CN109882634A - 一种数字式智能型角行程电动执行器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种数字式智能型角行程电动执行器，具体涉及流程工业智能化控制领域，包括顶板，所述顶板上设有减速器、电源模块、步进电机、电机驱动控制器和多工位调节模块，所述减速器顶部设有控制板，所述控制板顶部设有机械位置显示模块，所述步进电机顶部设有接线盒，所述顶板底部设有手自一体传动机构和手轮机构，所述手自一体传动机构底部设有底板。本发明通过采用步进电机作为动力单元让控制更加的精确，同时可以通过对步进电机的运行状态进行监控可以准确的活动执行器及其连接的阀门运行状态，实现执行器自我诊断及对与其连接的阀门进行运行诊断。

Description

一种数字式智能型角行程电动执行器

技术领域

本发明涉及流程工业智能化控制领域，更具体地说，本发明涉及一种数字式智能型角行程电动执行器。

背景技术

目前市场上的电动执行器都是采用普通电机作为动力元件，电位器作为位置传感元件，行程开关作为零点位置和100％位置的控制元件。这种结构在技术上就无法做到智能控制，造成安装调试复杂而且需要专业人员操作，在有振动的情况下容易漂移，不够稳定。当需要2个以上工位控制时，由于其位置控制是使用的行程开关方式，所以目前市场上的产品用一台是无法实现的。

国内同行业产品主要以普通电机作为执行机构的动力元件，而对其实施高精度控制技术上目前不能实现，所以对阀门行程的控制只能采用行程开关加位置传感器来实现对阀门位置的控制，控制精度低，而且在振动情况下，行程开关容易松动，这就需要专业的人员进行维修调试。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺陷，本发明的实施例提供一种数字式智能型角行程电动执行器，通过采用步进电机作为动力单元让控制更加的精确，同时可以通过对步进电机的运行状态进行监控可以准确的活动执行器及其连接的阀门运行状态，实现执行器自我诊断及对与其连接的阀门进行运行诊断，由于步进电机的特性，对其控制是全数字化控制，所以对其输出的力矩，速度等可以进行精度控制，其稳定性与传统的比得到了大大的提高。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种数字式智能型角行程电动执行器，包括顶板，所述顶板上设有减速器、电源模块、步进电机、电机驱动控制器和多工位调节模块，所述减速器顶部设有控制板，所述控制板顶部设有机械位置显示模块，所述步进电机顶部设有接线盒，所述顶板底部设有手自一体传动机构和手轮机构，所述手自一体传动机构底部设有底板，所述底板侧壁上设有机械限位调节机构，所述底板底部设有连接法兰，所述连接法兰底部设有输出接口。

在一个优选地实施方式中，所述电源模块设置于减速器的一侧以及步进电机设置于减速器的另一侧，所述多工位调节模块设置于电源模块的一侧，所述电机驱动控制器设置于步进电机和多工位调节模块之间。

在一个优选地实施方式中，所述减速器上贯穿设有转轴，所述转轴顶端贯穿控制板与机械位置显示模块连接，所述转轴底端依次贯穿顶板、手自一体传动机构和底板且延伸至底板的底部。

在一个优选地实施方式中，所述转轴上还设有限位杆，所述限位杆通过转轴与底板活动连接，所述机械限位调节机构包括限位挡板，所述限位杆侧壁与限位挡板相贴合。

在一个优选地实施方式中，所述步进电机输出轴上设有位置反馈传感器，所述步进电机输出轴与减速器传动连接。

在一个优选地实施方式中，所述控制板内部还设有执行器控制器，所述执行器控制器具体为CPU，所述位置反馈传感器与执行器控制器电性连接，所述位置反馈传感器通过A/D模块对模拟量信号进行转化以供CPU进行读取处理，所述执行器控制器上还集成了温度传感器、电流传感器和电压传感器，用于检测温度、电流和电压信息。

在一个优选地实施方式中，所述底板通过连接法兰与阀门可拆卸连接，所述转轴底端还可与阀门的阀杆连接，所述控制板上还设有若干阀位调节旋钮。

在一个优选地实施方式中，所述步进电机的输入端与电机驱动控制器的输出端连接，所述电机驱动控制器的输入端与执行器控制器连接，所述步进电机采用恒力矩输出方式，通过控制输入电流限制输出力矩。

