本發(fā)明屬于電機控制領域技術領域，具體涉及一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置。

背景技術：

電動推桿又稱推桿電機、電動缸以及線性致動器，是一種將電動機的旋轉運動轉變?yōu)橥茥U的直線往復運動的電力驅動裝置，可用于各種簡單或者復雜的工藝流程中作為執(zhí)行機械使用，以實現(xiàn)遠距離控制、集中控制或者自動控制。

目前常用的電動推桿大都安裝有微動開關，將微動開關串聯(lián)到電機供電電路中，在電動推桿上的絲桿螺母運動到需要的位置時，會壓住微動開關，切斷電動推桿的工作電源，電動推桿停止運動。

采用這種推桿控制方法能夠實現(xiàn)電動推桿的運動到位后自動停止，但是在自動控制中上位機無法獲取是否到位的確切信息。在到達極限行程后誤操作或者誤控制時可能會導致電機損壞。

為了獲取電動推桿的到位信息，常用的做法是在推桿上增加霍爾傳感器或者電位計，不僅增加了控制系統(tǒng)的成本，而且或造成推桿體積較大、結構復雜，不利于安裝和使用。

與此同時，將微動開關直接串入電機工作電源的方法，會降低電機控制點系統(tǒng)的可靠性；使用到位傳感器和電位計等信號未加隔離即反饋給控制單元，無法抑制電機啟動或者停止過程中引入的信號干擾。

因此，發(fā)明一種能夠解決上述問題且構造簡單、信號可靠的帶位置反饋功能的電動推桿控制方法和裝置，具有重要的經濟價值和實用意義。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提出一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置，通過電動推桿的行程微動開關作為到位信號反饋源，構造簡單，成本較低。

實現(xiàn)本發(fā)明的技術解決方案如下：一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置，由控制模塊、隔離模塊、驅動模塊、電動推桿組成?？刂颇K由控制單元、電源隔離單元、輸入輸出單元組成。控制單元內儲存有控制邏輯，控制邏輯由程序語言實現(xiàn)電動推桿的控制程序，可以靈活調整，控制單元的功能是采集電動推桿的伸出或者收回的狀態(tài)，并且根據(jù)狀態(tài)和控制程序邏輯輸出推桿的伸出或者收回控制信號。電源隔離單元提供若干路相互隔離的電源供驅動模塊和隔離模塊使用。輸入輸出單元將接收到的若干個到位信號，通過電平調整后輸送給控制單元，參與邏輯控制。隔離模塊由光電耦合器、限流電阻、上拉電阻組成，功能是將輸入的到位初始信號變成隔離的到位信號和推桿停止信號。驅動模塊由推桿伸出繼電器、推桿收回繼電器、三極管、二極管、限流電阻組成，功能是接收控制模塊的控制信號和隔離模塊的停止信號，來控制三極管的導通和截止，進而控制繼電器的接通關斷，實現(xiàn)推桿運動方向和啟動、停止。電動推桿由驅動機構、推桿、隨動螺母、收回到位微動開關、伸出到位微動開關組成，動能是執(zhí)行控制模塊發(fā)出的伸出或者收回控制信號，實現(xiàn)伸出或者收回動作，提供伸出或者收回到位初始反饋信號。

一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置，控制方法是：控制模塊根據(jù)電動推桿的位置狀態(tài)和預定設置發(fā)出推桿伸出或者收回控制信號，具體是控制模塊的控制單元將控制邏輯轉化為初始的控制命令，輸入輸出單元將接收到的若干個到位信號初始控制命令通過電平調整轉化為控制信號輸出給控制單元，參與邏輯控制。驅動模塊根據(jù)控制模塊發(fā)出的伸出或者收回控制信號以及隔離模塊輸入的推桿停止信號來控制電動推桿的啟動和停止。隔離模塊將電動推桿返回的行程到位初始信號隔離后發(fā)送給控制單元和驅動模塊。電動推桿執(zhí)行控制模塊發(fā)出的伸出或者收回控制信號，實現(xiàn)伸出或者收回動作，提供伸出或者收回到位初始反饋信號。進一步的三種到位狀態(tài)信號控制方法如下：

