CN102022055B

CN102022055B - 电动门定位方法、电动门定位装置及定位系统

Info

Publication number: CN102022055B
Application number: CN 201010542631
Authority: CN
Inventors: 黄卫剑; 朱亚清; 章振云; 曾纪良
Original assignee: GAUNGZHOU YUYANG POWER TECHNOLOGY CO LTD; Guangzhou Yueneng Electric Technology Development Co Ltd; Electric Power Research Institute of Guangdong Power Grid Co Ltd
Current assignee: China Southern Power Grid Power Technology Co Ltd
Priority date: 2010-11-11
Filing date: 2010-11-11
Publication date: 2013-06-12
Anticipated expiration: 2030-11-11
Also published as: CN102022055A

Abstract

一种电动门定位方法、装置及系统，其通过被控制的工艺过程，确定被调量参数及设定值，计算被调量测量值与其设定值的偏差值，结合开、关、复位脉冲发生回路，发出电动门开、关、复位脉冲控制指令，实现对电动门开、关、停的精确控制，其无需改变工艺流程，无需更换设备，仅通过控制系统组态即可将全开、全关型的电动门控制系统改为具有闭环调节功能的脉冲调节系统，通过投入本发明方案，可以对电动门开度精确定位，实现工艺过程参数的闭环控制，有效避免电动门全开、全关对系统的冲击，系统运行平稳、安全。

Description

电动门定位方法、电动门定位装置及定位系统

技术领域

本发明涉及工业控制技术领域，特别涉及一种电动门定位方法、电动门定位装置及电动门定位系统。

背景技术

在工业控制领域中，大量的工艺流程都采用电动门来进行开关的控制，然而，由于生产过程对控制精度要求的提高或者控制流程的改变，经常需要对原来全开、全关型的电动门进行一定精度的断续调节，在现有技术中，电动门的断续调节一般都采用人工操作来实现。然而，由于电动门本身的快开特性，在部分开度范围内，电动门开度的改变对工质流量的改变非常敏感，而在另外的一些开度范围，电动门开度的改变对工质流量的改变非常微小甚至于对工质流量根本没有影响，因而使得使用手动方式来改变电动门开度来直接调节工艺参数非常困难，无法对电动门进行精确的调节。

发明内容

针对上述现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种电动门定位方法、一种电动门定位装置以及一种电动门定位系统，实现电动门开度精确定位，实现工艺过程参数的闭环控制，可以有效避免电动门全开全关对系统的冲击，使系统运行更平稳、安全。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种电动门定位方法，包括步骤：

判断被调量输入信号的信号质量是否合格；

计算被调量测量值与设定值的偏差值；

根据电动门自身的全开时间、全关时间以及所述被调量测量值与设定值的预设允许偏差范围，发出脉冲信号；

根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令。

一种电动门定位装置，包括电动门动作指令综合运算回路，以及分别与该电动门动作指令综合运算回路相连接的质量判断回路、偏差计算回路、以及脉冲发生回路，所述偏差计算回路计算被调量测量值与设定值的偏差值，所述质量判断回路判断所述被调量输入信号的信号质量是否合格，所述脉冲发生回路根据电动门自身的全开时间、全关时间以及所述被调量测量值与设定值的预设允许偏差范围，间歇发出脉冲信号，所述电动门动作指令综合运算回路根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令。

一种电动门定位系统，包括如上所述的电动门定位装置。

根据本发明的方案，其是通过为输入信号的目标参数设定设定值，并以该设定值为目标，判断被调量输入信号的信号质量，计算从输入信号测量的的目标参数的测量值与其对应的设定值的偏差值，并结合测量值与设定值的预设允许偏差范围来间歇发出脉冲信号，从而综合考虑上述信号质量、偏差值、脉冲信号以及阀门控制状态，来发出电动门控制指令，实现对电动门的控制，其无需改变工艺流程，无需更换设备，仅通过控制系统组态即可将全开、全关型的调节系统改为具有闭环调节功能的断续调节系统，通过投入本发明方案，可以有效避免了电动门全开、全关对系统的冲击，系统运行平稳、安全。

