專利名稱：基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電動執(zhí)行器技術(shù)，特別涉及一種基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置。 技術(shù)背景
電動執(zhí)行器是過程自動化鏈的重要組成部分，是工業(yè)過程控制系統(tǒng)中重要的終端設(shè)備, 其能源取用方便、安裝調(diào)試簡單，在電力、冶金、石油、礦山等工業(yè)部門得到廣泛的應(yīng)用。
常用的電動執(zhí)行器采用異步電機(jī)作為執(zhí)行器動力源，電機(jī)轉(zhuǎn)速不可調(diào)，無法實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確 定位，在一些精度要求高、穩(wěn)定性要求高的場合使用效果不佳，并且調(diào)節(jié)閥門開關(guān)速度時 需要更換傳動齒輪或減速箱，效率低下；電磁抱閘容易失靈，造成慣走、抱死；堵轉(zhuǎn)或過 載時，電機(jī)或分相電容易燒壞；無法與上位機(jī)進(jìn)行通訊連接，不能與其它儀表的狀態(tài)相互 通訊。隨著能源、化工、鋼鐵、運(yùn)輸和建筑等現(xiàn)代工業(yè)的高速發(fā)展，對電動執(zhí)行器的功能 和要求不斷提高，迫切需要智能化的新一代電動執(zhí)行器產(chǎn)品，以提高生產(chǎn)效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置，應(yīng)用開關(guān)磁 阻電機(jī)步進(jìn)傳動的動態(tài)定位技術(shù)，使用變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)作為電動執(zhí)行器的位置控 制執(zhí)行元件，為電動執(zhí)行器提供高精度的定位、快速控制模式，實(shí)現(xiàn)精確微調(diào)和定位；本 發(fā)明的電動執(zhí)行器各行程區(qū)間閥門開關(guān)速度可自行設(shè)定，無需更換減速箱便可以優(yōu)化閥門 調(diào)節(jié)功能，具備"柔性啟動"和"柔性制動"功能，最大程度的保護(hù)閥門。使用的開關(guān)磁 阻電機(jī)缺相、過載仍可運(yùn)行，不必校正相序。使用的集成芯片DSP實(shí)現(xiàn)了過流、過壓、過 溫等故障信號軟硬件分級多層次保護(hù)，實(shí)現(xiàn)了電流、轉(zhuǎn)矩雙重保護(hù)，保證輸出力矩不會超 過設(shè)定值，防止閥門卡死。
本發(fā)明提供的基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置主要包括變頻控制的開關(guān) 磁阻電機(jī)，執(zhí)行器控制器，執(zhí)行器位置傳感器，減速箱，電氣接線盒，手輪，蝸桿，輸出 力臂。所述的變頻控制開關(guān)磁阻電機(jī)是本發(fā)明電動執(zhí)行器的位置控制電機(jī)，通過變頻電壓 斬波方式調(diào)節(jié)電機(jī)各相繞組的電壓平均值，間接地限制和調(diào)節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)的繞組電流， 實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速運(yùn)行。
所述的基于變頻控制技術(shù)的電動執(zhí)行器裝置使用集成芯片DSP為內(nèi)核、SPM模塊為功 率變換單元、PROFIBUS總線為通訊介質(zhì)的電動執(zhí)行器整體控制結(jié)構(gòu)，形成集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)
化、模塊化、變頻控制為一體的智能電動執(zhí)行器。
所述的變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)軸與蝸桿同軸，電機(jī)軸與驅(qū)動軸套的星型齒輪相連， 經(jīng)過減速箱的渦輪蝸桿傳動減速，轉(zhuǎn)化為輸出力臂的直線位移。
所述的執(zhí)行器位置控制執(zhí)行元件每個歩進(jìn)角為15° ，通過電機(jī)軸傳動至減速箱，最 終實(shí)現(xiàn)輸出力臂的精確微調(diào)和定位。
