CN105508695A - 一种直线式精密调节阀及其控制方法 - Google Patents

一种直线式精密调节阀及其控制方法 Download PDF

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杨晓东
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Abstract

本发明公开了一种直线式精密调节阀及其控制方法，其结构是：电动调节阀由步进电机通过同步机构和驱动输出轴驱动，在驱动输出轴上设有用于检测其直线位移的直线位移传感器，该直线位移传感器与控制器连接，控制器又通过驱动模块与步进电机连接；其控制方法是：在用户将指令传达到控制器后，控制器将直线位移传感器检测到的驱动输出轴当前位移信息与输入位移指令相比，进而控制步进电机正转或反转，同时直线位移传感器实时将驱动输出轴位移信息传输给控制器，实现阀门开度的闭环控制。本发明调节的控制精度最高可达到满量程的0.1%，特别适合用于压力或流量控制精度要求较高的应用场合。

Description

一种直线式精密调节阀及其控制方法
技术领域
本发明涉及一种直线式精密调节阀及其控制方法，属于调节阀技术领域。
背景技术
调节阀又名控制阀，在工业自动化过程控制领域中，通过接受调节控制单元输出的控制信号，借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。一般由执行机构和阀门组成。如果按行程特点，调节阀可分为直行程和直线行程；按其所配执行机构使用的动力，可以分为气动调节阀、电动调节阀、液动调节阀三种。
在需要控制气体或液体管路出口压力或流量时，需要在管路的出口安装一台可连续调节其开度的电动调节阀，在压力或流量控制精度要求不高的应用场合，普通调节阀的调节精度最高可以达到满量程（最大开度）的1%，但在压力或流量控制精度要求较高的应用场合，对调节阀的调节精度要求远高于1%，至少要达到满量程（最大开度）的0.1%，因此，普通的调节阀就难以满足这种要求较高的应用，使得压力或流量的控制精度不高，无法实现对压力或流量需要精密调节和控制的应用中。因此，研究一种高精度的精密调节阀就显得比较重要。
发明内容
本发明要解决的技术问题是：提供一种直线式精密调节阀及其控制方法，调节精度能达到满量程（最大开度）的0.1%以上，可以克服现有技术的不足。
本发明的技术方案：一种直线式精密调节阀，包括电动调节阀，所述电动调节阀由步进电机通过同步机构和驱动输出轴驱动，其中步进电机与同步机构连接，同步机构与驱动输出轴连接，驱动输出轴与电动调节阀连接，在驱动输出轴上设有用于检测其直线位移的直线位移传感器，该直线位移传感器与控制器连接，控制器又通过驱动模块与步进电机连接，其中，所述驱动模块用于控制步进电机的正反转及快慢。
所述直线位移传感器的精度为0.1㎜以上。
在用户将指令传达到控制器后，控制器将直线位移传感器检测到的驱动输出轴当前位移信息与输入位移指令相比；如果输入位移大于当前位移，则控制器指令下达到步进电机的驱动模块，控制步进电机正转，以使驱动输出轴移动并到达输入位移处；如果输入位移小于当前位移，则控制器指令下达到步进电机的驱动模块，控制步进电机反转，以使驱动输出轴移动并到达输入位移处；如果输入位移等于当前位移，则控制器控制驱动模块及步进电机不动作；在驱动输出轴移动过程中，直线位移传感器实时将位移信息传输给控制器，实现阀门开度的闭环控制。
在用户将指令传达到控制器后，控制器计算直线位移传感器检测到的驱动输出轴当前位移信息与输入位移的距离，若该距离大于驱动输出轴总行程的一半，则控制器下达指令控制步进电机以前半段移动速度大于后半段移动速度的方式转动，该种方式可以减小调节阀到达指定开度的调节时间。
所述驱动输出轴总行程是驱动输出轴将电动调节阀从封闭到完全打开所需要的位移行程。
本发明的有益效果是：
本发明通过直线位移传感器的反馈的直线度信息，动态的对调节阀开度进行调节，实现对阀门开度的闭环控制。本发明调节的控制精度最高可达到满量程（最大开度）的0.1%，完全满足压力或流量控制精度要求较高的应用场合。
附图说明
图1是本发明的结构示意图；
图2是本发明的控制流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图1和2对本发明作进一步地详细描述。
本发明直线式精密调节阀，包括壳罩6、电动调节阀、步进电机4、同步机构2、直线位移传感器3、驱动输出轴5和控制器，其中同步机构2为本领域常规技术手段，步进电机4、直线位移传感器3均为市售产品，直线位移传感器3的精度在0.1㎜以上，控制器采用一般PLC即可。
如图1所示，电动调节阀由步进电机4通过同步机构2和驱动输出轴5驱动，其中步进电机4与同步机构2连接，同步机构2与驱动输出轴5连接，驱动输出轴5与电动调节阀连接，在驱动输出轴5上安装有用于检测其直线位移的直线位移传感器3，该直线位移传感器3与控制器连接，控制器又通过驱动模块1与步进电机4连接，其中，所述驱动模块1用于控制步进电机4的正反转及快慢，同步机构2可使驱动输出轴5的运动与步进电机4的运动同步。
如图2所示，本发明的控制方式是：在用户将指令传达到控制器后，控制器将直线位移传感器3检测到的驱动输出轴5当前位移信息与输入位移指令相比；如果输入位移大于当前位移，则控制器指令下达到步进电机4的驱动模块1，控制步进电机4正转，以使驱动输出轴5移动并到达输入位移处；如果输入位移小于当前位移，则控制器指令下达到步进电机4的驱动模块1，控制步进电机4反转，以使驱动输出轴5移动并到达输入位移处；如果输入位移等于当前位移，则控制器控制驱动模块1及步进电机4不动作；在驱动输出轴5移动过程中，直线位移传感器3实时将位移信息传输给控制器，实现阀门开度的闭环控制，即在驱动输出轴5移动过程中，如果过了指令位移处时，则控制器又控制驱动输出轴5往回移动，直至最终停留在指令位移处。
进一步的，在前述控制中，在用户将指令传达到控制器后，控制器计算直线位移传感器3检测到的驱动输出轴5当前位移信息与输入位移的距离，若该距离大于驱动输出轴5总行程的一半，则控制器下达指令控制步进电机4以前半段移动速度大于后半段移动速度的方式转动，当该距离小于驱动输出轴5总行程的一半时，则控制器下达指令控制步进电机4以较低速度转动，该种方式可以减小调节阀到达指定开度的调节时间以及往返次数。
前述驱动输出轴5总行程是驱动输出轴5将电动调节阀从封闭到完全打开所需要的位移行程。