附图说明

图1是本发明的电动门定位方法实施例的流程示意图；

图2是本发明的电动门定位装置的结构示意图；

图3是图2中的电动门定位装置的其中一个具体实现方式的原理示意图；

图4是图2、图3中所示的脉冲发生回路输出的动作脉冲和复位脉冲波形示意图。

具体实施方式

以下以具体实施例的方式对本发明方案进行详细阐述。

参见图1所示，是本发明的电动门定位方法实施例的流程示意图，如图所示，在本实施例中，本发明的电动门定位方法包括步骤：

步骤S101：判断被调量输入信号的信号质量是否合格，进入步骤S102；

步骤S102：计算被调量测量值与对应的设定值的偏差值，进入步骤S103；

步骤S103：根据电动门自身的全开时间、全关时间以及所述被调量测量值与设定值的预设允许偏差范围，确定阀门单次开关的通电持续时间、断电持续时间和复位时间，间歇发出脉冲信号，进入步骤S104；

步骤S104：根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令。

在上述说明中，是以先后处理步骤S101、S102、S103中的各处理过程进行说明，实际上，步骤S101、S102、S103中的各处理过程没有先后顺序，三个步骤中的处理过程可以同时进行，也可以是按照其他的先后顺序进行，在此不予赘述。

考虑到输入信号的频繁波动的影响，在计算测量值与设定值的偏差值之前，还可以对输入信号进行惯性处理操作，以进行滤波和平滑处理，如果输入信号很稳定，没有频繁的波动，则可以减弱滤波作用或者是不进行惯性处理。

此外，在进行上述所有的动作之前，为使原来全开、全关型的电动门改为点动控制方式，需要通过接线修改或组态修改的方式，将原电动门的自保持功能去除。

其中，对被调量输入信号的质量进行判定，可以通过对被调量测量值的实时监测进行判定，当被调量测量值超过变送器量程的预设幅值或者所述输入信号短路或者开路时，则可以判定被调量输入信号的信号质量为不合格，否则判定为合格。

在上述确定通电持续时间、断电持续时间、复位时间时，预设允许偏差范围可以根据控制过程的工艺指标的要求来具体确定，而通电持续时间、断电持续时间、复位时间具体可通过现场试验来确定，具体可以是：在电动门连续通电持续时间t1后，引起目标参数的最大变化量应小于该目标参数的测量值与对应的设定值之间的最大允许偏差或者最大允许期望偏差，断电时的断电持续时间t2应大于或者等于电动门动作一次后目标参数由前一个稳定值过渡到后一个稳定值的时间，而电动门的复位时间t3可以是控制回路的运算时间（扫描时间）的整数倍，例如2-3倍。

另外，上述发出的控制指令可以是开指令、关指令或者复位指令，在确定发出的控制指令的类型时，可以通过下述方式来确定：

当所述偏差值高于预设高限值、输入信号的信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、且所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门开指令；

当所述偏差值低于预设低限值、输入信号的信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、且所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门关指令；

当阀门控制状态为自动状态、所述脉冲信号为复位脉冲信号时，发出复位动作指令，及时中断电动门的开过程动作和关过程动作，使电动门每次动作后不会引起被调量变化过大，从而保证对被调量的精确控制。