所述的開關(guān)磁阻電機(jī)軸與執(zhí)行器的星型齒輪相連，經(jīng)過減速箱體，輸出力臂行程區(qū)間
3閥門開關(guān)速度在全行程開始的S1范圍內(nèi)以低轉(zhuǎn)速啟動，之后速度迅速上升到VI運(yùn)行，在全行程結(jié)束前的S2范圍內(nèi)減速，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐步減小直至閥門全關(guān)；低轉(zhuǎn)速行程范圍S1、S2可調(diào)，用戶設(shè)定速度VI可調(diào)，VI可以通過操作面板或者通過PROFIBUS設(shè)定；全行程時間20s-160s可調(diào)，優(yōu)化了閥門調(diào)節(jié)功能。
所述的變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)內(nèi)部有用于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測的光電位置傳感器，光電位置傳感器輸出的位置信號與控制器的位置信號輸入引腳(CAP/QEP)連接。
所述的基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的控制電路驅(qū)動控制系統(tǒng)包括數(shù)字控制芯片以及外設(shè)，總線通信模塊，功率變換模塊，外部輸入輸出單元，位置檢測、電流檢測單元，溫度電壓保護(hù)單元，數(shù)字電源、人機(jī)接口。
所述的執(zhí)行器控制器中封裝有控制電路板、功率電路板；控制電路板使用集成芯片DSP為內(nèi)核，DSP綜合處理來自上位機(jī)的命令信號、傳感器的輸出信號，通過控制PWM信號，來控制電機(jī)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定或可變速度到達(dá)某一位置，實(shí)現(xiàn)對閥門位置的控制；功率電路板為SPM變頻控制模塊，接收PWM信號，根據(jù)所給PWM信號向位置控制執(zhí)行元件開關(guān)磁阻電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。功率電路板輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號至控制電路板DSP位置信號輸入引腳(CAP/QEP)，電流檢測信號至AD7863，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換后輸入控制電路板DSP的數(shù)據(jù)總線，故障編碼輸出至控制電路板DSP的數(shù)據(jù)總線；控制電路板輸出PWM開關(guān)信號至功率電路板的CPLD,經(jīng)譯碼后傳送到功率模塊控制功率電路的開關(guān)閉合、執(zhí)行器運(yùn)行方向信號由DSP的I0PC6引腳輸出至功率電路板上的CPLD， CPLD (Complex ProgrammableLogic Device)使能信號由DSP輸出接至功率電路板上的CPLD。
所述的基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的控制器CPU的數(shù)據(jù)總線、地址總線信號，接入CPLD產(chǎn)生片選信號，輸出至PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)接口模塊，和PROFIBUS主站實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r通訊。
所述的電動執(zhí)行器的控制器通過CPLD譯碼，通過DSP的I/O空間進(jìn)行故障信號的讀??；故障信號輸入CPLD,經(jīng)過譯碼后接入CPU產(chǎn)生故障編碼，進(jìn)行故障代碼的識別和相應(yīng)的邏輯控制；故障信號包括電機(jī)過壓、欠壓，電機(jī)過流，電機(jī)過溫故障信號，SPM功率模塊的故障信號。
所述的電動執(zhí)行器的控制器使用COM 口與計算機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)的COM通訊接口經(jīng)過RS-232串行通訊接口連接至執(zhí)行器控制器的COM 口，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和電動執(zhí)行器的雙向數(shù)據(jù)通訊。