本发明的技术效果和优点：

1、通过采用步进电机作为动力单元让控制更加的精确，同时可以通过对步进电机的运行状态进行监控可以准确的活动执行器及其连接的阀门运行状态，实现执行器自我诊断及对与其连接的阀门进行运行诊断；

2、由于步进电机的特性，对其控制是全数字化控制，所以对其输出的力矩，速度等可以进行精度控制，其稳定性与传统的比得到了大大的提高；

3、通过设置阀位调节旋钮，可通过控制步进电机的运行，可以实现多工位工况下自由切换；

4、通过对上位机输入信号与反馈信号进行差值比较，可发出阀门清障报警信号，通过控制电机驱动控制器增加步进电机的输入电流增加输出力矩，使转轴底端阀门内的阀杆增加一定的推力进行清障，实现自动清障功能。

附图说明

图1为本发明的整体结构示意图。

图2为本发明的多工位调节模块结构示意图。

图3为本发明的系统结构示意图。

附图标记为：1顶板、2减速器、3电源模块、4步进电机、5电机驱动控制器、6多工位调节模块、7控制板、8机械位置显示模块、9接线盒、10手自一体传动机构、11手轮机构、12底板、13机械限位调节机构、14连接法兰、15输出接口、16转轴、17限位杆、18限位挡板、19位置反馈传感器、20执行器控制器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例1

如图1-3所示的一种数字式智能型角行程电动执行器，包括顶板1，所述顶板1上设有减速器2、电源模块3、步进电机4、电机驱动控制器5和多工位调节模块6，所述减速器2顶部设有控制板7，所述控制板7顶部设有机械位置显示模块8，所述步进电机4顶部设有接线盒9，所述顶板1底部设有手自一体传动机构10和手轮机构11，所述手自一体传动机构10底部设有底板12，所述底板12侧壁上设有机械限位调节机构13，所述底板12底部设有连接法兰14，所述连接法兰14底部设有输出接口15。

进一步的，所述电源模块3设置于减速器2的一侧以及步进电机4设置于减速器2的另一侧，所述多工位调节模块6设置于电源模块3的一侧，所述电机驱动控制器5设置于步进电机4和多工位调节模块6之间。

进一步的，所述减速器2上贯穿设有转轴16，所述转轴16顶端贯穿控制板7与机械位置显示模块8连接，所述转轴16底端依次贯穿顶板1、手自一体传动机构10和底板12且延伸至底板12的底部。

进一步的，所述转轴16上还设有限位杆17，所述限位杆17通过转轴16与底板12活动连接，所述机械限位调节机构13包括限位挡板18，所述限位杆17侧壁与限位挡板18相贴合。

进一步的，所述步进电机4输出轴上设有位置反馈传感器19，所述步进电机4输出轴与减速器2传动连接。

进一步的，所述控制板7内部还设有执行器控制器20，所述执行器控制器20具体为CPU，所述位置反馈传感器19与执行器控制器20电性连接，所述位置反馈传感器19通过A/D模块对模拟量信号进行转化以供CPU进行读取处理，所述执行器控制器20上还集成了温度传感器、电流传感器和电压传感器，用于检测温度、电流和电压信息。

进一步的，所述底板12通过连接法兰14与阀门可拆卸连接，所述转轴16底端还可与阀门的阀杆连接，所述控制板7上还设有若干阀位调节旋钮。

进一步的，所述步进电机4的输入端与电机驱动控制器5的输出端连接，所述电机驱动控制器5的输入端与执行器控制器20连接，所述步进电机4采用恒力矩输出方式，通过控制输入电流限制输出力矩。

实施例2

如图1-3所示，将连接法兰14与阀门上的法兰进行连接对角行程电动执行器进行安装，使转轴16底端与阀门上方的阀杆进行连接，通过控制板7内的CPU发出控制命令使角行程电动执行器进入初始化阶段，并通过电机驱动控制器5控制步进电机4正转，步进电机4输出轴与减速器2传动连接，带动减速器2内的转轴16转动，会使阀门上的阀杆转动从而使阀门打开，当转轴16上的限位杆17移动至限位挡板18一侧时，达到机械限位，此时步进电机4堵转，位置反馈传感器19停止转动，这时没有转动信号反馈给控制板7内的CPU，此时CPU记忆零点位置，同时发出步进电机4反转指令，步进电机4反转，带动转轴16反转，带动阀门上的阀杆转动使阀门闭合，当阀门闭合时，转轴16停止转动，达到机械限位，步进电机4堵转，位置反馈传感器19停止转动，控制板7内的CPU发现没有转动信号，CPU记忆100％点位置，CPU将根据预设的精度等级进行均分信号，并记忆均分的信号数量，扫描完成；