(1)推桿處于收回到位狀態(tài)時，控制模塊獲取到收回到位信息，需要對電動推桿進行控制時，只會發(fā)出推桿伸出控制信號。驅動模塊接收伸出控制信號后正向接通電動推桿電源，控制電動推桿作伸出運動。電動推桿運動到預定行程時，觸發(fā)微動開關閉合。微動開關閉合后，隔離模塊的隔離電路輸入端得電，產生伸出到位信號和推桿停止信號，伸出到位信號反饋給控制模塊，推桿停止信號返回給驅動模塊，驅動模塊收到電機停止信號后，斷開供電回路使電動推桿停止運動。

(2)推桿處于伸出到位狀態(tài)時，控制模塊能夠獲取到伸出到位信息，需要對電動推桿進行控制時，發(fā)出推桿收回控制信號。驅動模塊接收收回控制信號后反向接通電動推桿電源，控制電動推桿作收回運動。電動推桿運動到預定行程時，觸發(fā)微動開關閉合。微動開關閉合后，隔離模塊的隔離電路輸入端得電，產生收回到位信號和推桿停止信號，收回到位信號反饋給控制模塊，推桿停止信號返回給驅動模塊，驅動模塊收到電機停止信號后，斷開供電回路使電動推桿停止運動。

(3)推桿處于中間狀態(tài)時，可以根據(jù)實際需要進行推桿伸出和推桿收回控制，過程與上述兩個狀態(tài)一致。

本發(fā)明一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置，采用微動開關作為行程到位信號源和電動推桿停止信號源，實現(xiàn)電動推桿的到位自動停止功能和到位信號反饋功能，能夠滿足推桿運動到位后自動停止功能需求。

本發(fā)明還具有反饋信號隔離功能，提高了控制系統(tǒng)的可靠性，同時能夠消除電動推桿啟停瞬間帶來的沖擊影響，不會發(fā)生到位信號誤觸發(fā)的問題，判斷準確、裝置的使用壽命得到延長。

附圖說明

圖1一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置原理圖。

圖2控制模塊構成原理圖。

圖3電動推桿及微動開關安裝結構示意圖。

圖4隔離模塊原理圖。

圖5驅動模塊原理圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本發(fā)明的具體實施方式作進一步說明。在此需要說明的是，對于這些實施方式的說明用于幫助理解本發(fā)明，但并不構成對本發(fā)明的限定。此外，下面所描述的本發(fā)明各個實施方式中所涉及到的技術特征只要彼此之間未構成沖突就可以相互組合。

如圖1所示，一種具有到位反饋功能的隔離型電動推桿控制方法和裝置，由控制模塊、隔離模塊、驅動模塊、電動推桿組成。

控制模塊提供驅動模塊和隔離模塊工作所需要的若干路隔離電源，同時發(fā)出電動推桿伸出或者是收回的控制信號，驅動模塊根據(jù)推桿控制信號和推桿停止信號的輸入情況，輸出驅動信號，控制電動推桿運動。電動推桿根據(jù)相應的驅動信號作伸出或者收回運動，在到達伸出或者收回極限行程時，發(fā)出伸出或者收回的初始到位信號。隔離模塊接收到電動推桿到位后發(fā)出的初始到位信號，并輸出經過隔離后的推桿停止信號和到位信號?？刂颇K接收到相應的到位信號后根據(jù)實際控制邏輯對電動推桿接下來的動作進行控制，實現(xiàn)自動控制。同時使用隔離電路消除電路中的信號干擾，提高控制系統(tǒng)的可靠程度。

如圖2所示，控制模塊由控制單元、電源隔離單元、輸入輸出單元組成?？刂茊卧獌葍Υ嬗锌刂七壿?，控制邏輯由相關程序語言實現(xiàn)，可以靈活調整?？刂茊卧軌驅⒖刂七壿嬣D化為初始的控制命令，輸入輸出單元將初始控制命令通過電平調整轉化為控制信號輸出，電源隔離單元提供若干路相互隔離的電源。同時，輸入輸出單元將接收到的若干個到位信號，通過電平調整后輸送給控制單元，參與邏輯控制。

