專利名稱：網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電動(dòng)執(zhí)行器，特別涉及一種可以使用上位機(jī)或便攜式控制器實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器。
背景技術(shù)：
電動(dòng)執(zhí)行器廣泛應(yīng)用于電力、化工、石油等領(lǐng)域，是過(guò)程控制系統(tǒng)中的重要設(shè)備。電動(dòng)執(zhí)行器工作環(huán)境惡劣，一般是密封安裝，采用DDZ-III型信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)(1～5V或4～20mA)實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器與過(guò)程控制系統(tǒng)中調(diào)節(jié)器的信號(hào)連接，難于直接融入DCS系統(tǒng)運(yùn)行。電動(dòng)執(zhí)行器固定安裝后，特別是安裝于戶外、廠房高處等人不可直接觸及的地方時(shí)，其參數(shù)設(shè)置、運(yùn)行模式選擇和運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)測(cè)等都難于實(shí)現(xiàn)，嚴(yán)重影響了電動(dòng)執(zhí)行器的運(yùn)行管理。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決現(xiàn)有電動(dòng)執(zhí)行器存在的不能直接接入DCS系統(tǒng)、不能實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程管理、不能進(jìn)行故障自診斷與自保護(hù)的問(wèn)題。本發(fā)明的目的，乃是提供一種既能接入DDZ-III模擬系統(tǒng)，又能接入DCS系統(tǒng)，且能實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線通信、具備遠(yuǎn)程多機(jī)管理功能的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器。
本發(fā)明的解決方案如下網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器在保留傳統(tǒng)電子式電動(dòng)執(zhí)行器的DDZ-III信號(hào)通信功能的基礎(chǔ)上，以微處理器為核心，增加現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式，無(wú)線通信方式以及現(xiàn)場(chǎng)總線與無(wú)線通信方式相結(jié)合的方式，采用便攜式控制設(shè)備與上位機(jī)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控。
本發(fā)明所述的傳統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行器指接受調(diào)節(jié)器輸出的DDZ-III型給定信號(hào)，將其與位移反饋量相比較確定電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)方向，通過(guò)傳動(dòng)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換為位移量，實(shí)現(xiàn)對(duì)過(guò)程參數(shù)的自動(dòng)控制的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
本發(fā)明所述的微處理器是網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的核心信息處理單元，微處理器對(duì)來(lái)自調(diào)節(jié)器的DDZ-III型給定信號(hào)進(jìn)行采樣或直接從現(xiàn)場(chǎng)總線獲得數(shù)字給定量，將其與自身位移反饋量相比較，根據(jù)兩者的偏差控制電機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)方式。
本發(fā)明所述的現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式是由微處理器與現(xiàn)場(chǎng)總線接口電路相結(jié)合組成現(xiàn)場(chǎng)總線通信物理接口，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的物理連接，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式，發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能的便攜式控制設(shè)備或上位機(jī)與網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線通信，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備或上位機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
本發(fā)明所述的無(wú)線通信方式是由微處理器與無(wú)線通信接口電路相結(jié)合組成無(wú)線通信物理接口，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式，發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。具有無(wú)線通信功能的便攜式控制設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
本發(fā)明所述的現(xiàn)場(chǎng)總線與無(wú)線通信相結(jié)合的方式是指在在網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器所接入的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，接入具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能和無(wú)線通信功能的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。具有無(wú)線通信功能的便攜式控制設(shè)備與節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信，節(jié)點(diǎn)設(shè)備將無(wú)線通信協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
本發(fā)明的有益效果是，在實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器基本功能基礎(chǔ)上，網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器既能方便地接入DDZ-III過(guò)程控制系統(tǒng)，又能直接接入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)，并通過(guò)便攜式控制設(shè)備或上位機(jī)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程測(cè)控，使電動(dòng)執(zhí)行器的安裝、調(diào)試、操作更為簡(jiǎn)單。


圖1為本發(fā)明網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器、便攜式控制器、上位機(jī)組網(wǎng)工作示意圖；圖2為本發(fā)明的一種微處理器與通信接口芯片的連接電路；圖3為本發(fā)明的紅外通信發(fā)送電路；圖4為本發(fā)明的紅外通信接收電路；具體實(shí)施方式
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入DDZ-III型過(guò)程控制系統(tǒng)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接收來(lái)自調(diào)節(jié)器的DDZ-III模擬給定量，微處理器通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換將DDZ-III型給定量和位置反饋量轉(zhuǎn)換為數(shù)字量并進(jìn)行處理。微處理器根據(jù)給定量與位置反饋量的偏差，按照預(yù)設(shè)的工作模式控制電機(jī)運(yùn)行，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出位移量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
當(dāng)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)，網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接收來(lái)自上位機(jī)獲便攜式控制設(shè)備的數(shù)字給定量，并將位置反饋量轉(zhuǎn)換為相應(yīng)的數(shù)字量。微處理器根據(jù)給定量與位置反饋量的偏差，按照預(yù)設(shè)的工作模式控制電機(jī)運(yùn)行，通過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)輸出位移量，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)控制。