如图2-3所示，当与CPU连接的上位机输入信号与反馈信号偏差大于设定值时，执行器控制器20发出阀门清障报警信号，同时执行器控制器20会控制转轴16转动，回归至记忆零点位置，并控制电机驱动控制器5增加步进电机4的输入电流增加输出力矩，使转轴16底端阀门内的阀杆增加一定的推力进行清障，如果3次没有成功，CPU会向上位机发出阀门卡阻报警信号，同时显示卡阻位置；

如图1所示，角行程电动执行器全行程内可以多工位任意调节，控制板7上有若干可以实现多工位工况下自由切换，安装时只需要按照阀位一对一调整调节旋钮就可以实现多工位控制。

最后应说明的几点是：首先，在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变，则相对位置关系可能发生改变；

其次：本发明公开实施例附图中，只涉及到与本公开实施例涉及到的结构，其他结构可参考通常设计，在不冲突情况下，本发明同一实施例及不同实施例可以相互组合；

最后：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种数字式智能型角行程电动执行器，包括顶板(1)，其特征在于：所述顶板(1)上设有减速器(2)、电源模块(3)、步进电机(4)、电机驱动控制器(5)和多工位调节模块(6)，所述减速器(2)顶部设有控制板(7)，所述控制板(7)顶部设有机械位置显示模块(8)，所述步进电机(4)顶部设有接线盒(9)，所述顶板(1)底部设有手自一体传动机构(10)和手轮机构(11)，所述手自一体传动机构(10)底部设有底板(12)，所述底板(12)侧壁上设有机械限位调节机构(13)，所述底板(12)底部设有连接法兰(14)，所述连接法兰(14)底部设有输出接口(15)。

2.根据权利要求1所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述电源模块(3)设置于减速器(2)的一侧以及步进电机(4)设置于减速器(2)的另一侧，所述多工位调节模块(6)设置于电源模块(3)的一侧，所述电机驱动控制器(5)设置于步进电机(4)和多工位调节模块(6)之间。

3.根据权利要求1所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述减速器(2)上贯穿设有转轴(16)，所述转轴(16)顶端贯穿控制板(7)与机械位置显示模块(8)连接，所述转轴(16)底端依次贯穿顶板(1)、手自一体传动机构(10)和底板(12)且延伸至底板(12)的底部。

4.根据权利要求3所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述转轴(16)上还设有限位杆(17)，所述限位杆(17)通过转轴(16)与底板(12)活动连接，所述机械限位调节机构(13)包括限位挡板(18)，所述限位杆(17)侧壁与限位挡板(18)相贴合。

5.根据权利要求1所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述步进电机(4)输出轴上设有位置反馈传感器(19)，所述步进电机(4)输出轴与减速器(2)传动连接。

6.根据权利要求5所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述控制板(7)内部还设有执行器控制器(20)，所述执行器控制器(20)具体为CPU，所述位置反馈传感器(19)与执行器控制器(20)电性连接，所述位置反馈传感器(19)通过A/D模块对模拟量信号进行转化以供CPU进行读取处理，所述执行器控制器(20)上还集成了温度传感器、电流传感器和电压传感器，用于检测温度、电流和电压信息。

7.根据权利要求3所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述底板(12)通过连接法兰(14)与阀门可拆卸连接，所述转轴(16)底端还可与阀门的阀杆连接，所述控制板(7)上还设有若干阀位调节旋钮。

8.根据权利要求5所述的一种数字式智能型角行程电动执行器，其特征在于：所述步进电机(4)的输入端与电机驱动控制器(5)的输出端连接，所述电机驱动控制器(5)的输入端与执行器控制器(20)连接，所述步进电机(4)采用恒力矩输出方式，通过控制输入电流限制输出力矩。