一種多功能智能型電動閥門定位控制器的制造方法
【專利摘要】本實用新型提出一種多功能智能型電動閥門定位控制器，解決了現(xiàn)有電動閥門驅(qū)動裝置無冗余、不能成為調(diào)節(jié)系統(tǒng)、沒有連續(xù)的模擬量力矩測量，無法進(jìn)行壽命檢測的問題。包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端與溫度檢測模塊、電流檢測模塊、力矩傳感器和位移傳感器相連，減速機(jī)與直流電動機(jī)、交流電動機(jī)相連，直流電動機(jī)、交流電動機(jī)由單片機(jī)控制，單片機(jī)還與DCS控制系統(tǒng)、DCS報警單元相連，單片機(jī)上連有通信模塊。本裝置中兩個電動機(jī)可以同時或分開使用，其故障幾率低，安全性高。另外，本實用新型還能夠根據(jù)溫度信息、電流信息、力矩信息和位移信息，判斷機(jī)械設(shè)計和電器元件的壽命，當(dāng)計算綜合壽命達(dá)到90%發(fā)出警告，提醒用戶注意，減少了安全隱患。
【專利說明】—種多功能智能型電動閥門定位控制器
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ] 本實用新型涉及一種電動閥，具體涉及一種電動閥門的控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]電動閥是用電動執(zhí)行器控制閥門、從而實現(xiàn)閥門的開和關(guān)的裝置?？煞譃樯舷聝刹糠?，上半部分為電動執(zhí)行器，下半部分為閥門。目前的電動閥門存在下述缺點:
[0003]1.一個電動閥門上只設(shè)置一個電動機(jī)作為驅(qū)動動力。一旦電源、控制裝置或電動機(jī)任一環(huán)節(jié)發(fā)生故障，被控制的閥門便無法控制，雖然有手輪可以人工搖動，但搖動手輪費時、費力，大閥門手搖需要幾個小時，延誤處理時間，容易使事故擴(kuò)大。
[0004]2.大多電動閥門只有一種控制模式:模擬量，最多有二種模擬量和開關(guān)量。
[0005]3.電動閥門的力矩保護(hù)是機(jī)械結(jié)構(gòu)，不能用數(shù)字顯示也不能進(jìn)行力矩保護(hù)的設(shè)定。
[0006]4.沒有自動調(diào)節(jié)系統(tǒng)，只能接受DCS系統(tǒng)的控制信號或者增加一個單回路調(diào)節(jié)器實現(xiàn)自動調(diào)節(jié)任務(wù)。
[0007]5.現(xiàn)有電動閥門的顯示器只是數(shù)碼管或者簡單的LCD顯示器，很多參數(shù)無法顯
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[0008]6.現(xiàn)有產(chǎn)品多數(shù)沒有調(diào)速功能，少數(shù)采用變頻調(diào)速。
[0009]7.都沒有壽命檢測，當(dāng)正在使用中損壞的時候，用戶沒有準(zhǔn)備、會非常被動。
[0010]8.現(xiàn)有產(chǎn)品沒有硬件和軟件自檢功能。
[0011]9.現(xiàn)有產(chǎn)品都沒有出廠前的磨合實驗程序。
[0012]10.沒有接觸器粘連保護(hù)。當(dāng)開或者關(guān)方向的接觸器發(fā)生粘連時，會造成意想不到的事故。例如:被控系統(tǒng)因不能控制造成的超參數(shù)，損壞設(shè)備，產(chǎn)生廢品；被控閥門(擋板)損壞；電動機(jī)燒毀等事故。
實用新型內(nèi)容
[0013]本實用新型提出一種多功能智能型電動閥門定位控制器，解決了現(xiàn)有技術(shù)中電動閥門驅(qū)動裝置無冗余、不能成為調(diào)節(jié)系統(tǒng)、沒有連續(xù)的模擬量力矩測量、無法進(jìn)行壽命檢測的問題。
[0014]本實用新型的技術(shù)方案是這樣實現(xiàn)的:
[0015]一種多功能智能型電動閥門定位控制器，包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端與溫度檢測模塊、電流檢測模塊、力矩傳感器和位移傳感器相連，電流檢測模塊檢測交流電動機(jī)的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機(jī)的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機(jī)的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機(jī)的位置信號，減速機(jī)與直流電動機(jī)、交流電動機(jī)相連，直流電動機(jī)、交流電動機(jī)由單片機(jī)控制，單片機(jī)還與DCS控制系統(tǒng)、DCS報警單元相連，單片機(jī)上連有通信模塊，通信模塊用于實現(xiàn)與現(xiàn)場總線的通訊。
[0016]所述單片機(jī)還與液晶彩色觸摸顯示器IXD相連。[0017]液晶彩色觸摸顯示器IXD與遙控器相連。
[0018]還包括抗粘連繼電器，抗粘連繼電器與接觸器SSR、供電模塊相連。
[0019]單片機(jī)還與報警繼電器相連。
[0020]所述單片機(jī)是STM32F373單片機(jī)。
[0021 ] 所述位移傳感器是電渦流位移傳感器。
