CN101840209A - 智能电动执行机构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种智能电动执行机构，包括：变频器，用于控制三相电机的运行方向及速度；蜗轮和蜗杆传动机构，用于带动阀门运转；三相电机，用于带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；电子单元，用于控制变频器运行；霍尔传感器，用于向电子单元发送反馈信号；手轮，用于手动带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；和现场操作仪表盘，用于参数设置；所述变频器与所述电子单元、所述三相电机连接；所述蜗轮和蜗杆传动机构与所述三相电机、所述手轮连接；所述电子单元与所述现场操作仪表盘、所述霍尔传感器连接。本发明的智能电动执行机构具有自诊断功能，使用便捷并可以实现远程监控。
Description
技术领域
本发明涉及一种执行机构，尤其是一种智能电动执行机构。
背景技术
电动执行机构是一种常见的执行元件，可大量用于自动化控制领域。现在广泛应用于国内工业现场的电动执行机构，一般使用通断方式控制单相或者三相交流电机。采用该种方式的电动执行机构，一旦安装完成，则无法再调节速度，不适于现代化的智能控制。
另外，由于需适应不同的参数要求，电动执行机构的外围配件往往品种繁多，在现场更换极为困难。
传统的电动执行机构在行程设置上一般采用电位器和齿轮组合的机构，其结构复杂、可靠性差，现场用户往往不能灵活选用。在控制功能上，传统的电动执行机构只能完成基本的开关要求，而无法实现复杂的判断和操作，更是不具备自诊断功能。
随着工业技术水平的提高，用户对于电动执行机构的通讯和网络化组态能力也提出了更高的要求，而传统的电动执行机构基本不具备国际九十年代末水平的工业现场总线能力。
发明内容
本发明针对现有技术的不足和缺陷，提供一种智能电动执行机构，具有自诊断功能，使用便捷并可以实现远程监控。
本发明提供了一种智能电动执行机构，包括：变频器，用于控制三相电机的运行方向及速度；蜗轮和蜗杆传动机构，用于带动阀门运转；三相电机，用于带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；电子单元，用于控制变频器运行；霍尔传感器，用于向电子单元发送反馈信号；手轮，用于手动带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；和现场操作仪表盘，用于参数设置；所述变频器与所述电子单元、所述三相电机连接；所述蜗轮和蜗杆传动机构与所述三相电机、所述手轮连接；所述电子单元与所述现场操作仪表盘、所述霍尔传感器连接。
进一步地，述电子单元包括：微处理器，用于控制所述变频器运行；开关量输入通道，用于输入开关量；开关量输出通道，用于输出开关量；模拟量输入通道，用于输入模拟量；模拟量输出通道，用于输出模拟量；通讯接口，用于所述电子单元与外部器件的通讯；所述微处理器分别与所述开关量输入通道、所述开关量输出通道、所述模拟量输入通道、所述模拟量输出通道、所述通讯接口连接。
进一步地，所述通讯接口包括红外通讯接口和PROFIBUS-DP通讯接口。
进一步地，所述操作仪表盘包括液晶显示屏，用于显示所述智能电动执行机构的状态、运行参数以及自诊断报警信息；操作按钮，用于选择所述液晶显示屏上的菜单和选项；和选择开关，用于切换现场、停止运行或远程操作所述智能电动执行机构。
进一步地，所述变频器与外部的三相交流电源连接，所述三相交流电源通过所述变频器为所述三相电机供电。
进一步地，当所述手轮处于放松状态时，由所述变频器控制所述三相电机，带动所述蜗轮和蜗杆传动机构运动；当所述手轮处于压紧状态时，所述微处理器关闭所述变频器，所述三相电机停止运转，由所述手轮带动所述蜗轮和蜗杆传动机构运动。
进一步地，所述霍尔传感器套设于所述三相电机的运动轴上。
进一步地，所述反馈信号包括速度测量信号、位置记忆信号和力矩测量信号，所述电子单元根据所述反馈信号，监控所述三相电机的运动状态。
本发明的智能电动执行机构的优点在于：
1.本发明的智能电动执行机构包括无触点霍尔传感器，能同时实现速度测量、位置记忆和力矩测量功能，与传统的电位器、齿轮机构和力敏传感器的组合相比，极大地简化了调试，并提升了可靠性。
2.具有丰富的自诊断功能，便于现场的使用与维护。
3.具有灵活的组态功能，使用简单。
4.具备PROFIBUS-DP现场总线接口，可由远程的中央主控制计算机进行监控运行。
附图说明
图1为本发明的智能电动执行机构的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的智能电动执行机构包括变频器1、三相电机2、霍尔传感器3、蜗轮和蜗杆传动机构4、手轮5、电子单元6及现场操作仪表盘14。其中，电子单元6包括微处理器7、开关量输入通道8、开关量输出通道9、模拟量输入通道10、模拟量输出通道11、通讯接口12。通讯接口12包括红外通讯接口121和PROFIBUS-DP通讯接口122。现场操作仪表盘14包括液晶显示屏15、操作按钮16和选择开关17。
变频器1用于控制并调节电机速度和输出力矩。三相电机2用于带动蜗轮和蜗杆传动机构4运动。霍尔传感器3用于向微处理器7发送反馈信号。蜗轮和蜗杆传动机构4用于带动阀门转动。手轮5用于手动带动蜗轮和蜗杆传动机构4运动。电子单元6用于控制变频器运行。现场操作仪表盘14用于参数设置和本地、远程操作切换。开关量输入通道8、开关量输出通道9、模拟量输入通道10、模拟量输出通道11：用于输入或输出信号。红外通讯接口121和PROFIBUS-DP通讯接口122，用于电子单元6与外部器件的通讯。
变频器1与电子单元6、三相电机2连接；蜗轮和蜗杆传动机构4与三相电机2、手轮5连接；电子单元6与现场操作仪表盘14、霍尔传感器3连接。