如圖3所示，本發(fā)明中的電動推桿(1)，內部推桿(2)在通電時伸出或收回，執(zhí)行伸出或者收回動作由施加的電源的極性來決定。螺母(3)通過螺釘固定在推桿(2)上隨著推桿(2)的收回或者伸出而向左或者向右運動。收回微動開關(4)和伸出微動開關，分別安裝在推桿(2)運動的極限行程處。螺母(3)在伴隨著推桿(2)的伸出和收回左右運動時，能夠在極限行程處觸碰到收回微動開關(4)和伸出微動開關(5)。收回微動開關(4)和伸出微動開關(5)受到螺母(3)的擠壓，內部線路閉合，生成初始到位信號。

如圖4，隔離模塊的輸入端，即為收回微動開關(4)和伸出微動開關(5)的反饋線路。當伸出微動開關(5)閉合時，光電耦合器(10)的輸入端通過限流電阻(6)接入電源A，光電耦合器(10)內部導通，光電耦合器(10)的輸出端“伸出到位信號”為與電源C同電壓水平的高電平信號(有效狀態(tài))；同時，光電耦合器(11)的輸入端通過限流電阻(7)接入電源A，光電耦合器(11)內部導通，光電耦合器(11)的輸出端“停止伸出指令”為與接地B同電壓水平的低電平信號(有效狀態(tài))。當收回微動開關(4)閉合時，光電耦合器(12)的輸入端通過限流電阻(8)接入電源A，光電耦合器(12)內部導通，光電耦合器(12)的輸出端“收回到位信號”為與電源C同電壓水平的高電平信號(有效狀態(tài))；同時，光電耦合器(13)的輸入端通過限流電阻(9)接入電源A，光電耦合器(13)內部導通，光電耦合器(13)的輸出端“停止收回指令”為與接地B同電壓水平的低電平信號(有效狀態(tài))。由于電源A、電源B、電源C之間相互隔離，因此隔離模塊輸出的信號和指令與電動推桿的工作電源A之間也是相互隔離的，消除了電動推桿工作過程中引入的干擾。

如圖5所示，驅動模塊的主要作用是很據(jù)輸入信號產生相應的驅動信號，施加到電動推桿(1)的兩端，使推桿產生相應運動或者停止運動。限流電阻(26)和限流電阻(28)與限流電阻(27)和限流電阻(29)的大小比值小于1∶100?？刂颇K發(fā)出推桿伸出或者推桿收回的控制命令時，“推桿伸出命令”或“推桿收回命令”是為高電平。當控制模塊沒有發(fā)出控制指令時，“推桿伸出命令”和“推桿伸出命令”為低電平或者高阻態(tài)，此時二極管(22)工作在導通狀態(tài)，三極管(18)基極電壓為限流電阻(26)兩端的電壓接近于0，因此三極管(18)截止，繼電器(16)上沒有電流，電動推桿(1)未能接入供電回路，不工作。

當控制模塊發(fā)出“推桿伸出命令”、同時“停止伸出命令”無效即為高電平時，二極管(20)和二極管(22)兩端都是高電平，均工作在截止狀態(tài)。此時三極管(18)基極電壓為高電平，三極管(18)導通，繼電器(16)線圈得電，其觸點產生動作將電源A與電動推桿(1)正向接通，電動推桿(1)開始伸出。若此時“停止伸出命令”有效，即為低電平時，二極管(20)將導通，三極管(18)基極電壓約等于零，開始工作在截止狀態(tài)，繼電器(16)上電流消失，電動推桿(1)供電回路被切斷，停止伸出動作。