[0022]本實用新型中設(shè)置了交流電動機(jī)和直流電動機(jī)兩個驅(qū)動電動機(jī)，這兩個電動機(jī)既可以同時使用，也可以分開使用，當(dāng)其中一個出現(xiàn)問題的時候，兩外一個可以立即使用，其故障幾率低，安全性高。另外，本實用新型設(shè)置了溫度檢測模塊、電流檢測模塊、力矩傳感器和位移傳感器，能夠根據(jù)溫度信息、電流信息、力矩信息和位移信息，判斷機(jī)械設(shè)計和電器元件的壽命，當(dāng)計算綜合壽命達(dá)到90%發(fā)出警告，提醒用戶注意，減少了安全隱患。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0024]圖1為本實用新型的原理框圖。
[0025]圖2為位移傳感器工作原理圖。
[0026]圖3為力矩檢測原理圖。
[0027]圖4為圖3的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0028]下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒緦嵱眯滦椭械膶嵤├?，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有付出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。
[0029]如圖1所示，一種多功能智能型電動閥門定位控制器，包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端與溫度檢測模塊、電流檢測模塊、力矩傳感器和位移傳感器相連，電流檢測模塊檢測交流電動機(jī)的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機(jī)的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機(jī)的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機(jī)的位置信號，減速機(jī)與直流電動機(jī)、交流電動機(jī)相連，直流電動機(jī)、交流電動機(jī)由單片機(jī)控制，單片機(jī)還與DCS控制系統(tǒng)、DCS報警單元相連，單片機(jī)上連有通信模塊，通信模塊用于實現(xiàn)與現(xiàn)場總線的通訊。
[0030]本實用新型工作原理如下:
[0031]1.直流電動機(jī)和交流電動機(jī)相互獨立，兩個電動機(jī)的控制部分也相互獨立，任一個電動機(jī)發(fā)生故障，另一個控制回路仍然可以正常運行，不會造成設(shè)備停運。其中，交流電動機(jī)是固定轉(zhuǎn)速，直流電動機(jī)是可調(diào)轉(zhuǎn)速。當(dāng)兩個電動機(jī)同時同向轉(zhuǎn)動時，減速機(jī)的轉(zhuǎn)速是兩個電動機(jī)轉(zhuǎn)速之和。當(dāng)兩個電動機(jī)同時不同向時，轉(zhuǎn)速是兩個電動機(jī)轉(zhuǎn)速之差，輸出軸的轉(zhuǎn)動方向取決于高轉(zhuǎn)速電動機(jī)的方向。通過兩個電動機(jī)的轉(zhuǎn)動，進(jìn)而可以實現(xiàn)無級調(diào)速，從而可以實現(xiàn)閥門全開/關(guān)前的接近減速處理，避免閥門靜、動之間的直接撞擊，減少閥門的損壞，延長閥門壽命。
[0032]2.本實用新型可以實現(xiàn)壽命檢測和壽命預(yù)報:實際使中，使用力矩有別于設(shè)計力矩，所以壽命計算時使用力矩傳感器和位移傳感器實測力矩對機(jī)械壽命進(jìn)行修正。而電子器件與環(huán)境溫度、動作次數(shù)等有關(guān)。通過溫度檢測模塊檢測溫度可以修正電子器件的壽命。為避免正在使用時由于壽命終止發(fā)生故障，所以在計算綜合壽命達(dá)到90%時發(fā)出預(yù)告，提醒用戶注意，選擇時機(jī)進(jìn)行零部件的檢查和更換。
[0033]3.本專利采用了 STM32F373單片機(jī)，采用雙核冗余處理，采集工業(yè)現(xiàn)場的測量信號，檢測交流電動機(jī)的電流、溫度信號以及減速機(jī)的位置、力矩信號。接收DCS控制系統(tǒng)的指令信號進(jìn)行綜合處理后，根據(jù)控制要求對交流電動機(jī)做正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)驅(qū)動。在需要變速處理時由直流電動機(jī)進(jìn)行協(xié)同處理。
[0034]本專利設(shè)計有通信模塊，能夠和上位機(jī)進(jìn)行總線通訊。在需要總線控制的場合使用本產(chǎn)品，可以節(jié)約40?60%的控制電纜和電纜橋架。
[0035]優(yōu)選的，所述單片機(jī)還與液晶彩色觸摸顯示器LCD相連。本實用新型所采用的液晶彩色觸摸顯示器LCD是彩色觸摸觸屏，其分辨率在800*600。屏幕上分為“運行狀態(tài)”區(qū)域和“參數(shù)設(shè)置”區(qū)域；中間是主顯示區(qū)；下方是實時時鐘和控制器溫度。屏幕上方有一排工具欄，顯示內(nèi)容:模式、設(shè)定，畫面、曲線、記憶、報警。屏幕中間的參數(shù)顯示區(qū)域:以光柱形式顯示實時參數(shù)；以曲線形式顯示歷史曲線；以圖片方式顯示控制系統(tǒng)。本專利采用的高分辨率的彩色觸摸顯示屏，可以實現(xiàn)單回路調(diào)節(jié)器的功能，和被控的閥門擋板能夠組成單回路調(diào)節(jié)系統(tǒng)，可以節(jié)約40%的調(diào)節(jié)系統(tǒng)投資。
