CN203571172U

CN203571172U - 一种多功能智能型电动阀门定位控制器

Info

Publication number: CN203571172U
Application number: CN201320665746.5U
Authority: CN
Inventors: 赵图
Original assignee: HENAN WANHE ELECTRICAL Co Ltd
Current assignee: HENAN WANHE ELECTRICAL Co Ltd
Priority date: 2013-10-25
Filing date: 2013-10-25
Publication date: 2014-04-30
Anticipated expiration: 2023-10-25

Abstract

本实用新型提出一种多功能智能型电动阀门定位控制器，解决了现有电动阀门驱动装置无冗余、不能成为调节系统、没有连续的模拟量力矩测量，无法进行寿命检测的问题。包括单片机，单片机的输入端与温度检测模块、电流检测模块、力矩传感器和位移传感器相连，减速机与直流电动机、交流电动机相连，直流电动机、交流电动机由单片机控制，单片机还与DCS控制系统、DCS报警单元相连，单片机上连有通信模块。本装置中两个电动机可以同时或分开使用，其故障几率低，安全性高。另外，本实用新型还能够根据温度信息、电流信息、力矩信息和位移信息，判断机械设计和电器元件的寿命，当计算综合寿命达到90%发出警告，提醒用户注意，减少了安全隐患。

Description

一种多功能智能型电动阀门定位控制器

技术领域

本实用新型涉及一种电动阀，具体涉及一种电动阀门的控制装置。

背景技术

电动阀是用电动执行器控制阀门、从而实现阀门的开和关的装置。可分为上下两部分，上半部分为电动执行器，下半部分为阀门。目前的电动阀门存在下述缺点：

1.一个电动阀门上只设置一个电动机作为驱动动力。一旦电源、控制装置或电动机任一环节发生故障，被控制的阀门便无法控制，虽然有手轮可以人工摇动，但摇动手轮费时、费力，大阀门手摇需要几个小时，延误处理时间，容易使事故扩大。

2.大多电动阀门只有一种控制模式：模拟量，最多有二种模拟量和开关量。

3.电动阀门的力矩保护是机械结构，不能用数字显示也不能进行力矩保护的设定。

4.没有自动调节系统，只能接受DCS系统的控制信号或者增加一个单回路调节器实现自动调节任务。

5.现有电动阀门的显示器只是数码管或者简单的LCD显示器，很多参数无法显示。

6.现有产品多数没有调速功能，少数采用变频调速。

7.都没有寿命检测，当正在使用中损坏的时候，用户没有准备、会非常被动。

8.现有产品没有硬件和软件自检功能。

9.现有产品都没有出厂前的磨合实验程序。

10.没有接触器粘连保护。当开或者关方向的接触器发生粘连时，会造成意想不到的事故。例如：被控系统因不能控制造成的超参数，损坏设备，产生废品；被控阀门（挡板）损坏；电动机烧毁等事故。

实用新型内容

本实用新型提出一种多功能智能型电动阀门定位控制器，解决了现有技术中电动阀门驱动装置无冗余、不能成为调节系统、没有连续的模拟量力矩测量、无法进行寿命检测的问题。

本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种多功能智能型电动阀门定位控制器，包括单片机，单片机的输入端与温度检测模块、电流检测模块、力矩传感器和位移传感器相连，电流检测模块检测交流电动机的电流信号，温度检测模块用于检测交流电动机的温度信息，力矩传感器检测减速机的力矩信号，位移传感器用于检测减速机的位置信号，减速机与直流电动机、交流电动机相连，直流电动机、交流电动机由单片机控制，单片机还与DCS控制系统、DCS报警单元相连，单片机上连有通信模块，通信模块用于实现与现场总线的通讯。

所述单片机还与液晶彩色触摸显示器LCD相连。

液晶彩色触摸显示器LCD与遥控器相连。

还包括抗粘连继电器，抗粘连继电器与接触器SSR、供电模块相连。

单片机还与报警继电器相连。

所述单片机是STM32F373单片机。

所述位移传感器是电涡流位移传感器。

本实用新型中设置了交流电动机和直流电动机两个驱动电动机，这两个电动机既可以同时使用，也可以分开使用，当其中一个出现问题的时候，两外一个可以立即使用，其故障几率低，安全性高。另外，本实用新型设置了温度检测模块、电流检测模块、力矩传感器和位移传感器，能够根据温度信息、电流信息、力矩信息和位移信息，判断机械设计和电器元件的寿命，当计算综合寿命达到90%发出警告，提醒用户注意，减少了安全隐患。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型的原理框图。

图2为位移传感器工作原理图。

图3为力矩检测原理图。

图4为图3的俯视示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种多功能智能型电动阀门定位控制器，包括单片机，单片机的输入端与温度检测模块、电流检测模块、力矩传感器和位移传感器相连，电流检测模块检测交流电动机的电流信号，温度检测模块用于检测交流电动机的温度信息，力矩传感器检测减速机的力矩信号，位移传感器用于检测减速机的位置信号，减速机与直流电动机、交流电动机相连，直流电动机、交流电动机由单片机控制，单片机还与DCS控制系统、DCS报警单元相连，单片机上连有通信模块，通信模块用于实现与现场总线的通讯。

