RU95866U1

RU95866U1 - CONTROLLER FOR CONTROL OF ELECTRICAL EXECUTIVE MECHANISM

Info

Publication number: RU95866U1
Application number: RU2010101545/22U
Authority: RU
Inventors: Евгений Иосифович Павлов; Владимир Константинович Коновалов; Андрей Николаевич Дегтярев; Надежда Константиновна Жолобова
Original assignee: Открытое акционерное общество "АБС ЗЭиМ Автоматизация" (ОАО "Автоматизация")
Priority date: 2010-01-19
Filing date: 2010-01-19
Publication date: 2010-07-10

Abstract

1. Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом, содержащий бесконтактный датчик положения выходного вала механизма, блок бесконтактной силовой коммутации для управления двигателем, соединенный с блоком центрального процессора, узел сопряжения, блок защиты по току в цепи между блоком бесконтактной силовой коммутации и электрическим исполнительным механизмом, расположенным в корпусе под крышкой, автономный пульт настройки и управления, блок питания, отличающийся тем, что введены узел индикации работы контроллера, связанный с выходами блока центрального процессора и датчика положения, датчик крутящего момента, расположенный на выходном валу исполнительного механизма и связанный с входом блока центрального процессора, противоконденсатный нагревательный элемент, причем узлы контроллера размещены под крышкой исполнительного механизма на несущей панели, которая одновременно является радиатором охлаждения. ! 2. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что узел индикации работы контроллера выполнен в виде светодиодных индикаторов и механического указателя положения. ! 3. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что крышка исполнительного механизма содержит окно для обзора узла индикации контроллера. ! 4. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что автономный пульт управления обеспечивает обмен информацией по беспроводным каналам связи, по крайней мере, по инфракрасному каналу. ! 5. Контроллер по п.1, отличающийся тем, что узел сопряжения выполнен, по крайней мере, в виде отдельного мезонина. 1. A controller for controlling an electric actuator, comprising a non-contact position sensor for the output shaft of the mechanism, a non-contact power switching unit for controlling a motor connected to a central processor unit, an interface unit, a current protection unit in a circuit between the non-contact power switching unit and the electric actuator, located in the housing under the lid, an autonomous control and configuration panel, a power supply, characterized in that the controller operation indication unit is introduced associated with the outputs of the central processor unit and the position sensor, a torque sensor located on the output shaft of the actuator and connected to the input of the central processor unit, an anti-condensation heating element, the controller nodes are located under the cover of the actuator on the carrier panel, which is also a cooling radiator . ! 2. The controller according to claim 1, characterized in that the node indicating the operation of the controller is made in the form of LED indicators and a mechanical position indicator. ! 3. The controller according to claim 1, characterized in that the cover of the actuator comprises a window for viewing the display unit of the controller. ! 4. The controller according to claim 1, characterized in that the stand-alone control panel provides the exchange of information via wireless communication channels, at least through an infrared channel. ! 5. The controller according to claim 1, characterized in that the interface is made, at least, in the form of a separate mezzanine.

Description

Полезная модель относится к машиностроению, в частности - к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой (например, задвижками или шаровыми кранами), и может быть использована для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред с помощью аппаратуры, установленной на трубопроводах различного назначения.The utility model relates to mechanical engineering, in particular to actuators and actuators controlling pipeline valves (for example, valves or ball valves), and can be used for remote and / or automatic regulation and control of flows of liquid or gaseous media using equipment installed on pipelines for various purposes.

Известен полевой контроллер для управления электрическими исполнительными механизмами (RU №19936, МПК 7 G05B 13/00), содержащий связанный с электрическим исполнительным механизмом датчик положения выходного вала механизма, блок бесконтактной силовой коммутации, соединенный с блоком центрального процессора, узел сопряжения, связанный с внешним управляющим устройством, блок защиты по току, узел индикации и блок питания. Это устройство является наиболее близким техническим решением к заявляемому.A known field controller for controlling electrical actuators (RU No. 19936, IPC 7 G05B 13/00), comprising a position sensor for the output shaft of the mechanism coupled to the electric actuator, a contactless power switching unit connected to the central processor unit, an interface coupled to an external control device, current protection unit, display unit and power supply. This device is the closest technical solution to the claimed.

