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，解決了現有電動閥門驅動裝置無冗余、不能成為調節系統、沒有連續的模擬量力矩測量，無法進行壽命檢測的問題。包括單片機，單片機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，減速機與直流電動機、交流電動機相連，直流電動機、交流電動機由單片機控制，單片機還與DCS控制系統、DCS報警單元相連，單片機上連有通信模塊。本裝置中兩個電動機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溫度信息、電流信息、力矩信息和位移信息，判斷機械設計和電器元件的壽命，當計算綜合壽命達到90%發出警告，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
【技術領域】
[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】
[0002]電動閥是用電動執行器控制閥門、從而實現閥門的開和關的裝置。可分為上下兩部分，上半部分為電動執行器，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置一個電動機作為驅動動力。一旦電源、控制裝置或電動機任一環節發生故障，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量。
[0005]3.電動閥門的力矩保護是機械結構，不能用數字顯示也不能進行力矩保護的設定。
[0006]4.沒有自動調節系統，只能接受DCS系統的控制信號或者增加一個單回路調節器實現自動調節任務。
[0007]5.現有電動閥門的顯示器只是數碼管或者簡單的LCD顯示器，很多參數無法顯
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[0008]6.現有產品多數沒有調速功能，少數采用變頻調速。
[0009]7.都沒有壽命檢測，當正在使用中損壞的時候，用戶沒有準備、會非常被動。
[0010]8.現有產品沒有硬件和軟件自檢功能。
[0011]9.現有產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。當開或者關方向的接觸器發生粘連時，會造成意想不到的事故。例如:被控系統因不能控制造成的超參數，損壞設備，產生廢品；被控閥門(擋板)損壞；電動機燒毀等事故。
實用新型內容
[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，解決了現有技術中電動閥門驅動裝置無冗余、不能成為調節系統、沒有連續的模擬量力矩測量、無法進行壽命檢測的問題。
[0014]本實用新型的技術方案是這樣實現的:
[0015]一種多功能智能型電動閥門定位控制器，包括單片機，單片機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的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機的位置信號，減速機與直流電動機、交流電動機相連，直流電動機、交流電動機由單片機控制，單片機還與DCS控制系統、DCS報警單元相連，單片機上連有通信模塊，通信模塊用于實現與現場總線的通訊。
[0016]所述單片機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]單片機還與報警繼電器相連。
[0020]所述單片機是STM32F373單片機。
[0021 ] 所述位移傳感器是電渦流位移傳感器。
[0022]本實用新型中設置了交流電動機和直流電動機兩個驅動電動機，這兩個電動機既可以同時使用，也可以分開使用，當其中一個出現問題的時候，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，能夠根據溫度信息、電流信息、力矩信息和位移信息，判斷機械設計和電器元件的壽命，當計算綜合壽命達到90%發出警告，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有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術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，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據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方案進行清楚、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。基于本實用新型中的實施例，本領域普通技術人員在沒有付出創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，單片機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的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機的位置信號，減速機與直流電動機、交流電動機相連，直流電動機、交流電動機由單片機控制，單片機還與DCS控制系統、DCS報警單元相連，單片機上連有通信模塊，通信模塊用于實現與現場總線的通訊。
[0030]本實用新型工作原理如下:
[0031]1.直流電動機和交流電動機相互獨立，兩個電動機的控制部分也相互獨立，任一個電動機發生故障，另一個控制回路仍然可以正常運行，不會造成設備停運。其中，交流電動機是固定轉速，直流電動機是可調轉速。當兩個電動機同時同向轉動時，減速機的轉速是兩個電動機轉速之和。當兩個電動機同時不同向時，轉速是兩個電動機轉速之差，輸出軸的轉動方向取決于高轉速電動機的方向。通過兩個電動機的轉動，進而可以實現無級調速，從而可以實現閥門全開/關前的接近減速處理，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壽命檢測和壽命預報:實際使中，使用力矩有別于設計力矩，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械壽命進行修正。而電子器件與環境溫度、動作次數等有關。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生故障，所以在計算綜合壽命達到90%時發出預告，提醒用戶注意，選擇時機進行零部件的檢查和更換。
[0033]3.本專利采用了 STM32F373單片機，采用雙核冗余處理，采集工業現場的測量信號，檢測交流電動機的電流、溫度信號以及減速機的位置、力矩信號。接收DCS控制系統的指令信號進行綜合處理后，根據控制要求對交流電動機做正轉和反轉驅動。在需要變速處理時由直流電動機進行協同處理。
[0034]本專利設計有通信模塊，能夠和上位機進行總線通訊。在需要總線控制的場合使用本產品，可以節約40?60%的控制電纜和電纜橋架。
[0035]優選的，所述單片機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”區域和“參數設置”區域；中間是主顯示區；下方是實時時鐘和控制器溫度。屏幕上方有一排工具欄，顯示內容:模式、設定，畫面、曲線、記憶、報警。屏幕中間的參數顯示區域:以光柱形式顯示實時參數；以曲線形式顯示歷史曲線；以圖片方式顯示控制系統。本專利采用的高分辨率的彩色觸摸顯示屏，可以實現單回路調節器的功能，和被控的閥門擋板能夠組成單回路調節系統，可以節約40%的調節系統投資。
[0036]作為再一步優選，液晶彩色觸摸顯示器IXD與遙控器相連。由于減速機安裝位置較高，人員不易到達，設置遙控器之后，可以用遙控器進行人機對話。
[0037]在電動控制中，最危險的是接觸器粘連，一旦出現接觸器粘連，電動機將不會停止轉動，直到電源斷開。及時斷開電源非常重要，當接觸器發生粘連時，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。重者造成電動機燒毀，甚至釀成重大事故。因此，作為再一步優選，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三相電流測量的信號送到單片機中，在接觸器沒有驅動信號時若交流電動機有電流，則認為接觸器粘連。由單片機輸出一個高電平，驅動抗粘連繼電器動作，斷開電動機電源，報警并記憶。
[0039]單片機還與報警繼電器相連。當通電之后，本實用新型能夠自動對硬件和軟件進行自檢，發現問題報警提示，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螺距的內螺紋，螺桿3的一端設在測量盤4內，測量盤4穿設在定位銷2內，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，當連桿5轉動的時候，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，并將該信號轉化成4?20mA的電流輸送至單片機。
[0041]本實用新型中力矩的測量方法如圖3和圖4所示，將減速機的力臂采用彈簧鋼7制作，彈簧鋼7上面安裝一組應變電阻6，當減速機受力的時候，應變電阻6的阻值發生變化，將力矩轉化成4?20mADC的信號輸出至單片機。當超過設定的力矩時，停止交流電動機和直流電動機，保護設備不會因過力矩損壞。
[0042]本實用新型中，所述單片機還可以接受工業現場的測量信號，并對該信號進行PID運算，完成單回路調節器的功能，實現一個控制器就能完成一個自動控制系統的任務。
[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，所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
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，單片機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的電流信號，溫度檢測模塊用于檢測交流電動機的溫度信息，力矩傳感器檢測減速機的力矩信號，位移傳感器用于檢測減速機的位置信號，減速機與直流電動機、交流電動機相連，直流電動機、交流電動機由單片機控制，單片機還與DCS控制系統、DCS報警單元相連，單片機上連有通信模塊，通信模塊用于實現與現場總線的通訊。
2.根據權利要求1所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:所述單片機還與液晶彩色觸摸顯示器IXD相連。
3.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求1所述的多功能智能型電動閥門定位控制器，其特征在于:單片機還與報警繼電器相連。
6.根據權利要求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:所述單片機是STM32F373單片機。
7.根據權利要求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 優先權日:2013年10月25日
【發明者】趙圖 申請人:河南萬和電氣有限公司