接；所述MCU主控单元与所述执行通讯接口通信连接；所述控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；所述MCU反馈控制单元与所述反馈通讯接口通信连接；所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口通过通讯总线连接。
应当理解的是，所述MCU主控单元和所述MCU反馈控制单元都采用微控制单元，微控制单元(Microcontroller Unit，MCU)是把中央处理器的频率与规格做适当缩减，并将内存、计数器、接口以及LCD驱动电路都整合在单一芯片上，形成芯片级的计算机，为不同的应用场合做不同组合控制。能够缩小整个电路的体积。
所述电源组件用于将外部接入的交流电转换成设备内部使用的多种直流电压，供不同电压域的用电模块使用。所述逻辑输出单元用于控制智能化流体电源、控制智能化流体开合角度、驱动执行器以及输出特定指示信号。所述执行通讯接口用于与所述控制反馈模块建立通信以及后续固件升级。所述MCU反馈控制单元用于处理与控制执行模块之间的通讯需求。所述反馈通讯接口是负责与所述控制执行模块建立通信以及后续的固件升级。
通过在所述控制执行模块设置所述MCU主控单元以及在所述控制反馈模块设置所述MCU反馈控制单元作为控制中枢，所述MCU主控单元通过接收所述采集输入单元从外部反馈回来的状态信号，再经过所述逻辑输出单元来判断智能化流体的开合状态、角度等以及输出相应的控制信号，同时与所述控制反馈模块中的所述MCU反馈控制单元互相通信。不仅使所述智能化流体控制设备性能更稳定，功能更多样，而且对继电器、电气线材等进行简化，以解决流体控制设备体积过大的问题。
在一些实施例中，所述通讯总线采用RS485高可靠工业通讯总线和Modbus工业现场总线协议，使所述智能化流体控制设备的控制***通信具有可靠性和灵活性，
在一些实施例中，所述电源组件包括：电源接口、AC-DC转换单元以及DC-DC电源单元；所述AC-DC转换单元分别与所述电源接口和所述DC-DC电源单元电连接；所述DC-DC电源单元与所述MCU主控单元电连接。
应当理解的是，所述电源接口用于从外部接入交流电；所述AC-DC转换单元就是将交流电变为直流电的设备，用于将外部接入的交流电压转换成直流电压；所述DC-DC电源单元包括DC-DC变换器，DC-DC变换器是指在直流电路中将一个电压值的电能变为另一个电压值的电能的装置。所述DC-DC电源单元用于将一种直流电压转换成多种直流电压。
如图1所示，将外部接入的220V交流电(220VAC)从所述电源接口输入，先经过所述AC-DC转换单元，将220V交流电转换成24V直流电，再通过所述DC-DC电源单元，将24V直流电转换成多种电压的直流电。供不同电压域的用电模块使用。
在一些实施例中，所述控制反馈模块还包括显示输入单元；所述显示输入单元包括LED指示灯和按键；所述LED指示灯和按键的数量大于1个，且多个所述LED指示灯为不同颜色的LED灯。
所述LED指示灯通过不同颜色的LED灯显示所述控制反馈模块不同的控制状态。所述按键用于输入控制指令至所述MCU反馈控制单元。例如，所述LED指示灯包括红色LED灯和绿色LED灯，当绿LED灯亮起，则定义所述控制反馈模块为发送状态；当红色LED灯亮起，则定义所述控制反馈模块为接收状态。
在一些实施例中，所述按键可用于切换控制方式，其中，所述控制方式包括本地控制和远程控制，远程控制是通过PLC或者远程终端设备下发操作指令，适用在所述智能化流体控制设备工作时。本地控制是通过现场本地控制箱进行操作，适用在维修调试或者需要人为控制的情况。
在一些实施例中，所述采集输入单元包括第一光电耦合器和采集输入终端；所述采集输入终端与所述第一光电耦合器电连接。
所述采集输入单元用于接收来自PLC的控制指令和智能化流体反馈回来的状态信号。所述第一光电耦合器用于将所述状态信号进行隔离处理，从而获得干净的信号。
在一些实施例中，所述逻辑输出单元设有继电器或第二光电耦合器。
所述继电器或所述第二光电耦合器用于根据使用场景的不同选择使用继电器驱动负载还是光耦驱动负载，起到隔离开关的作用。其中，所述第二光电耦合器可操作频率高但负载能力小，适用高频低负荷的使用场景。所述继电器可操作频率稍低，但负载能力较强，适用低频高负荷的使用场景。
在一些实施例中，所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口均为RJ45接口；所述通讯总线两端设有第一RJ45接头和第二RJ45接头；所述第一RJ45接头与所述反馈通讯接口插接；所述第二RJ45接头与所述执行通讯接口插接。
所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口均为RJ45接口，所述通讯总线两端设有第一RJ45接头和第二RJ45接头，更加方便实现电气连接。
在另外一些实施例中，所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口可选用其他接口替代，例如DB9接口、插针排母、USB接口。
在一些实施例中，所述通讯总线包括电源信号线、地信号线、485A线、485B线、第一控制信号线以及第二控制信号线；所述电源信号线、所述地信号线、所述485A线、所述485B线、所述第一控制信号线以及所述第二控制信号线的两端分别与所述反馈通讯接口和所述执行通讯接口连接。
应当理解的是，所述通讯总线中的信号线具体定义如下表1和图2所示。
表1通讯接口详细定义
| 序号 | 定义 | 功能 |
| 1 | 电源信号线 | 控制执行模块给控制反馈模块供电 |
| 2 | 地信号线 | 电源信号的接地参考信号 |