Недостатком известного контроллера является то, что функции управления механизмом осуществляются посредством системного контроллера по полевой магистрали, что влечет расширение физических связей и приводит к большому числу контактов, что снижает надежность работы контроллера в целом.A disadvantage of the known controller is that the control functions of the mechanism are carried out through the system controller along the field line, which entails the expansion of physical connections and leads to a large number of contacts, which reduces the reliability of the controller as a whole.

Задачей предлагаемой полезной модели является повышение надежности в работе контроллера и технологичности изготовления контроллера, т.е. создание контроллера характеризующегося компактной компоновкой, недорогой сборкой приспособленной к освоенным технологическим процессам и оборудованию, универсальностью за счет использования взаимозаменяемых блоков и узлов.The objective of the proposed utility model is to increase the reliability of the controller and the manufacturability of the controller, i.e. creation of a controller characterized by a compact layout, inexpensive assembly adapted to the mastered technological processes and equipment, versatility through the use of interchangeable blocks and units.

Технический результат полезной модели достигается тем, что в контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом содержащий бесконтактный датчик положения выходного вала механизма, блок бесконтактной силовой коммутации для управления двигателем, соединенный по цепям управления с блоком центрального процессора, который осуществляет дешифрацию сообщений и команд, преобразование аналоговых сигналов с датчика положения выходного вала механизма в цифровую форму, подключение к внешнему управляющему устройству через узел сопряжения, блок защиты по току в цепи между блоком бесконтактной силовой коммутации и электрическим исполнительным механизмом, расположенным в корпусе под крышкой, автономный пульт управления и блок питания, введены узел индикации работы контроллера связанный с выходами блока центрального процессора и датчика положения, датчик крутящего момента расположенный на выходном валу исполнительного механизма и связанный с входом блока центрального процессора, противоконденсатный нагревательный элемент, управляемый блоком центрального процессора, причем узлы контроллера размещены под крышкой исполнительного механизма на несущей панели, которая одновременно является радиатором охлаждения для элементов блока бесконтактной силовой коммутации. Узел индикации работы контроллера выполнен в виде светодиодных индикаторов и механического указателя положения, связанного с датчиком положения через механическую передачу. Крышка исполнительного механизма содержит окно для обзора узла индикации контроллера. Автономный пульт управления обеспечивает обмен информацией с блоком центрального процессора по беспроводным каналам связи, по крайней мере, по инфракрасному каналу. Узел сопряжения выполнен в виде отдельного мезонина.The technical result of the utility model is achieved by the fact that the controller for controlling the electric actuator contains a non-contact position sensor for the output shaft of the mechanism, a contactless power switching unit for controlling the engine, connected via control circuits to a central processor unit that decrypts messages and commands, converts analog signals from the position sensor of the output shaft of the mechanism in digital form, connection to an external control device through a node interfacing, a current protection unit in the circuit between the contactless power switching unit and the electric actuator located in the housing under the cover, an autonomous control panel and a power supply unit, a controller operation indication unit connected to the outputs of the central processor unit and the position sensor, a torque sensor located on the output shaft of the actuator and connected to the input of the central processor unit, an anti-condensation heating element controlled by the central unit otsessora, wherein the controller nodes placed under the actuator cover on the panel carrier, which is simultaneously the cooling radiator elements for contactless switching power supply. The node indicating the operation of the controller is made in the form of LED indicators and a mechanical position indicator associated with the position sensor through a mechanical transmission. The cover of the actuator contains a window for viewing the display unit of the controller. The stand-alone control panel provides information exchange with the central processor unit via wireless communication channels, at least via the infrared channel. The interface is made in the form of a separate mezzanine.