當控制模塊發(fā)出“推桿收回命令”、同時“停止收回命令”無效即為高電平時，二極管(21)和二極管(23)兩端都是高電平，均工作在截止狀態(tài)。此時三極管(19)基極電壓為高電平，三極管(19)導通，繼電器(17)線圈得電，其觸點產生動作將電源A與電動推桿(1)反向接通，電動推桿(1)開始收回。若此時“停止收回命令”有效，即為低電平時，二極管(21)將導通，三極管(19)基極電壓約等于零，開始工作在截止狀態(tài)，繼電器(17)上電流消失，電動推桿(1)供電回路被切斷，停止收回動作。

本實施例的工作過程如下：

實際工作時，控制模塊首先產生相互隔離的電源A、電源B、電源C供給驅動模塊和隔離模塊。

工況一：電動推桿(1)處于中間狀態(tài)，即沒有伸出到位或者收回到位。

當需要推桿伸出時，控制模塊發(fā)出推桿伸出命令，此時驅動模塊的輸入端“推桿伸出命令”為高電平，驅動模塊的另一個輸入端“停止伸出命令”也為高電平，二極管二極管(20)和二極管(22)截止，三極管(18)導通，繼電器(16)得電工作，電動推桿(1)正向接入電源A和接地A之間，推桿(2)開始伸出動作。當推桿(2)運動到極限位置時，螺母(3)開始擠壓伸出到位微動開關(5)，伸出到位微動開關(5)閉合，此時隔離模塊中的光電耦合器(10)和廣電耦合器(11)內部導通，輸出高電平的“伸出到位信號”反饋給控制模塊和低電平的“停止伸出指令”反饋給驅動模塊。驅動模塊的輸入端“停止伸出命令”變?yōu)榈碗娖胶?，二極管(20)導通，三極管(18)截止，繼電器(16)切斷電動推桿(1)的供電，推桿(2)停止伸出動作，控制模塊獲取到“伸出到位信號”。

當需要推桿收回時，控制模塊發(fā)出推桿收回命令，此時驅動模塊的輸入端“推桿收回命令”為高電平，驅動模塊的另一個輸入端“停止收回命令”也為高電平，二極管二極管(21)和二極管(23)截止，三極管(19)導通，繼電器(17)得電工作，電動推桿(1)反向接入電源A和接地A之間，推桿(2)開始伸出動作。當推桿(2)運動到極限位置時，螺母(3)開始擠壓伸出到位微動開關(4)，伸出到位微動開關(4)閉合，此時隔離模塊中的光電耦合器(12)和廣電耦合器(13)內部導通，輸出高電平的“收回到位信號”反饋給控制模塊和低電平的“停止收回指令”反饋給驅動模塊。驅動模塊的輸入端“停止收回命令”變?yōu)榈碗娖胶?，二極管(21)導通，三極管(19)截止，繼電器(17)切斷電動推桿(1)的供電，推桿(2)停止收回動作，控制模塊獲取到“收回到位信號”。

工況二：電動推桿(1)處于收回到位狀態(tài)，即收回的最大行程位置。

當需要推桿伸出時，工作過程與工況一中的工作過程一致。

當需要推桿收回時，由于收回到位微動開關(4)處于被擠壓狀態(tài)，上電瞬間控制模塊就能接收到隔離模塊返回來的收回到位信號、驅動模塊收到隔離模塊發(fā)出的停止收回信號，因此此時不再執(zhí)行推桿收回命令。

工況三：電動推桿(1)處于伸出到位狀態(tài)，即伸出的最大行程位置。

當需要推桿伸出時，由于收回到位微動開關(5)處于被擠壓狀態(tài)，上電瞬間控制模塊就能接收到隔離模塊返回來的伸出到位信號、驅動模塊收到隔離模塊發(fā)出的停止伸出信號，因此此時不再執(zhí)行推桿伸出命令。

當需要推桿收回時，工作過程與工況一中的收回工作過程一致。

以上所述為本發(fā)明的較佳實施例而已，但本發(fā)明不應該局限于該實施例和附圖所公開的內容。所以凡是不脫離本發(fā)明所公開的精神下完成的等效或修改，都落入本發(fā)明保護的范圍。