依据上述的电动门定位方法，本发明还提供一种电动门定位装置，如图2所示，是本发明的电动门定位装置的结构示意图。

如图2所示，本发明的电动门定位装置包括有：质量判断回路、偏差计算回路、脉冲发生回路以及电动门动作指令综合运算回路，该电动门动作指令综合运算回路的输入端分别与质量判断回路、偏差计算回路、以及脉冲发生回路的输出端相连接，偏差计算回路计算被调量输入信号的目标参数的测量值与设定值的偏差值，并判断该偏差值是否高于预设高限值或者低于预设低限值，质量判断回路判断被调量输入信号的信号质量是否合格，脉冲发生回路根据电动门自身的全开时间、全关时间以及被调量测量值与设定值的预设允许偏差范围，确定阀门单次开关的通电持续时间、断电持续时间和复位时间，间歇发出脉冲信号，电动门动作指令综合运算回路根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令。

根据该电动门定位装置，在一个具体的定位控制过程中：

被调量测量值同时进入质量判断回路和偏差计算回路，与该被调量测量值对应的设定值也进入偏差计算回路；

偏差计算回路对被调量测量值与设定值进行偏差运算，当被调量测量值与设定值的偏差值大于预设高限值时，发出开偏差报警信号，即发出高限报警信号，当被调量测量值与设定值的偏差值小于预设低限值时，发出关偏差报警信号，即发出低限报警信号；

对被调量输入信号进行质量判断，如果被调量输入信号出现坏质量，则不允许阀门进行自动的开关控制；

脉冲发生回路根据电动门本身的全开时间、全关时间和被调量调节的精度要求，确定每个阀门开关的通电持续时间、断电持续时间、复位时间，间歇发出动作脉冲信号和复位脉冲信号；

然后，电动门动作指令综合运算回路综合被调量测量值与设定值的偏差、被调量输入信号的质量、阀门控制的手动或者自动状态、脉冲发生回路发出的信号，发出电动门开指令、关指令或者复位指令。当发出开指令、开指令动作时，电动门的开方向通电，电动门打开；当发出关指令、关指令动作时，电动门关方向通电；当发出复位指令、复位指令动作时，电动门开方向和关方向的通电均停止，等待电动门的下一次开、关操作。

如图3所示，是图2中所示的电动门定位装置的其中一个具体实现方式的原理示意图，其示出了在一个具体的实现方式中该电动门定位装置的内部原理结构图。

参见图3所示，在该具体实现方式中，该偏差计算回路包括：减法单元12，以及分别与减法单元12的输出端相连接的高限报警监视单元13、低限报警监视单元14，减法单元12的第一输入端接入被调量测量值、第二输入端接入该被调量测量值对应的设定值。通过减法单元12计算被调量测量值与设定值之间的偏差值，该偏差值同时输出给高限报警监视单元13和低限报警监视单元14，高限报警监视单元13判断该偏差值是否高于预设高限值，如果是，则高限报警监视单元13发出报警信号，为了以示区别，也可以称之为是高限报警信号或者开偏差报警信号；低限报警监视单元判断该偏差值是否低于预设低限值，如果是，则低限报警监视单元14发出报警信号，为了以示区别，也可以称之为低限报警信号或者关偏差报警信号，如果该偏差值既未高出预设高限值也未低于预设低限值，即位于预设高限值与预设低限值之间，则无需发出信号。

其中，考虑到输入信号的频繁波动的影响，参见图3所示，还可以在所述被调量测量值与所述减法单元的第一输入端之间加入惯性单元（LAG）11，在减法单元12计算被调量测量值与设定值的偏差值之前，通过惯性单元11对输入信号进行惯性处理操作，以进行滤波和平滑处理，如果输入信号很稳定，没有频繁的波动，则可以减弱滤波作用或者是不进行惯性处理。

此外，如图3所示，上述质量判断回路具体可以包括相互连接的质量检查单元（TQ）21和非门22（为便于区分，称之为第一非门），质量检查单元21的输入端接入所述被调量测量值，质量检查单元21的输出端与第一非门22的输入端相连接，当被调量测量值处于断线状态、或者超过变送器量程的上限或者下限时，质量检查单元21发出质量报警信号。

