[发明专利]基于HART通讯的智能电动执行机构

说明书

技术领域

本发明属电动执行机构控制技术领域，具体涉及一种基于HART通讯的智能电动执行机构。

背景技术

电动执行机构是自动化领域三大主要仪表之一，广泛应用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。

由于HART协议具有兼容数字信号和模拟信号的特点，在不影响模拟信号控制的前提下可以进行数字通讯，具有现场和远程参数监控功能，在降低系统成本、提高控制精度和系统可靠性方面具有不可比拟的优势。随着现场总线技术在工业过程控制领域的应用，自动化系统的网络化、总线化是大趋势。

原有的智能电动执行机构通过4～20mA模拟信号控制，不能进行数字通讯，不能满足现代工业系统的要求。目前具有HART协议的智能仪表在国内市场上一直被国外公司的产品所垄断，由于其高昂的价格和技术的垄断，使国内企业的生产成本大大增加，降低了企业的竞争能力，因此研发具有自主知识产权的基于HART通讯的智能电动执行机构具有很大的现实意义。

发明内容

本发明的目的是：针对现有智能电动执行机构无法实现数字通讯的问题，提出一种基于HART通讯的智能电动执行机构，在智能电动执行机构基础上增加了数字通信功能，可使数字信号与模拟信号在互不干扰的情况下同时进行传送，实现双向通讯。

为达到上述目的，采用的技术方案是：一种基于HART通讯的智能电动执行机构，包括MCU控制单元、位置检测单元、驱动控制单元、HART通讯接口和供电电源电路，其特征在于：MCU控制单元包括微处理器和采样电路；HART通讯接口由MCU接口和变压器耦合接口构成；来自采样电路的信号与来自位置检测单元的模拟信号经过MCU控制单元进行比较运算，根据两者偏差输出控制信号到驱动控制单元驱动电机运动，阀杆的行程同时通过位置检测单元反馈到MCU控制单元形成闭环控制；外界数字信号通过HART调制解调器处理后通过HART通讯接口将信号送入MCU控制单元。

所述HART通讯接口发送的数据经运算放大器放大，再经过变压器耦合到4～20mA直流信号上送入MCU控制单元。

所述MCU控制单元与人机界面相连接，所述人机界面可设定参数输出至MCU控制单元，所述MCU控制单元输出状态值给人机界面显示。

所述电源电路由线性电源提供电源。

所述驱动控制单元通过固态继电器来驱动电机运动。

本发明的有益效果在于：本发明基于HART协议的智能电动执行机构，首先，原有的电缆布置和控制策略可继续发挥作用；其次，可使数字信号与模拟信号在互不干扰的情况下同时进行传送，实现双向通讯，可选择地实现组态、调试、诊断和数据管理等功能，便于安装、调校、维护以及控制，从而节省了大量费用，此外，定位器的数字通讯能以极快的速度提供大量的信息，这对于系统发生故障时的快速诊断十分重要，并可通过对过程数据的比较和评估，方便而迅捷地确定故障位置及原因，并提出修复方案，大大增强了基于HART协议的智能电动执行机构在控制领域中的作用。

附图说明

以下说明书附图和实施例对本发明作进一步说明。

图1为本发明原理框图；

图2为基于HART通讯接口的智能电动执行机构通讯接口连接图。

具体实施方式

由图1本发明原理框图和图2通讯接口连接图可见，一种基于HART通讯的智能电动执行机构，包括MCU控制单元7、位置检测单元2、驱动控制单元6和HART通讯接口4、MCU控制单元7和电机8的供电电源电路9，其特征在于：MCU控制单元7包括微处理器和采样电路5；HART通讯接口4由MCU接口和变压器耦合接口构成；来自采样电路5的信号与来自位置检测单元2的模拟信号经过MCU控制单元7进行比较运算，根据两者偏差输出控制信号到驱动控制单元6驱动电机8运动，阀杆的行程同时通过位置检测单元2反馈到MCU控制单元7形成闭环控制；外界数字信号通过HART调制解调器处理后通过HART通讯接口4将信号送入MCU控制单元7。

所述HART通讯接口4发送的数据经运算放大器放大，再经过变压器耦合到4～20mA直流信号上送入MCU控制单元7。

所述MCU控制单元7还与人机界面相接，人机界面3可设定参数输出至MCU控制单元7，MCU控制单元7输出状态值由人机界面3显示。

所述电源电路9由线性电源提供电源。

所述驱动控制单元6通过打开固态继电器来驱动电机8运动。