一種直線式精密調(diào)節(jié)閥及其控制方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種直線式精密調(diào)節(jié)閥及其控制方法，屬于調(diào)節(jié)閥技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]調(diào)節(jié)閥又名控制閥，在工業(yè)自動(dòng)化過程控制領(lǐng)域中，通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號(hào)，借助動(dòng)力操作去改變介質(zhì)流量、壓力、溫度、液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。一般由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門組成。如果按行程特點(diǎn)，調(diào)節(jié)閥可分為直行程和直線行程;按其所配執(zhí)行機(jī)構(gòu)使用的動(dòng)力，可以分為氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、液動(dòng)調(diào)節(jié)閥三種。
[0003]在需要控制氣體或液體管路出口壓力或流量時(shí)，需要在管路的出口安裝一臺(tái)可連續(xù)調(diào)節(jié)其開度的電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，在壓力或流量控制精度要求不高的應(yīng)用場合，普通調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度最高可以達(dá)到滿量程(最大開度)的1%，但在壓力或流量控制精度要求較高的應(yīng)用場合，對(duì)調(diào)節(jié)閥的調(diào)節(jié)精度要求遠(yuǎn)高于1%，至少要達(dá)到滿量程(最大開度)的0.1%，因此，普通的調(diào)節(jié)閥就難以滿足這種要求較高的應(yīng)用，使得壓力或流量的控制精度不高，無法實(shí)現(xiàn)對(duì)壓力或流量需要精密調(diào)節(jié)和控制的應(yīng)用中。因此，研究一種高精度的精密調(diào)節(jié)閥就顯得比較重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是:提供一種直線式精密調(diào)節(jié)閥及其控制方法，調(diào)節(jié)精度能達(dá)到滿量程(最大開度)的0.1%以上，可以克服現(xiàn)有技術(shù)的不足。
[0005]本發(fā)明的技術(shù)方案:一種直線式精密調(diào)節(jié)閥，包括電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由步進(jìn)電機(jī)通過同步機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輸出軸驅(qū)動(dòng)，其中步進(jìn)電機(jī)與同步機(jī)構(gòu)連接，同步機(jī)構(gòu)與驅(qū)動(dòng)輸出軸連接，驅(qū)動(dòng)輸出軸與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，在驅(qū)動(dòng)輸出軸上設(shè)有用于檢測其直線位移的直線位移傳感器，該直線位移傳感器與控制器連接，控制器又通過驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)電機(jī)連接，其中，所述驅(qū)動(dòng)模塊用于控制步進(jìn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)及快慢。
[0006]所述直線位移傳感器的精度為0.1mm以上。
[0007]在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器將直線位移傳感器檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸當(dāng)前位移信息與輸入位移指令相比；如果輸入位移大于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移小于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)的驅(qū)動(dòng)模塊，控制步進(jìn)電機(jī)反轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移等于當(dāng)前位移，則控制器控制驅(qū)動(dòng)模塊及步進(jìn)電機(jī)不動(dòng)作;在驅(qū)動(dòng)輸出軸移動(dòng)過程中，直線位移傳感器實(shí)時(shí)將位移信息傳輸給控制器，實(shí)現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)控制。
[0008]在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器計(jì)算直線位移傳感器檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸當(dāng)前位移信息與輸入位移的距離，若該距離大于驅(qū)動(dòng)輸出軸總行程的一半，則控制器下達(dá)指令控制步進(jìn)電機(jī)以前半段移動(dòng)速度大于后半段移動(dòng)速度的方式轉(zhuǎn)動(dòng)，該種方式可以減小調(diào)節(jié)閥到達(dá)指定開度的調(diào)節(jié)時(shí)間。
[0009]所述驅(qū)動(dòng)輸出軸總行程是驅(qū)動(dòng)輸出軸將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥從封閉到完全打開所需要的位移行程。