本发明的智能电动执行机构的工作原理是：三相交流电源通过变频器1为三相电机2供电，三相电机2的运动轴上套设有无接触霍尔传感器3。霍尔传感器3向微处理器7发送速度测量信号、位置记忆信号和力矩测量信号，微处理器7根据上述信号，监控三相电机2的运动状态。
微处理器7通过变频器1控制三相电机2的运行方向及速度，由于三相电机2与蜗轮和蜗杆传动机构4连接，蜗轮和蜗杆传动机构4与现场的阀门连接，因此，三相电机2的运转将会带动现场的阀门的运转。当手轮5处于放松状态时，由变频器1控制三相电机2，带动蜗轮和蜗杆传动机构4运动；当手轮5处于压紧状态时，微处理器7关闭变频器1，三相电机2则停止运转，由手轮5带动蜗轮和蜗杆传动机构4运动。
本发明的智能电动执行机构具有开关量输入基本通道8和开关量输出基本通道9，模拟量输入通道10、模拟量输出通道11。在量程设置完成后，对于现场运行状态，可以通过仪表盘14操作运行；对远程运行状态，可根据开关量输入基本通道8或模拟量输入通道10的输入值运行。开关量输入通道8和开关量输出通道9的功能可灵活组态，以不同的序列和信号方式，配置多种功能。
智能电动执行机构还具备PROFIBUS-DP现场总线接口122。PROFIBUS-DP现场总线符合欧洲标准，在国内高端工业控制领域有成功的应用，国际各大著名厂商均支持此通讯方式。用户可通过此总线接口122，结合其他支持此通讯协议的设备构建控制网络，由远程的中央主控制计算机进行监控运行。
通过红外通讯接口121，可在现场通过笔记本电脑、PDA、智能手机等，以无线形式实现对智能电动执行机构的参数配置、操作以及实时参数监控等功能。该通讯方式尤其适用于操作人员不方便直接操作的工业现场。该通讯方式还可调用一些扩展功能，例如紧急状态下的应变功能等。
仪表盘14的功能为：通过液晶显示屏15，用户可以实时获知智能电动执行机构的状态、运行参数以及自诊断报警信息。通过操作按钮16，用户可以选择液晶显示屏15上显示的不同的菜单和选项，以对运行参数进行设置，并在现场进行运行。通过选择开关17，用户可以切换现场、停止运行及远程操作该智能电动执行机构。
本发明的智能电动执行机构适用于对控制系统中的流量、压力、温度等工艺参数的自动调节和远距离控制等，可广泛用于能源、化工、冶金、造纸、水处理等多个领域。
以上详细描述了本发明的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术无需创造性劳动就可以根据本发明的构思做出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本发明的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的权利要求保护范围内。
Claims (8)
1.一种智能电动执行机构，其特征在于，包括：
变频器，用于控制三相电机的运行方向及速度；
蜗轮和蜗杆传动机构，用于带动阀门运转；
三相电机，用于带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；
电子单元，用于控制变频器运行；
霍尔传感器，用于向电子单元发送反馈信号；
手轮，用于手动带动蜗轮和蜗杆传动机构运动；
和现场操作仪表盘，用于参数设置；
所述变频器与所述电子单元、所述三相电机连接；所述蜗轮和蜗杆传动机构与所述三相电机、所述手轮连接；所述电子单元与所述现场操作仪表盘、所述霍尔传感器连接。
2.如权利要求1所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述电子单元包括：
微处理器，用于控制所述变频器运行；
开关量输入通道，用于输入开关量；
开关量输出通道，用于输出开关量；
模拟量输入通道，用于输入模拟量；
模拟量输出通道，用于输出模拟量；
通讯接口，用于所述电子单元与外部器件的通讯；
所述微处理器分别与所述开关量输入通道、所述开关量输出通道、所述模拟量输入通道、所述模拟量输出通道、所述通讯接口连接。
3.如权利要求2所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述通讯接口包括红外通讯接口和PROFIBUS-DP通讯接口。
4.如权利要求1或2或3所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述操作仪表盘包括液晶显示屏，用于显示所述智能电动执行机构的状态、运行参数以及自诊断报警信息；
操作按钮，用于选择所述液晶显示屏上的菜单和选项；
和选择开关，用于切换现场、停止运行或远程操作所述智能电动执行机构。
5.如权利要求1或2或3所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述变频器与外部的三相交流电源连接，所述三相交流电源通过所述变频器为所述三相电机供电。
6.如权利要求1或2或3所述的智能电动执行机构，其特征在于：当所述手轮处于放松状态时，由所述变频器控制所述三相电机，带动所述蜗轮和蜗杆传动机构运动；当所述手轮处于压紧状态时，所述微处理器关闭所述变频器，所述三相电机停止运转，由所述手轮带动所述蜗轮和蜗杆传动机构运动。
7.如权利要求1或2或3所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述霍尔传感器套设于所述三相电机的运动轴上。
8.如权利要求7所述的智能电动执行机构，其特征在于：所述反馈信号包括速度测量信号、位置记忆信号和力矩测量信号，所述电子单元根据所述反馈信号，监控所述三相电机的运动状态。
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Open date: 20100922 |