如图3所示，在该具体实现方式中，脉冲发生回路包括延时通单元31、非门32（为便于区分，称之为第二非门）、脉冲单元33（为便于区分，称之为第一脉冲单元）、非门34（为便于区分，称之为第三非门）、脉冲单元35（为便于区分，称之为第二脉冲单元），第二非门32的输入端与延时通单元31的输出端相连接，第二非门32的输出端与延时通单元31的输入端、第一脉冲单元33的输入端相连接，第一脉冲单元33的输出端与第二非门34的输入端相连接，第二非门34的输出端与第二脉冲单元35的输入端相连接。如图4所示，是图2、图3中所示的脉冲发生回路输出的动作脉冲和复位脉冲波形示意图。

上述电动门动作指令综合运算回路具体包括与门41（称之为第一与门）、与门42（称之为第二与门）、与门43（称之为第三与门）：第一与门41的输入端分别与高限报警监视单元13的输出端、第一非门22的输出端、第一脉冲单元33的输出端相连接，该第一与门41的输入端还接入阀门控制状态的状态量；第二与门42的输入端分别与低限报警监视单元14、第一非门22的输出端、第一脉冲单元33的输出端相连接，该第二与门42的输入端还接入上述阀门控制状态的状态量；第三与门43的输入端与第二脉冲单元35的输出端相连接，该第三与门的输入端还接入阀门控制状态的状态量。

需要说明的是，图3中仅仅是电动门定位装置的其中一种原理示意图，采用其他的方式也可以同样实现上述本发明的电动门定位装置，例如不通过硬件方式，仅通过软件编程的方式来实现偏差值的计算、输入信号的信号质量的判定、以及所发出的指令的判定等等，在此不予赘述。

在具体应用过程中，被调量输入信号的测量值进入惯性单元11，通过惯性单元11对其进行惯性处理操作后，进入减法单元12，预先设定的设定值也进入减法单元12，由减法单元12计算被调量测量值与设定值之间的偏差值，并将计算出的偏差值分别输出至高限报警监视单元13、低限报警监视单元14：高限报警监视单元13判断该偏差值是否高于预设高限值，如果是，则高限报警监视单元13发出报警信号，也可以称之为高限报警信号，该高限报警信号进入第一与门41的输入端；低限报警监视单元14判断该偏差值是否低于预设低限值，如果是，则低限报警监视单元14发出报警信号，也可以称之为低限报警信号，该低限报警信号进入第二与门42的输入端。

被调量输入信号的测量值在进入惯性单元11的同时，还进入质量检查单元21，由质量检查单元21对其质量进行判断，判断其质量是否合格：

如果被调量输入信号的测量值超过变送器量程的预设幅值、或者是被调量输入信号短路或开路，则判定质量不合格，发出坏质量报警信号，并经过第一非门22后进入第一与门41以及第二与门42的输入端，在图3所示的示例中，在质量不合格的情况下，质量检查单元21可输出布尔量1，并经过第一非门22的作用后，转为布尔量0输出至第一与门41、第二与门42，使得第一与门41、第二与门42不用发出任何指令；

否则的话，则判定输入信号的质量合格，无需发出信号，在图3所示的示例中，在质量合格的情况下，质量检查单元可输出布尔量0或者不输出布尔量，并经过第一非门22的作用后，转为布尔量1输出至第一与门41、第二与门42，使得第一与门41、第二与门42能够根据该条件并结合其他条件输出对应的指令。当然，在实际应用中，也可以采用其他的方式来将对输入信号的判断结果输出至第一与门41与第二与门42。

在生成脉冲信号时，包括动作脉冲信号和复位脉冲信号，如图3所示，图示中的延时通单元31、第二非门32构成了一个0、1脉冲振荡回路，第一脉冲单元33构成电动门动作脉冲回路，第三非门34、第二脉冲单元35构成了电动门复位脉冲回路。在由延时通单元31、第二非门32构成的振荡回路中，1脉冲的持续时间可由延时通单元31的延时参数确定，第一脉冲单元33从振荡回路中取出电动门驱动的驱动脉冲信号，即动作脉冲信号，用于电动门的开、关操作。电动门的动作脉冲结束后，通过第三非门34、第二脉冲单元35的作用，发出复位电动门的动作指令，使电动门停止，第一脉冲单元33、第二脉冲单元35的输出如图4所示。