На фигуре 1 представлена блок-схема контроллера для управления электрическим исполнительным механизмом, а на фигуре 2 - конструктивное выполнение контроллера под крышкой исполнительного механизма (в разрезе).The figure 1 presents a block diagram of a controller for controlling an electric actuator, and in figure 2 - structural design of the controller under the cover of the actuator (in the context).

На фигуре 1 приняты следующие обозначения: 1 - блок питания, 2 - датчик положения выходного вала механизма, 3 - датчик крутящего момента, 4 - блок защиты по току, 5 - противоконденсатный нагревательный элемент, 6 - блок центрального процессора, 7 - блок бесконтактного силового коммутатора, 8 - узел индикации работы контроллера, 9 - узел сопряжения, 10 - автономный пульт настройки и управления, 11 - электрический исполнительный механизм.The following notation is used in figure 1: 1 - power supply unit, 2 - position sensor of the output shaft of the mechanism, 3 - torque sensor, 4 - current protection unit, 5 - anti-condensation heating element, 6 - central processor unit, 7 - contactless power unit switch, 8 - controller operation indication unit, 9 - interface unit, 10 - stand-alone control and configuration panel, 11 - electric actuator.

Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом содержит бесконтактный датчик положения 2 выходного вала исполнительного механизма 11 выполненный на эффекте Холла, датчик крутящего момента 3 на выходном валу исполнительного механизма 11, блок бесконтактной силовой коммутации 7 на тиристорах для управления электродвигателем исполнительного механизма 11, блок центрального процессора (БЦП) 6, узел сопряжения 9 для подключения к внешним управляющим устройствам, блок защиты по току 4, блок питания 1. В состав контроллера так же входят управляемый БЦП противоконденсатный нагревательный элемент 5 для подсушки внутреннего пространства механизма и создания оптимальных микроклиматических условий в условиях эксплуатации, узел индикации 8 работы контроллера в виде светодиодных индикаторов и механического указателя положения, связанного через механическую передачу с датчиком положения, автономный пульт настройки 1 и управления 10 с дисплеем и клавиатурой, обеспечивающий обмен информацией с БЦП по инфракрасному каналу связи для настройки и управления контроллером дистанционно. Узел сопряжения 9 выполнен в виде отдельного мезонина, для подключения контроллера к внешнему управляющему устройству. Это легкозаменяемый блок, различные виды которого позволяют подключать контроллер, и соответственно исполнительный механизм к любым внешним управляющим устройствам.The controller for controlling the electric actuator contains a non-contact position sensor 2 of the output shaft of the actuator 11 made on the Hall effect, a torque sensor 3 on the output shaft of the actuator 11, a contactless power switching unit 7 on the thyristors for controlling the electric motor of the actuator 11, a central processor unit ( BCP) 6, interface unit 9 for connection to external control devices, current protection unit 4, power supply 1. The controller also contains includes a BCP-controlled anti-condensation heating element 5 for drying the internal space of the mechanism and creating optimal microclimatic conditions in operating conditions, an indicator unit 8 for controller operation in the form of LED indicators and a mechanical position indicator connected via a mechanical transmission with a position sensor, an autonomous setup and control panel 1 and 10 with a display and keyboard, providing information exchange with the BCP via an infrared communication channel for setting up and controlling the controller remotely. The interface node 9 is made in the form of a separate mezzanine, for connecting the controller to an external control device. This is an easily replaceable unit, the various types of which allow you to connect the controller, and accordingly the actuator to any external control devices.

Конструктивно (фиг.2) контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом размещен под крышкой 12 исполнительного механизма 11 на месте стандартного датчика и соответствует его установочным и габаритным параметрам. Все блоки и узлы контроллера размещены на несущей панели 13, которая одновременно является радиатором охлаждения для элементов блока бесконтактной силовой коммутации 7. На крышке 12 исполнительного механизма расположено окно 14 для обзора узла индикации 8 контроллера.Structurally (figure 2), the controller for controlling the electric actuator is located under the cover 12 of the actuator 11 in place of the standard sensor and corresponds to its installation and overall parameters. All the blocks and nodes of the controller are located on the carrier panel 13, which is also a cooling radiator for the elements of the contactless power switching unit 7. On the cover 12 of the actuator there is a window 14 for viewing the display unit 8 of the controller.