[0036]作為再一步優(yōu)選，液晶彩色觸摸顯示器IXD與遙控器相連。由于減速機(jī)安裝位置較高，人員不易到達(dá)，設(shè)置遙控器之后，可以用遙控器進(jìn)行人機(jī)對話。
[0037]在電動控制中，最危險的是接觸器粘連，一旦出現(xiàn)接觸器粘連，電動機(jī)將不會停止轉(zhuǎn)動，直到電源斷開。及時斷開電源非常重要，當(dāng)接觸器發(fā)生粘連時，若不能立即斷開電源，輕者將閥門到全開或者全開位置卡死。重者造成電動機(jī)燒毀，甚至釀成重大事故。因此，作為再一步優(yōu)選，本實用新型還包括抗粘連繼電器，抗粘連繼電器與接觸器SSR、供電模塊相連。
[0038]本實用新型將交流電動機(jī)三相電流測量的信號送到單片機(jī)中，在接觸器沒有驅(qū)動信號時若交流電動機(jī)有電流，則認(rèn)為接觸器粘連。由單片機(jī)輸出一個高電平，驅(qū)動抗粘連繼電器動作，斷開電動機(jī)電源，報警并記憶。
[0039]單片機(jī)還與報警繼電器相連。當(dāng)通電之后，本實用新型能夠自動對硬件和軟件進(jìn)行自檢，發(fā)現(xiàn)問題報警提示，減少處理問題的盲目性，縮短處理故障的時間。
[0040]本實用新型所述位移傳感器優(yōu)選為電渦流位移傳感器。電渦流位移傳感器可測量閥門輸出軸的位置，其工作方式如圖2所示:測量盤4的下部有Imm螺距的內(nèi)螺紋，螺桿3的一端設(shè)在測量盤4內(nèi)，測量盤4穿設(shè)在定位銷2內(nèi)，受到定位銷2的限制，測量盤4只能上下移動，而測量盤4的頂部安裝有電渦流位移傳感器1，當(dāng)連桿5轉(zhuǎn)動的時候，測量盤4上下移動I?10_，電渦流位移傳感器I檢測到測量盤4的移動信號，并將該信號轉(zhuǎn)化成4?20mA的電流輸送至單片機(jī)。
[0041]本實用新型中力矩的測量方法如圖3和圖4所示，將減速機(jī)的力臂采用彈簧鋼7制作，彈簧鋼7上面安裝一組應(yīng)變電阻6，當(dāng)減速機(jī)受力的時候，應(yīng)變電阻6的阻值發(fā)生變化，將力矩轉(zhuǎn)化成4?20mADC的信號輸出至單片機(jī)。當(dāng)超過設(shè)定的力矩時，停止交流電動機(jī)和直流電動機(jī)，保護(hù)設(shè)備不會因過力矩?fù)p壞。
[0042]本實用新型中，所述單片機(jī)還可以接受工業(yè)現(xiàn)場的測量信號，并對該信號進(jìn)行PID運算，完成單回路調(diào)節(jié)器的功能，實現(xiàn)一個控制器就能完成一個自動控制系統(tǒng)的任務(wù)。
[0043]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:包括單片機(jī)，單片機(jī)的輸入端與溫度檢測模塊、電流檢測模塊、力矩傳感器和位移傳感器相連，電流檢測模塊檢測交流電動機(jī)的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機(jī)的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機(jī)的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機(jī)的位置信號，減速機(jī)與直流電動機(jī)、交流電動機(jī)相連，直流電動機(jī)、交流電動機(jī)由單片機(jī)控制，單片機(jī)還與DCS控制系統(tǒng)、DCS報警單元相連，單片機(jī)上連有通信模塊，通信模塊用于實現(xiàn)與現(xiàn)場總線的通訊。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:所述單片機(jī)還與液晶彩色觸摸顯示器IXD相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:液晶彩色觸摸顯示器IXD與遙控器相連。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:還包括抗粘連繼電器，抗粘連繼電器與接觸器SSR、供電模塊相連。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:單片機(jī)還與報警繼電器相連。
6.根據(jù)權(quán)利要求1?5之一所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:所述單片機(jī)是STM32F373單片機(jī)。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:所述位移傳感器是電渦流位移傳感器。
【文檔編號】F16K31/04GK203571172SQ201320665746
【公開日】2014年4月30日 申請日期:2013年10月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月25日
【發(fā)明者】趙圖 申請人:河南萬和電氣有限公司