所述的執(zhí)行器位置傳感器安裝在電氣接線盒內(nèi)。
所述的控制器有本地操作面板，本地操作面板有液晶顯示器和操作按鈕，操作按鈕包括四個功能鍵上鍵、下鍵、萬能鍵、確定鍵，操作按鈕采用磁性非接觸性開關(guān)，功能鍵連接到DSP的串行通訊口， DSP通過串行通訊口査詢上述功能鍵的高低電平狀態(tài)。
所述的本地操作面板可以使用紅外遙控非接觸方式對控制器進(jìn)行控制。
所述的蝸桿的另一端安裝手輪。
由于采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器具有以下的有益效果采用開關(guān)磁阻電機(jī)作為電動執(zhí)行器的位置控制執(zhí)行元件，利用開關(guān)磁阻電機(jī)步進(jìn)傳動的動態(tài)定位技術(shù)，為執(zhí)行器提供高精度的定位、快速控制模式，使電動執(zhí)行器的定位精度達(dá)到1%;各行程區(qū)間閥門開關(guān)速度自行設(shè)定，無需通過更換執(zhí)行器減速箱，就可以實(shí)現(xiàn)全行程時間可調(diào)，優(yōu)化了閥門調(diào)節(jié)功能；利用開關(guān)磁阻電機(jī)的無級變頻調(diào)速特性，實(shí)現(xiàn)S9高頻次動作，最高頻率可達(dá)到6000次/小時。
本發(fā)明基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置采用靈活的磁性非接觸性開關(guān)，提高了系統(tǒng)的防護(hù)等級；紅外遙控器，無需打開執(zhí)行器蓋便可以實(shí)現(xiàn)無線連接，滿足全封閉的防爆要求；先進(jìn)的現(xiàn)場總線技術(shù)，是電動執(zhí)行器接入PR0FIBUS通信網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)化的智能電動執(zhí)行器，可靠性高，通信功能強(qiáng)，診斷保護(hù)功能完善。
本發(fā)明的基于變頻控制技術(shù)的電動執(zhí)行器裝置安裝靈活方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，可廣泛用于冶金、石油、電站、化工、輕紡等工業(yè)部門的生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)。


圖1是基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置外型結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的步進(jìn)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
圖3是電動執(zhí)行器整體控制結(jié)構(gòu)圖。
圖4是開關(guān)磁阻電機(jī)的截面圖。
圖5是開關(guān)磁阻電動機(jī)的功率變換電路。
圖6是PWM變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)繞組電流。
圖7是全行程區(qū)間閥門開關(guān)速度示意圖。
圖8是基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的驅(qū)動控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。圖9是PR0FIBUS通訊控制程序流程圖。圖IO是故障識別圖診斷過程圖。圖11是CPLD處理故障的控制程序流程圖。圖12是COM通訊的程序流程圖。圖13是紅外遙控單片機(jī)解碼的程序流程圖。圖14是操作按鈕的控制程序流程圖。
具體實(shí)施例方式
如圖1所示基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置結(jié)構(gòu)，1-變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)，2-減速箱，3-電氣接線盒，4-控制器，5-液晶顯示器，6-按鈕，7-手輪，8-蝸桿，9-輸出力臂。 ，
本發(fā)明提供的基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置主要包括變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)l,減速箱2，電氣接線盒3，執(zhí)行器控制器4，執(zhí)行器位置傳感器，手輪7,蝸桿8，輸出力臂9。