В основе работы контроллера лежит метод управления электродвигателем механизма путем отслеживания углового положения вала механизма с помощью магниточувствительного датчика, механически связанного с выходным валом механизма и крутящего момента на выходном валу механизма отслеживаемого датчиком крутящего момента. БЦП 6 получает сигналы управления исполнительным механизмом, например «открыть», от внешнего управляющего устройства через узел сопряжения 9, дешифрировав этот сигнал БЦП выдает команду, например «открыть», на включение бесконтактного силового коммутатора 7, который подает электрический ток на электродвигатель исполнительного механизма, и одновременно получает информацию с датчика положения 2 об угловом положении выходного вала исполнительного механизма, информацию с датчик крутящего момента 3 о моменте на выходном валу исполнительного механизма, то есть получает информацию о параметрах исполнительного механизма в конкретный момент времени, анализирует их и выдает такую команду на блок силового коммутатора 7, что бы исполнить сигнал внешнего управляющего устройства. Одновременно БЦП получает информацию с блока защиты по току 4 о силе токе электродвигателя исполнительного механизма 11, сопоставляя ее с информацией с датчика крутящего момента 3, осуществляется проверка исправности как электродвигателя так и исполнительного механизма в целом. БЦП так же имеет вход, к которому можно подключить датчик перегрева электродвигателя, который обычно располагается в обмотках электродвигателя. По этой совокупности информации БЦП продолжает управлять электродвигателем исполнительного механизма, либо отключает его в защитных целях. Информацию о параметрах исполнительного механизма, выполняемой команде БЦП индицирует через узел индикации 8, а также передает через узел сопряжения 9 внешнему управляющему устройству. Причем узел индикации имеет механический указатель положения, связанный через механическую передачу с датчиком положения 2, что позволяет визуально контролировать угловое положение выходного вала исполнительного механизма при отсутствии электрического питания. Для создания микроклимата под крышкой 12 исполнительного механизма в контроллере имеется нагревательный элемент 5 управляемый от БЦП встроенным температурным датчиком.The controller’s operation is based on the method of controlling the mechanism’s electric motor by tracking the angular position of the mechanism shaft using a magnetically sensitive sensor mechanically connected to the output shaft of the mechanism and the torque on the output shaft of the mechanism monitored by the torque sensor. The BCP 6 receives actuator control signals, for example, “open”, from an external control device through the interface unit 9, having decoded this signal, the BCP issues a command, for example, “open”, to turn on the contactless power switch 7, which supplies electric current to the actuator electric motor, and at the same time receives information from the position sensor 2 about the angular position of the output shaft of the actuator, information from the torque sensor 3 about the moment on the output shaft is of the mechanism, that is, it receives information about the parameters of the actuator at a particular point in time, analyzes them and issues such a command to the power switch unit 7 to execute the signal from an external control device. At the same time, the BCP receives information from the current protection unit 4 about the current strength of the electric motor of the actuator 11, comparing it with the information from the torque sensor 3, a functional check of both the electric motor and the actuator as a whole is carried out. The BCP also has an input to which you can connect a motor overheating sensor, which is usually located in the motor windings. Based on this set of information, the BCP continues to control the electric motor of the actuator, or turns it off for protective purposes. Information about the parameters of the actuator executed by the BCP command is indicated through the display unit 8, and also passes through the interface unit 9 to an external control device. Moreover, the display unit has a mechanical position indicator connected through a mechanical transmission with the position sensor 2, which allows you to visually control the angular position of the output shaft of the actuator in the absence of electrical power. To create a microclimate under the cover 12 of the actuator, the controller has a heating element 5 controlled from the BCP by an integrated temperature sensor.