上述第一与门41、第二与门42、第三与门43还同时接入阀门控制状态的状态量，如果阀门控制状态处于手动控制状态，则不发出任何电动门控制信号，如果阀门控制状态处于自动控制状态，则发出阀门控制状态处于自动控制状态的信号至第一与门41、第二与门42、第三与门43。

据此，在高限报警警示单元13、第一非门22、阀门控制状态的状态量输入以及第一脉冲单元33均有输出信号时，即在被调量测量值与设定值之间的偏差值高于预设高限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动控制状态、脉冲信号为动作脉冲信号时，第一与门41发出电动门开指令信号；

在低限报警警示单元14、第一非门22、第二脉冲单元35以及阀门控制状态的状态量输入均有输出信号时，即在被调量测量值与设定值之间的偏差值低于预设低限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、且所述脉冲信号为动作脉冲信号时，第二与门42发出电动门关指令信号；

在第二脉冲单元35、以及阀门控制状态的状态量输入均有输入信号时，即阀门控制状态为自动控制状态、且所述脉冲信号为复位脉冲信号时，第三与门43发出复位动作指令。

结合上述本发明的电动门定位方法及电动门定位装置，以某300MW亚临界机组利用主给水电动门控制给水母管与省煤器出口的给水压差为例，假设预设高限值为0.2MPa，预设低限值为-0.2MPa，具体的定位控制过程可以是：

去除电动门自身的自保持功能；

对给水差压信号进行质量判断，如果给水差压输入信号出现坏质量，则不允许阀门进行自动的开关控制；

对给水压差与设定值进行偏差运算，当给水差压与设定值偏差大于0.2MPa时，开电动门偏差报警输出，即发出高限报警信号，当给水差压与设定值偏差小于-0.2MPa时，关电动门偏差报警输出，即发出低限报警信号；

脉冲发生回路根据电动门本身的全开时间、全关时间和被调量调节的精度要求，确定每个阀门开关的通电持续时间t1、断电持续时间t2、复位时间t3，间歇发出动作脉冲信号和复位脉冲信号，经过实际调试，如果要将给水差压控制在设定值范围的±0.2MPa，通电持续时间t1、断电持续时间t2、复位时间t3分别整定为0.3秒、4.8秒、0.6秒，如果需要将设定值控制的更为精确，则通电持续时间t1还需要整定的更小；

然后，综合给水差压与设定值的偏差、给水差压的质量、阀门控制的手动或者自动状态、脉冲发生回路发出的信号，发出电动门开指令、关指令或者复位指令。当发出开指令、开指令动作时，电动门的开方向通电，电动门打开；当发出关指令、关指令动作时，电动门关方向通电；当发出复位指令、复位指令动作时，电动门开方向和关方向的通电均停止，等待电动门的下一次开、关操作。

根据上述本发明的电动门定位装置，本发明还可以提供一种包括上述电动门定位装置的电动门定位系统，在此不予赘述。

依据上述本发明的定位装置及定位系统，其结构简单，无需改变工艺流程，无需更换设备，仅通过控制系统组态即可将全开、全关型的调节系统改为具有闭环调节功能的断续调节系统，在将本发明的定位装置、定位系统投入使用后，有效避免了电动门全开、全关对系统所造成的冲击，系统运行平稳、安全。

以上所述的本发明实施方式，仅仅是对本发明的最佳实施例的说明，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims

1.一种电动门定位方法，其特征在于，包括步骤：

判断被调量输入信号的信号质量是否合格；

计算被调量测量值与设定值的偏差值；

根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令；

所述控制指令包括开指令、关指令和复位指令，所述根据偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态发出电动门控制指令的方式具体包括：

当所述偏差值高于预设高限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门开指令信号；

当所述偏差值低于预设低限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、且所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门关指令信号；

当阀门控制状态为自动状态、所述脉冲信号为复位脉冲信号时，发出复位动作指令。

2.根据权利要求1所述的电动门定位方法，其特征在于：在执行上述电动门定位方法之前，还包括步骤：

去除电动门自身的自保持功能。

3.根据权利要求1所述的电动门定位方法，其特征在于，当所述被调量测量值超过变送器量程的预设幅值或者所述被调量输入信号短路或者开路时，判定所述被调量输入信号的信号质量为不合格，否则为合格。

4.一种电动门定位装置，其特征在于，包括电动门动作指令综合运算回路，以及分别与该电动门动作指令综合运算回路相连接的质量判断回路、偏差计算回路、以及脉冲发生回路，所述偏差计算回路计算被调量测量值与设定值的偏差值，所述质量判断回路判断被调量输入信号的信号质量是否合格，所述脉冲发生回路根据电动门自身的全开时间、全关时间以及所述被调量测量值与设定值的预设允许偏差范围，间歇发出脉冲信号，所述电动门动作指令综合运算回路根据所述偏差值、所述信号质量、所述脉冲信号以及阀门控制状态，发出电动门控制指令；

所述电动门动作指令综合运算回路在所述偏差值高于预设高限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门开指令信号，在所述偏差值低于预设低限值、信号质量合格、阀门控制状态为自动状态、且所述脉冲信号为动作脉冲信号时，发出电动门关指令信号，当阀门控制状态为自动状态、所述脉冲信号为复位脉冲信号时，发出复位动作指令。

5.根据权利要求4所述的电动门定位装置，其特征在于，所述偏差计算回路包括：减法单元，以及分别与所述减法单元的输出端相连接的高限报警监视单元、低限报警监视单元，所述减法单元的第一输入端接入所述被调量测量值、第二输入端接入所述设定值。

6.根据权利要求5所述的电动门定位装置，其特征在于，所述偏差计算回路还包括连接于所述被调量测量值与所述减法单元的第一输入端之间、进行惯性处理操作的惯性单元，所述惯性处理操作包括滤波和平滑处理，该惯性单元的输入端接入所述被调量测量值。

7.根据权利要求5或6所述的电动门定位装置，其特征在于：

所述质量判断回路包括：输入端接入所述被调量测量值的质量检查单元，以及输入端与所述质量检查单元的输出端相连接的第一非门，当所述被调量测量值处于断线状态、或者超过变送器量程的上限或者下限时，所述质量检查单元发出质量报警信号；

和/或

所述脉冲发生回路包括：延时通单元，输入端与所述延时通单元的输出端相连接的第二非门，与所述第二非门的输出端相连接的第一脉冲单元，输入端与所述第一脉冲单元的输出端相连接的第三非门，与所述第三非门的输出端相连接的第二脉冲单元，所述第二非门的输出端还与所述延时通单元的输入端相连接。

8.根据权利要求7所述的电动门定位装置，其特征在于，所述电动门动作指令综合运算回路具体包括第一与门、第二与门、第三与门，所述第一与门的输入端分别与所述高限报警监视单元的输出端、所述第一非门的输出端、所述第一脉冲单元的输出端相连接，所述第二与门的输入端分别与所述低限报警监视单元、所述第一非门的输出端、所述第一脉冲单元的输出端相连接，所述第三非门与所述第二脉冲单元的输出端相连接，所述第一与门、所述第二与门、所述第三与门的输入端还分别接入所述阀门控制状态的状态量。

9.一种电动门定位系统，其特征在于，包括如权利要求4至8中任意一项所述的电动门定位装置。