[0010]本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明通過直線位移傳感器的反饋的直線度信息，動(dòng)態(tài)的對(duì)調(diào)節(jié)閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)對(duì)閥門開度的閉環(huán)控制。本發(fā)明調(diào)節(jié)的控制精度最高可達(dá)到滿量程(最大開度)的0.1%，完全滿足壓力或流量控制精度要求較高的應(yīng)用場合。
【附圖說明】
[0011 ]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是本發(fā)明的控制流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合附圖1和2對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。
[0013]本發(fā)明直線式精密調(diào)節(jié)閥，包括殼罩6、電動(dòng)調(diào)節(jié)閥、步進(jìn)電機(jī)4、同步機(jī)構(gòu)2、直線位移傳感器3、驅(qū)動(dòng)輸出軸5和控制器，其中同步機(jī)構(gòu)2為本領(lǐng)域常規(guī)技術(shù)手段，步進(jìn)電機(jī)4、直線位移傳感器3均為市售產(chǎn)品，直線位移傳感器3的精度在0.1mm以上，控制器采用一般PLC即可。
[0014]如圖1所示，電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由步進(jìn)電機(jī)4通過同步機(jī)構(gòu)2和驅(qū)動(dòng)輸出軸5驅(qū)動(dòng)，其中步進(jìn)電機(jī)4與同步機(jī)構(gòu)2連接，同步機(jī)構(gòu)2與驅(qū)動(dòng)輸出軸5連接，驅(qū)動(dòng)輸出軸5與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，在驅(qū)動(dòng)輸出軸5上安裝有用于檢測其直線位移的直線位移傳感器3，該直線位移傳感器3與控制器連接，控制器又通過驅(qū)動(dòng)模塊I與步進(jìn)電機(jī)4連接，其中，所述驅(qū)動(dòng)模塊I用于控制步進(jìn)電機(jī)4的正反轉(zhuǎn)及快慢，同步機(jī)構(gòu)2可使驅(qū)動(dòng)輸出軸5的運(yùn)動(dòng)與步進(jìn)電機(jī)4的運(yùn)動(dòng)同步。
[0015]如圖2所示，本發(fā)明的控制方式是:在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器將直線位移傳感器3檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸5當(dāng)前位移信息與輸入位移指令相比；如果輸入位移大于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)模塊I，控制步進(jìn)電機(jī)4正轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸5移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移小于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)4的驅(qū)動(dòng)模塊I，控制步進(jìn)電機(jī)4反轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸5移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移等于當(dāng)前位移，則控制器控制驅(qū)動(dòng)模塊I及步進(jìn)電機(jī)4不動(dòng)作；在驅(qū)動(dòng)輸出軸5移動(dòng)過程中，直線位移傳感器3實(shí)時(shí)將位移信息傳輸給控制器，實(shí)現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)控制，即在驅(qū)動(dòng)輸出軸5移動(dòng)過程中，如果過了指令位移處時(shí)，則控制器又控制驅(qū)動(dòng)輸出軸5往回移動(dòng)，直至最終停留在指令位移處。
[0016]進(jìn)一步的，在前述控制中，在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器計(jì)算直線位移傳感器3檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸5當(dāng)前位移信息與輸入位移的距離，若該距離大于驅(qū)動(dòng)輸出軸5總行程的一半，則控制器下達(dá)指令控制步進(jìn)電機(jī)4以前半段移動(dòng)速度大于后半段移動(dòng)速度的方式轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)該距離小于驅(qū)動(dòng)輸出軸5總行程的一半時(shí)，則控制器下達(dá)指令控制步進(jìn)電機(jī)4以較低速度轉(zhuǎn)動(dòng)，該種方式可以減小調(diào)節(jié)閥到達(dá)指定開度的調(diào)節(jié)時(shí)間以及往返次數(shù)。