Контроллер может автономно выполнять более сложные виды управления движением исполнительного механизма, например, старт-стопное движение, позиционирование, аварийное управление по отдельному дискретному или сетевому сигналу. Контроллер самостоятельно останавливает исполнительный механизм при достижении конечных положений, либо заданной величины момента при закрытии и/или открытии арматуры. Параметры настройки контроллера могут быть заданы с помощью автономного пульта настройки и управления 10 с беспроводным интерфейсом или информационной сети и сохраняются в энергонезависимой памяти. Причем беспроводный интерфейс позволяет настраивать параметры контроллера без снятия крышки исполнительного механизма, то есть, не нарушая целостности исполнительного механизма. Контроллер может управляться от внешнего управляющего устройства дискретными сигналами, аналоговыми сигналами или сетевым информационным сигналом, что определяется видом узла сопряжения 9, а также от автономного пульта настройки и управления 10.The controller can autonomously perform more complex types of control of the movement of the actuator, for example, start-stop motion, positioning, emergency control by a separate discrete or network signal. The controller independently stops the actuator when reaching the end positions, or the specified value of the moment when closing and / or opening the valve. The controller settings can be set using the stand-alone control and setup panel 10 with a wireless interface or information network and stored in non-volatile memory. Moreover, the wireless interface allows you to configure the controller without removing the cover of the actuator, that is, without violating the integrity of the actuator. The controller can be controlled from an external control device by discrete signals, analog signals or a network information signal, which is determined by the type of interface node 9, as well as from a stand-alone control and configuration panel 10.

Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом установленный внутри исполнительного механизма с датчиком крутящего момента позволяет устранить недостатки известного устройства за счет сокращения количества оборудования, линий связи, силовых кабелей, т.е. повысить надежность в работе контроллера. Кроме того, за счет введения противоконденсатного нагревательного элемента, механического указателя положения и светодиодных индикаторов режимов работы контроллера удалось существенно повысить удобство при эксплуатации исполнительного механизма с установленным в него контроллером. Размещение всех узлов на несущей панели, являющейся одновременно радиатором охлаждения, позволяет создать компактную конструкцию контроллера характеризующейся упрощенной и недорогой сборкой, приспособленной к освоенным технологическим процессам и имеющемуся оборудованию. Заявляемый контроллер планируется применить для управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры в разрабатываемых исполнительных механизмах, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.A controller for controlling the electric actuator installed inside the actuator with a torque sensor eliminates the disadvantages of the known device by reducing the number of equipment, communication lines, power cables, i.e. increase the reliability of the controller. In addition, due to the introduction of an anti-condensation heating element, a mechanical position indicator and LED indicators of the controller's operating modes, it was possible to significantly increase the convenience of operating the actuator with the controller installed in it. Placing all the nodes on the carrier panel, which is also a cooling radiator, allows you to create a compact controller design characterized by a simplified and inexpensive assembly, adapted to the mastered technological processes and existing equipment. The inventive controller is planned to be used to control the shut-off and regulating body of the pipe fittings in the developed actuators, which allows us to conclude that it meets the criterion of "industrial applicability" for the utility model.

Claims

1. A controller for controlling an electric actuator, comprising a non-contact position sensor for the output shaft of the mechanism, a non-contact power switching unit for controlling a motor connected to a central processor unit, an interface unit, a current protection unit in a circuit between the non-contact power switching unit and the electric actuator, located in the housing under the lid, an autonomous control and configuration panel, a power supply, characterized in that the controller operation indication unit is introduced associated with the outputs of the central processor unit and the position sensor, a torque sensor located on the output shaft of the actuator and connected to the input of the central processor unit, an anti-condensation heating element, the controller nodes are located under the cover of the actuator on the carrier panel, which is also a cooling radiator .

2. The controller according to claim 1, characterized in that the node indicating the operation of the controller is made in the form of LED indicators and a mechanical position indicator.

3. The controller according to claim 1, characterized in that the cover of the actuator comprises a window for viewing the display unit of the controller.

4. The controller according to claim 1, characterized in that the stand-alone control panel provides the exchange of information via wireless communication channels, at least through an infrared channel.

5. The controller according to claim 1, characterized in that the interface is made, at least, in the form of a separate mezzanine.