| 3 | 485A线 | RS485的正信号 |
| 4 | 485B线 | RS485的负信号 |
| 5 | 第一控制信号线 | 控制使能信号1 |
| 6 | 第二控制信号线 | 控制使能信号2 |
其中，所述电源信号线用于所述控制执行模块给所述控制反馈模块供电；所述地信号线用于获得电源信号的接地参考信号，使电子设备工作时有一个统一的参考电位，减少有害电磁场的干扰，使电子设备稳定可靠的工作。所述485A线用于发送RS485的正信号；所述485B线用于发送RS485的负信号。RS485是一个定义平衡数字多点***中的驱动器和接收器的电气特性的标准，使用该标准的数字通信网络能在远距离条件下以及电子噪声大的环境下有效传输信号。RS485使得连接本地网络以及多支路通信链路的配置成为可能。通过采用RJ45接口、RS485工业通信总线标准，再搭配Modbus工业现场总线协议，在保证高可靠性的同时，还能根据工业现场的需求进行自由配置，保证设备的高度灵活可用。所述第一控制信号线用于控制使能信号1，所述第二控制信号线用于控制使能信号2。应当理解的是，使能信号为负责控制信号的输入和输出的信号。
所述通讯总线包括电源信号线、地信号线、485A线、485B线、第一控制信号线以及第二控制信号线，不仅具有双向控制，而且进一步简化所述电气线材，便于连接。
在一些实施例中，所述智能化流体控制设备还包括壳体，所述电源组件和所述控制电路组件设置在所述壳体内。所述壳体用于保护所述智能化流体控制设备的内部构件。
在一些实施例中，所述壳体为塑料绝缘材质的壳体，不仅具有一定的绝缘性，重量比较轻便。
由以上技术方案可知，本申请实施例提供一种智能化流体控制设备，包括：控制执行模块和控制反馈模块；所述控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；所述控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；所述MCU主控单元分别与所述电源组件、所述采集输入单元以及所述逻辑输出单元电连接；所述MCU主控单元与所述执行通讯接口通信连接；所述控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；所述MCU反馈控制单元与所述反馈通讯接口通信连接；所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口通过通讯总线连接。通过在所述控制执行模块设置所述MCU主控单元以及在所述控制反馈模块设置所述MCU反馈控制单元作为控制中枢，且对继电器、电气线材等进行简化，以解决流体控制设备体积过大的问题。
本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。
Claims (8)
1.一种智能化流体控制设备，其特征在于，包括：控制执行模块和控制反馈模块；
所述控制执行模块包括电源组件和控制电路组件；所述控制电路组件包括MCU主控单元、采集输入单元、逻辑输出单元以及执行通讯接口；所述MCU主控单元分别与所述电源组件、所述采集输入单元以及所述逻辑输出单元电连接；所述MCU主控单元与所述执行通讯接口通信连接；所述控制反馈模块包括MCU反馈控制单元和反馈通讯接口；所述MCU反馈控制单元与所述反馈通讯接口通信连接；所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口通过通讯总线连接。
2.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述电源组件包括：电源接口、AC-DC转换单元以及DC-DC电源单元；所述AC-DC转换单元分别与所述电源接口和所述DC-DC电源单元电连接；所述DC-DC电源单元与所述MCU主控单元电连接。
3.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述控制反馈模块还包括显示输入单元；所述显示输入单元包括LED指示灯和按键；所述LED指示灯和按键的数量大于1个，且多个所述LED指示灯为不同颜色的LED灯。
4.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述采集输入单元包括第一光电耦合器和采集输入终端；所述采集输入终端与所述第一光电耦合器电连接。
5.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述逻辑输出单元设有继电器或第二光电耦合器。
6.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述反馈通讯接口与所述执行通讯接口均为RJ45接口；所述通讯总线两端设有第一RJ45接头和第二RJ45接头；所述第一RJ45接头与所述反馈通讯接口插接；所述第二RJ45接头与所述执行通讯接口插接。
7.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，所述通讯总线包括电源信号线、地信号线、485A线、485B线、第一控制信号线以及第二控制信号线；所述电源信号线、所述地信号线、所述485A线、所述485B线、所述第一控制信号线以及所述第二控制信号线的两端分别与所述反馈通讯接口和所述执行通讯接口连接。
8.根据权利要求1所述的智能化流体控制设备，其特征在于，还包括壳体，所述电源组件和所述控制电路组件设置在所述壳体内。
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2023
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