[0017]前述驅(qū)動(dòng)輸出軸5總行程是驅(qū)動(dòng)輸出軸5將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥從封閉到完全打開所需要的位移行程。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種直線式精密調(diào)節(jié)閥，包括電動(dòng)調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由步進(jìn)電機(jī)(4)通過同步機(jī)構(gòu)(2)和驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)驅(qū)動(dòng)，其中步進(jìn)電機(jī)(4)與同步機(jī)構(gòu)(2)連接，同步機(jī)構(gòu)(2)與驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)連接，驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥連接，在驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)上設(shè)有用于檢測其直線位移的直線位移傳感器(3)，該直線位移傳感器(3)與控制器連接，控制器又通過驅(qū)動(dòng)模塊(I)與步進(jìn)電機(jī)(4)連接，其中，所述驅(qū)動(dòng)模塊(I)用于控制步進(jìn)電機(jī)(4)的正反轉(zhuǎn)及快慢。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的直線式精密調(diào)節(jié)閥，其特征在于:所述直線位移傳感器(3)的精度為0.1mm以上。3.如權(quán)利要求1或2所述調(diào)節(jié)閥的控制方法，其特征在于:在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器將直線位移傳感器(3)檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)當(dāng)前位移信息與輸入位移指令相比；如果輸入位移大于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)模塊(1)，控制步進(jìn)電機(jī)(4)正轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移小于當(dāng)前位移，則控制器指令下達(dá)到步進(jìn)電機(jī)(4)的驅(qū)動(dòng)模塊(I)，控制步進(jìn)電機(jī)(4)反轉(zhuǎn)，以使驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)移動(dòng)并到達(dá)輸入位移處;如果輸入位移等于當(dāng)前位移，則控制器控制驅(qū)動(dòng)模塊(I)及步進(jìn)電機(jī)(4)不動(dòng)作;在驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)移動(dòng)過程中，直線位移傳感器(3)實(shí)時(shí)將位移信息傳輸給控制器，實(shí)現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)控制。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的控制方法，其特征在于:在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器計(jì)算直線位移傳感器(3)檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)當(dāng)前位移信息與輸入位移的距離，若該距離大于驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)總行程的一半，則控制器下達(dá)指令控制步進(jìn)電機(jī)(4)以前半段移動(dòng)速度大于后半段移動(dòng)速度的方式轉(zhuǎn)動(dòng)。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的控制方法，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)總行程是驅(qū)動(dòng)輸出軸(5)將電動(dòng)調(diào)節(jié)閥從封閉到完全打開所需要的位移行程。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種直線式精密調(diào)節(jié)閥及其控制方法，其結(jié)構(gòu)是：電動(dòng)調(diào)節(jié)閥由步進(jìn)電機(jī)通過同步機(jī)構(gòu)和驅(qū)動(dòng)輸出軸驅(qū)動(dòng)，在驅(qū)動(dòng)輸出軸上設(shè)有用于檢測其直線位移的直線位移傳感器，該直線位移傳感器與控制器連接，控制器又通過驅(qū)動(dòng)模塊與步進(jìn)電機(jī)連接；其控制方法是：在用戶將指令傳達(dá)到控制器后，控制器將直線位移傳感器檢測到的驅(qū)動(dòng)輸出軸當(dāng)前位移信息與輸入位移指令相比，進(jìn)而控制步進(jìn)電機(jī)正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)，同時(shí)直線位移傳感器實(shí)時(shí)將驅(qū)動(dòng)輸出軸位移信息傳輸給控制器，實(shí)現(xiàn)閥門開度的閉環(huán)控制。本發(fā)明調(diào)節(jié)的控制精度最高可達(dá)到滿量程的0.1%，特別適合用于壓力或流量控制精度要求較高的應(yīng)用場合。
【IPC分類】F16K37/00, F16K31/04
【公開號(hào)】CN105508695
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201610100469
【發(fā)明人】楊曉東
【申請(qǐng)人】貴州安吉華元科技發(fā)展有限公司
【公開日】2016年4月20日
【申請(qǐng)日】2016年2月24日