本实用新型工作原理如下：

1.直流电动机和交流电动机相互独立，两个电动机的控制部分也相互独立，任一个电动机发生故障，另一个控制回路仍然可以正常运行，不会造成设备停运。其中，交流电动机是固定转速，直流电动机是可调转速。当两个电动机同时同向转动时，减速机的转速是两个电动机转速之和。当两个电动机同时不同向时，转速是两个电动机转速之差，输出轴的转动方向取决于高转速电动机的方向。通过两个电动机的转动，进而可以实现无级调速，从而可以实现阀门全开/关前的接近减速处理，避免阀门静、动之间的直接撞击，减少阀门的损坏，延长阀门寿命。

2.本实用新型可以实现寿命检测和寿命预报：实际使中，使用力矩有别于设计力矩，所以寿命计算时使用力矩传感器和位移传感器实测力矩对机械寿命进行修正。而电子器件与环境温度、动作次数等有关。通过温度检测模块检测温度可以修正电子器件的寿命。为避免正在使用时由于寿命终止发生故障，所以在计算综合寿命达到90%时发出预告，提醒用户注意，选择时机进行零部件的检查和更换。

3.本专利采用了STM32F373单片机，采用双核冗余处理，采集工业现场的测量信号，检测交流电动机的电流、温度信号以及减速机的位置、力矩信号。接收DCS控制系统的指令信号进行综合处理后，根据控制要求对交流电动机做正转和反转驱动。在需要变速处理时由直流电动机进行协同处理。

本专利设计有通信模块，能够和上位机进行总线通讯。在需要总线控制的场合使用本产品，可以节约40～60%的控制电缆和电缆桥架。

优选的，所述单片机还与液晶彩色触摸显示器LCD相连。本实用新型所采用的液晶彩色触摸显示器LCD是彩色触摸触屏，其分辨率在800*600。屏幕上分为“运行状态”区域和“参数设置”区域；中间是主显示区；下方是实时时钟和控制器温度。屏幕上方有一排工具栏，显示内容：模式、设定，画面、曲线、记忆、报警。屏幕中间的参数显示区域：以光柱形式显示实时参数；以曲线形式显示历史曲线；以图片方式显示控制系统。本专利采用的高分辨率的彩色触摸显示屏，可以实现单回路调节器的功能，和被控的阀门挡板能够组成单回路调节系统，可以节约40%的调节系统投资。

作为再一步优选，液晶彩色触摸显示器LCD与遥控器相连。由于减速机安装位置较高，人员不易到达，设置遥控器之后，可以用遥控器进行人机对话。

在电动控制中，最危险的是接触器粘连，一旦出现接触器粘连，电动机将不会停止转动，直到电源断开。及时断开电源非常重要，当接触器发生粘连时，若不能立即断开电源，轻者将阀门到全开或者全开位置卡死。重者造成电动机烧毁，甚至酿成重大事故。因此，作为再一步优选，本实用新型还包括抗粘连继电器，抗粘连继电器与接触器SSR、供电模块相连。

本实用新型将交流电动机三相电流测量的信号送到单片机中，在接触器没有驱动信号时若交流电动机有电流，则认为接触器粘连。由单片机输出一个高电平，驱动抗粘连继电器动作，断开电动机电源，报警并记忆。

单片机还与报警继电器相连。当通电之后，本实用新型能够自动对硬件和软件进行自检，发现问题报警提示，减少处理问题的盲目性，缩短处理故障的时间。

本实用新型所述位移传感器优选为电涡流位移传感器。电涡流位移传感器可测量阀门输出轴的位置，其工作方式如图2所示：测量盘4的下部有1mm螺距的内螺纹，螺杆3的一端设在测量盘4内，测量盘4穿设在定位销2内，受到定位销2的限制，测量盘4只能上下移动，而测量盘4的顶部安装有电涡流位移传感器1，当连杆5转动的时候，测量盘4上下移动1～10mm，电涡流位移传感器1检测到测量盘4的移动信号，并将该信号转化成4～20mA的电流输送至单片机。

本实用新型中力矩的测量方法如图3和图4所示，将减速机的力臂采用弹簧钢7制作，弹簧钢7上面安装一组应变电阻6，当减速机受力的时候，应变电阻6的阻值发生变化，将力矩转化成4～20mADC的信号输出至单片机。当超过设定的力矩时，停止交流电动机和直流电动机，保护设备不会因过力矩损坏。

本实用新型中，所述单片机还可以接受工业现场的测量信号，并对该信号进行PID运算，完成单回路调节器的功能，实现一个控制器就能完成一个自动控制系统的任务。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：包括单片机，单片机的输入端与温度检测模块、电流检测模块、力矩传感器和位移传感器相连，电流检测模块检测交流电动机的电流信号，温度检测模块用于检测交流电动机的温度信息，力矩传感器检测减速机的力矩信号，位移传感器用于检测减速机的位置信号，减速机与直流电动机、交流电动机相连，直流电动机、交流电动机由单片机控制，单片机还与DCS控制系统、DCS报警单元相连，单片机上连有通信模块，通信模块用于实现与现场总线的通讯。

2.根据权利要求1所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：所述单片机还与液晶彩色触摸显示器LCD相连。

3.根据权利要求2所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：液晶彩色触摸显示器LCD与遥控器相连。

4.根据权利要求1所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：还包括抗粘连继电器，抗粘连继电器与接触器SSR、供电模块相连。

5.根据权利要求1所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：单片机还与报警继电器相连。

6.根据权利要求1～5之一所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：所述单片机是STM32F373单片机。

7.根据权利要求6所述的多功能智能型电动阀门定位控制器，其特征在于：所述位移传感器是电涡流位移传感器。