本發(fā)明的基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置的步進(jìn)傳動系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖如圖2所示，功率電路接受控制器發(fā)出的P詣信號，向開關(guān)磁阻電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量；控制器接收速度指令、速度反饋信號、電流傳感器和轉(zhuǎn)子光電位置傳感器的反饋信息，控制功率變換器中主開關(guān)IGBT的開合狀態(tài)，實(shí)現(xiàn)對開關(guān)磁阻電機(jī)1運(yùn)行狀態(tài)的控制。
基于變頻控制技術(shù)的電動執(zhí)行器裝置使用集成芯片DSP為內(nèi)核、SPM模塊為功率變換單元、PROFIBUS總線為通訊介質(zhì)的電動執(zhí)行器整體控制結(jié)構(gòu)，形成集數(shù)字化、網(wǎng)絡(luò)化、模塊化、變頻控制為一體的智能電動執(zhí)行器,整體控制結(jié)構(gòu)如圖3所示。
變頻控制開關(guān)磁阻電機(jī)1是本發(fā)明電動執(zhí)行器的位置控制電機(jī)，四相8/6極結(jié)構(gòu)的電機(jī)截面如圖4所示，由SPM模塊化的開關(guān)磁阻電機(jī)的功率電路(圖5所示)通過變頻電壓斬波方式調(diào)節(jié)電機(jī)各相繞組的電壓平均值，間接地限制和調(diào)節(jié)開關(guān)磁阻電機(jī)的繞組電流，如圖6所示，實(shí)現(xiàn)電機(jī)的無級調(diào)速運(yùn)行。電機(jī)每相繞組通電為30°機(jī)械角，從圖4所示的初始位置起，按照AD-AB-BC-CD的導(dǎo)通順序,在四相共6(T的周期中，每隔30°單相換相一次，電機(jī)步進(jìn)運(yùn)動每步為15° ，電機(jī)的步進(jìn)運(yùn)行通過電機(jī)軸，經(jīng)過減速箱2傳動后，實(shí)現(xiàn)輸出力臂9的精確微調(diào)。按照電機(jī)的工作轉(zhuǎn)速，電機(jī)步進(jìn)運(yùn)動每步15。需要0.6秒，可以實(shí)現(xiàn)6000次/小時的高頻開斷。
變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)軸與蝸桿8同軸，電機(jī)軸與驅(qū)動軸套的星型齒輪相連，經(jīng)過減速箱的渦輪蝸桿傳動減速，轉(zhuǎn)化為輸出力臂9的位移。
開關(guān)磁阻電機(jī)軸與執(zhí)行器的星型齒輪相連，經(jīng)過減速箱2，輸出力臂9行程區(qū)間閥門開關(guān)速度在全行程開始的S1范圍內(nèi)以低轉(zhuǎn)速啟動，之后速度迅速上升到Vl,在全行程結(jié)束前的S2范圍內(nèi)減速，電機(jī)轉(zhuǎn)速逐步減小直至閥門全關(guān)，如圖7所示；行程范圍S1、S2可調(diào)，速度V1可調(diào)，全行程時間20s-160s可調(diào)；行程范圍S1、 S2，速度V1可以通過操作面板的按鈕設(shè)定或紅外遙控設(shè)定，或者通過PROFIBUS總線通訊由上位機(jī)設(shè)定。
變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)1內(nèi)部有用于電機(jī)轉(zhuǎn)子位置檢測的光電位置傳感器，輸出的位置信號與控制器4中的DSP位置信號輸入引腳(CAP/QEP)連接，如圖8所示。