如圖1所示，多臺(tái)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)或無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)后，可以通過(guò)上位機(jī)或便攜式控制設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控。
實(shí)施例1網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的傳動(dòng)部分、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)部分采用湖南維特科技發(fā)展有限公司生產(chǎn)的WPSR60BIK型全電子式角行程電動(dòng)執(zhí)行器的傳動(dòng)、電機(jī)及驅(qū)動(dòng)部分。
如圖2所示，微處理器選用Microchip公司生產(chǎn)的PIC16F877A微處理器，現(xiàn)場(chǎng)總線為RS-485通信方式，通信接口芯片采用MAX公司生產(chǎn)MAX485芯片。PIC16F877A的26腳(RX)與MAX485的4腳(DI)相連，PIC16F877A的25腳(TX)與MAX485的1腳(R0)相連，MAX485的3腳(DE)與2腳(RE)相連后再與PIC16F877A單片機(jī)的22腳相連。單片機(jī)可以通過(guò)22腳來(lái)控制MAX485的接受和發(fā)送使能端RE和DE，當(dāng)PIC16F877A的22腳輸出高電平時(shí)，MAX485的3腳(DE)有效，可發(fā)送信息，當(dāng)PIC16F877A的22腳輸出為低電平時(shí)，MAX485的2腳(RE)有效，可接受信息。通過(guò)PIC16F877A、MAX485及相應(yīng)的外圍電路實(shí)現(xiàn)了網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的RS-485的現(xiàn)場(chǎng)總線通信物理接口電路。
便攜式控制設(shè)備的現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口電路也可以采用PIC16F877A、MAX485及相應(yīng)的外圍電路實(shí)現(xiàn)。
上位機(jī)的現(xiàn)場(chǎng)總線通信接口可以采用四川德陽(yáng)四星電子生產(chǎn)的FS-485GT的RS232到RS485隔離轉(zhuǎn)換器，將上位機(jī)的RS-232串口直接與轉(zhuǎn)換器相連接后，可以直接接入RS-485現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)。
實(shí)施例2網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式與實(shí)施例1相同，無(wú)線通信接口電路可以采用PIC16F877A、紅外發(fā)射管，紅外接收器件及相應(yīng)的外圍電路實(shí)現(xiàn)。
如圖3所示，紅外發(fā)射電路中，LM555芯片的4腳、8腳接+5V電源，1腳接地，2腳、6腳連接后與7腳分別接可調(diào)電阻R1兩端，5腳、1腳之間接電容C0，2腳、6腳連接后與1腳之間接電容C1，3腳連接至三極管Q2的基極。+5V電源與紅外發(fā)射管D0之間的接入限流電阻R2，D0與地之間接入三極管Q1、Q2，Q1的基極與微處理器PIC16F877A的25腳相連，集電極與Q2的發(fā)射極相連，Q2的集電極與地相連。
如圖4所示，紅外通信接收模塊采用由德國(guó)VISAY生產(chǎn)的TSOP1738，TSOP1738的1腳接地，1腳、2腳分別連接電容C5的兩端，2腳與+5V電源之間接入電阻R6，2腳與3腳之間接入電阻R5，3腳連接至PIC16F877A的26腳。
權(quán)利要求
1.一種網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，在保留傳統(tǒng)電子式電動(dòng)執(zhí)行器的DDZ-III信號(hào)通信功能的基礎(chǔ)上，以微處理器為核心，增加現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式，無(wú)線通信方式以及現(xiàn)場(chǎng)總線與無(wú)線通信方式相結(jié)合的方式，采用便攜式控制設(shè)備與上位機(jī)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，通過(guò)便攜式控制設(shè)備或者上位機(jī)，可以對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行運(yùn)行模式設(shè)置、參數(shù)設(shè)置。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，便攜式控制設(shè)備或者上位機(jī)可以通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線或者無(wú)線通信方式進(jìn)行連接，可以同時(shí)接入一臺(tái)或多臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式是由微處理器與現(xiàn)場(chǎng)總線接口電路相結(jié)合組成現(xiàn)場(chǎng)總線通信物理接口，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)總線的物理連接，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式，發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能的便攜式控制設(shè)備或上位機(jī)與網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)總線通信，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備或上位機(jī)對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，無(wú)線通信方式是由微處理器與無(wú)線通信接口電路相結(jié)合組成無(wú)線通信物理接口，根據(jù)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器接入的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)協(xié)議格式，發(fā)送、接收數(shù)據(jù)。具有無(wú)線通信功能的便攜式控制設(shè)備與網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行無(wú)線通信，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，現(xiàn)場(chǎng)總線與無(wú)線通信相結(jié)合的方式是指在在網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器所接入的現(xiàn)場(chǎng)總線網(wǎng)絡(luò)中，接入具有現(xiàn)場(chǎng)總線通信功能和無(wú)線通信功能的節(jié)點(diǎn)設(shè)備。具有無(wú)線通信功能的便攜式控制設(shè)備與節(jié)點(diǎn)設(shè)備進(jìn)行無(wú)線通信，節(jié)點(diǎn)設(shè)備將無(wú)線通信協(xié)議數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為現(xiàn)場(chǎng)總線通信協(xié)議數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)便攜式控制設(shè)備對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程測(cè)控。
全文摘要
本發(fā)明為一種網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器，它在保留傳統(tǒng)電子式電動(dòng)執(zhí)行器的DDZ－III信號(hào)通信功能的基礎(chǔ)上，以微處理器為核心，增加現(xiàn)場(chǎng)總線通信方式，無(wú)線通信方式以及現(xiàn)場(chǎng)總線與無(wú)線通信相結(jié)合的方式，采用便攜式控制設(shè)備與上位機(jī)可以對(duì)網(wǎng)絡(luò)化電動(dòng)執(zhí)行器進(jìn)行遠(yuǎn)程測(cè)控。
文檔編號(hào)G05B19/418GK1936750SQ200610032419
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2006年10月18日 優(yōu)先權(quán)日2006年10月18日
發(fā)明者滕召勝, 溫和, 楊敏, 曾志義, 曾沖, 高云鵬, 姚青, 楊克文 申請(qǐng)人:湖南大學(xué)