Claims (5)

1.一种直线式精密调节阀，包括电动调节阀，其特征在于：所述电动调节阀由步进电机（4）通过同步机构（2）和驱动输出轴（5）驱动，其中步进电机（4）与同步机构（2）连接，同步机构（2）与驱动输出轴（5）连接，驱动输出轴（5）与电动调节阀连接，在驱动输出轴（5）上设有用于检测其直线位移的直线位移传感器（3），该直线位移传感器（3）与控制器连接，控制器又通过驱动模块（1）与步进电机（4）连接，其中，所述驱动模块（1）用于控制步进电机（4）的正反转及快慢。
2.根据权利要求1所述的直线式精密调节阀，其特征在于：所述直线位移传感器（3）的精度为0.1㎜以上。
3.如权利要求1或2所述调节阀的控制方法，其特征在于：在用户将指令传达到控制器后，控制器将直线位移传感器（3）检测到的驱动输出轴（5）当前位移信息与输入位移指令相比；如果输入位移大于当前位移，则控制器指令下达到步进电机（4）的驱动模块（1），控制步进电机（4）正转，以使驱动输出轴（5）移动并到达输入位移处；如果输入位移小于当前位移，则控制器指令下达到步进电机（4）的驱动模块（1），控制步进电机（4）反转，以使驱动输出轴（5）移动并到达输入位移处；如果输入位移等于当前位移，则控制器控制驱动模块（1）及步进电机（4）不动作；在驱动输出轴（5）移动过程中，直线位移传感器（3）实时将位移信息传输给控制器，实现阀门开度的闭环控制。
4.根据权利要求3所述的控制方法，其特征在于：在用户将指令传达到控制器后，控制器计算直线位移传感器（3）检测到的驱动输出轴（5）当前位移信息与输入位移的距离，若该距离大于驱动输出轴（5）总行程的一半，则控制器下达指令控制步进电机（4）以前半段移动速度大于后半段移动速度的方式转动。
5.根据权利要求4所述的控制方法，其特征在于：所述驱动输出轴（5）总行程是驱动输出轴（5）将电动调节阀从封闭到完全打开所需要的位移行程。
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