執(zhí)行器控制器4中封裝有控制電路板、功率電路板。控制電路板使用集成芯片DSP為內(nèi)核，綜合位置檢測器、電流檢測器提供的電機(jī)轉(zhuǎn)子位置，速度和電流等反饋信息，以及外部輸入的命令，然后通過分析處理，決定控制策略，向功率變換器發(fā)出一系列P謂開關(guān)信號，進(jìn)而控制開關(guān)磁阻電機(jī)運(yùn)行。功率電路板為SPM變頻控制模塊，接收PWM信號，根據(jù)所給PWM信號向位置控制執(zhí)行元件開關(guān)磁阻電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量。功率電路輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號，電流檢測信號，故障編碼至控制電路板電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號輸出至DSP位置信號輸入引腳(CAP/QEP),電流檢測信號輸出至AD7863經(jīng)轉(zhuǎn)換后，傳入DSP的數(shù)據(jù)總線，故障編碼傳輸至DSP的數(shù)據(jù)總線，如圖3所示；控制電路板輸出PWM開關(guān)信號、執(zhí)行器運(yùn)行方向信號和CPLD使能信號至功率電路板，PWM開關(guān)信號輸出至功率電路板上的CPLD，經(jīng)過其內(nèi)部譯碼后，傳送到功率模塊控制功率電路的開關(guān)閉合，執(zhí)行器運(yùn)行方向信號由DSP的I0PC6輸出到功率電路板上的CPLD，根據(jù)限位開關(guān)的狀態(tài)決定是否封鎖PWM開關(guān)信號，CPLD使能信號至功率電路板上的CPLD，如圖3所示。
功率模塊的功率變換電路如圖5所示，為SPM變頻控制模塊，接收控制器發(fā)出的PWM信號，根據(jù)所給PWM信號控制電路中IGBT開關(guān)的開合狀態(tài)，由此控制電機(jī)各相繞組的導(dǎo)通，向位置控制執(zhí)行元件開關(guān)磁阻電機(jī)提供運(yùn)轉(zhuǎn)所需的能量，來控制電機(jī)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)以一定或可變速度到達(dá)某一位置，實(shí)現(xiàn)對閥門位置的控制。
控制電路驅(qū)動控制系統(tǒng)組成如圖8所示數(shù)字控制芯片以及外設(shè)，總線通信模塊，功率變換模塊，外部輸入輸出單元，位置檢測、電流檢測單元，溫度電壓保護(hù)單元，數(shù)字電源、人機(jī)接口。采用交流電源220V接入電源逆變器，經(jīng)整流后的直流電壓為功率模塊提供電源；另 外，電源逆變器將產(chǎn)生開關(guān)電源給CPU部分供電。
開關(guān)量輸入和4-20mA的模擬輸入，為CPU提供開關(guān)、位置命令，根據(jù)控制策略CPU 控制電機(jī)的運(yùn)行情況；CPU通過位置檢測輸出力臂4位置，控制力臂4定位；開關(guān)量輸出 和4-20mA的模擬輸出，反饋給上位機(jī)。
基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置，其控制器CPU的數(shù)據(jù)總線、地址總線信號， 經(jīng)過CPLD,由其內(nèi)部的3/8譯碼器產(chǎn)生片選信號，輸出至PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)接口模塊，和 PROFIBUS主站實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r通訊，PROFIBUS通訊控制程序流程圖如圖9所示。
電動執(zhí)行器的控制器通過CPLD進(jìn)行數(shù)據(jù)鎖存、轉(zhuǎn)換譯碼，利用DSP的I/O空間進(jìn)行 故障信號的讀取，故障信號包括電機(jī)過壓、欠壓，電機(jī)過流，電機(jī)過溫故障信號，SPM功 率模塊的故障信號；故障信號輸入CPLD,經(jīng)過譯碼后接入CPU產(chǎn)生故障編碼，進(jìn)行故障 代碼的識別和相應(yīng)的邏輯控制，如圖10所示。
在電機(jī)的功率電路中使用分壓電阻，獲取直流母線電壓值，經(jīng)過與正常電壓范圍值 的比較，判斷繞組電壓是否過大，大于正常值范圍時輸出故障信號；電機(jī)繞組主回路串聯(lián) 霍爾電流傳感器，傳感器信號經(jīng)過A/D轉(zhuǎn)換，接入數(shù)據(jù)總線，由移植到DSP上的代碼實(shí) 現(xiàn)過流檢測，電流值大于正常值范圍時輸出故障信號；變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)l內(nèi)部有 過熱保護(hù)熱敏電阻，當(dāng)電阻值變化到電機(jī)可承受的最高溫度時的相應(yīng)值，輸出故障信號； SPM功率模塊內(nèi)含過電流、短路、過熱、驅(qū)動電源欠壓故障識別，發(fā)生故障時產(chǎn)生故障信 號。故障信號輸入CPLD，經(jīng)過譯碼后信號接入CPU產(chǎn)生故障編碼，進(jìn)行故障代碼的識別 和相應(yīng)的邏輯控制，CPLD處理故障的控制程序流程如圖ll所示。
電動執(zhí)行器的控制器使用COM 口與計算機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)的COM通訊接口經(jīng)過 RS-232串行通訊接口連接至執(zhí)行器控制器的COM 口，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和電動執(zhí)行器的雙向數(shù) 據(jù)通訊，COM通訊的控制程序流程如圖12所示。
執(zhí)行器位置傳感器安裝在電氣接線盒內(nèi)，即電動執(zhí)行器的輸出力臂9配的塑料電位 器，固定在電氣接線盒內(nèi)部，用于執(zhí)行器輸出力臂9的位置檢測。當(dāng)執(zhí)行器的輸出力臂9， 轉(zhuǎn)到設(shè)定輸出區(qū)域的兩個極限，力臂9壓下限位開關(guān)，CPU檢測到限位開關(guān)被壓下的信號， 給電機(jī)斷電，實(shí)現(xiàn)限位保護(hù)，防止閥門卡死。
本發(fā)明的智能電動執(zhí)行器裝置可以使用紅外遙控非接觸方式對控制器進(jìn)行控制，實(shí)現(xiàn) 對電機(jī)的運(yùn)行控制?？刂破?帶本地操作面板，本地操作面板上有液晶顯示器5和操作按 鈕6,并可以使用紅外遙控非接觸方式對控制器進(jìn)行控制。液晶顯示5經(jīng)過數(shù)據(jù)總線和I/O 擴(kuò)展實(shí)現(xiàn)其顯示功能，按鈕6連接到DSP的通用I/O 口 ，操作按鈕6按下或者控制器4接 收到紅外信號時，DSP執(zhí)行相應(yīng)的程序，信號經(jīng)過運(yùn)算處理后，由液晶顯示。
紅外信號由紅外發(fā)射器SC6121生成，TS0P1238紅外接收器接受信號后，將信號傳給 單片機(jī)89CT2051,經(jīng)過單片機(jī)的解碼(解碼程序流程如圖13所示)，輸出信號到DSP的串 行通訊口；操作按鈕6共包括四個功能鍵，分別為上鍵、下鍵、萬能鍵、確定鍵。功能 鍵按鈕采用磁性非接觸性開關(guān)。四個功能鍵連接到DSP的串行通訊口； DSP通過串行通訊 口査詢上述功能鍵的高低電平狀態(tài)，決定是否轉(zhuǎn)入相應(yīng)的功能子程序，流程圖如圖14所 示；操作按鈕6為磁性非接觸式開關(guān)，通過使用磁性非接觸式開關(guān)有利于提高系統(tǒng)的防護(hù) 等級。
開關(guān)磁阻電機(jī)軸與蝸桿8相連，蝸桿一端連接手輪7。
權(quán)利要求
1、一種基于變頻控制的智能電動執(zhí)行器裝置，特征在于其主要包括開關(guān)磁阻電機(jī)，執(zhí)行器控制器，執(zhí)行器位置傳感器，減速箱，電氣接線盒，手輪，蝸桿，輸出力臂；所述的開關(guān)磁阻電機(jī)是變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)，作為電動執(zhí)行器位置控制電機(jī)元件，實(shí)現(xiàn)電動執(zhí)行器的精確微調(diào)和定位；所述的控制器是用集成芯片DSP為內(nèi)核、SPM模塊為功率變換單元、PROFIBUS總線為通訊介質(zhì)，形成的電動執(zhí)行器整體控制結(jié)構(gòu)。
2、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的電動執(zhí)行器位置 控制電機(jī)每個步進(jìn)角為15° ，電機(jī)軸與執(zhí)行器的星型齒輪相連，經(jīng)過減速箱傳動，實(shí)現(xiàn)輸 出力臂的微調(diào)和精確定位。
3、 按照權(quán)利要求2所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的開關(guān)磁阻電機(jī)軸 與執(zhí)行器的星型齒輪相連，經(jīng)過減速箱體，輸出力臂行程區(qū)間閥門開關(guān)速度；低轉(zhuǎn)速行程 范圍S1、 S2可調(diào)，用戶設(shè)定速度V1可調(diào)，全行程時間20s-160s可調(diào)；低轉(zhuǎn)速行程范圍 Sl、 S2,用戶設(shè)定速度V1通過操作面板或者通過PR0FIBUS設(shè)定。
4、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的執(zhí)行器控制器包 括數(shù)字控制芯片以及外設(shè)，總線通信模塊，功率變換模塊，外部輸入輸出單元，位置檢 測、電流檢測單元，溫度電壓保護(hù)單元，數(shù)字電源和人機(jī)接口。
5、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的執(zhí)行器控制器中 封裝有控制電路板和功率電路板，功率電路板輸出電機(jī)的轉(zhuǎn)子位置信號接至控制電路板 DSP引腳，電流檢測信號接至AD7863，經(jīng)轉(zhuǎn)換后輸入控制電路板DSP的數(shù)據(jù)總線，故障編 碼輸出至控制電路板DSP的數(shù)據(jù)總線；控制電路板輸出PWM開關(guān)信號接至功率電路板的 CPLD，經(jīng)譯碼后接至功率模塊、執(zhí)行器運(yùn)行方向信號由DSP的I0PC6引腳輸出至功率電路 板上的CPLD, CPLD使能信號由DSP輸出接至功率電路板上的CPLD。
6、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的執(zhí)行器控制器CPU 的數(shù)據(jù)總線、地址總線信號，接入CPLD產(chǎn)生片選信號，輸出至PROFIBUS標(biāo)準(zhǔn)接口模塊， 和PROFIBUS主站實(shí)現(xiàn)雙向?qū)崟r通訊。
7、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的控制器是通過CPLD 譯碼，通過DSP的1/0空間進(jìn)行故障信號的讀取；故障信號輸入CPLD，經(jīng)過譯碼后接入 CPU產(chǎn)生故障編碼，進(jìn)行故障代碼的識別和相應(yīng)的邏輯控制；故障信號包括電機(jī)過壓、欠 壓，電機(jī)過流，電機(jī)過溫故障信號，SPM功率模塊的故障信號。
8、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的控制器是使用COM 口與計算機(jī)進(jìn)行通訊，上位機(jī)的COM通訊接口經(jīng)過RS-232串行通訊接口連接至執(zhí)行器控 制器的COM口，實(shí)現(xiàn)上位機(jī)和電動執(zhí)行器的雙向數(shù)據(jù)通訊。
9、 按照權(quán)利要求1所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的控制器設(shè)有本地 操作面板，本地操作面板有液晶顯示器和操作按鈕，操作按鈕包括四個功能鍵上鍵、下 鍵、萬能鍵、確定鍵；操作按鈕采用磁性非接觸性開關(guān)；功能鍵連接到DSP的串行通訊口， DSP通過串行通訊口査詢上述功能鍵的高低電平狀態(tài)。
10、 按照權(quán)利要求9所述的智能電動執(zhí)行器裝置，其特征在于所述的本地操作面板使 用紅外遙控非接觸方式對控制器進(jìn)行控制。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于變頻控制技術(shù)的智能電動執(zhí)行器裝置。它主要包括開關(guān)磁阻電機(jī)，執(zhí)行器控制器，執(zhí)行器位置傳感器，減速箱，電氣接線盒，手輪，蝸桿，輸出力臂；所述的開關(guān)磁阻電機(jī)是變頻控制的開關(guān)磁阻電機(jī)，作為電動執(zhí)行器位置控制電機(jī)元件，實(shí)現(xiàn)電動執(zhí)行器的精確微調(diào)和定位；所述的控制器是用集成芯片DSP為內(nèi)核、SPM模塊為功率變換單元、PROFIBUS總線為通訊介質(zhì)，形成的電動執(zhí)行器整體控制結(jié)構(gòu)。本發(fā)明安裝靈活方便，機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單，性能穩(wěn)定可靠，可廣泛用于冶金、石油、電站、化工、輕紡等工業(yè)部門的生產(chǎn)過程自動調(diào)節(jié)。
文檔編號H02K7/10GK101478197SQ20091006776
公開日2009年7月8日 申請日期2009年1月22日 優(yōu)先權(quán)日2009年1月22日
發(fā)明者林 何, 孫鶴旭, 潔 李, 濤 梁, 硯 董, 易 鄭 申請人:河北工業(yè)大學(xué)