[发明专利]智能型电动执行机构

说明书

技术领域

本发明属于自动化仪器仪表领域，特别涉及一种智能型电动执行机构。

背景技术

执行机构是一种能提供直线或旋转运动的驱动装置，它利用某种驱动能源并在某种控制信号作用下工作。

随着工业自动化的不断发展，传统的手工机械调节方式在许多场合已不再适用，一种安全、稳定、可靠、界面友好、智能化的执行机构才能与自控系统相适应。目前常使用的执行机构按其动力源不同，可分为气动、液压和电动传动三种。

气压传动是指以压缩气体为工作介质传递动力的系统，其结构简单易于掌握，比电动和液动要经济实惠，但其也存在以下缺点：响应较慢，控制精度欠佳，抗偏离能力较差，这是因为气体的可压缩性，尤其是使用大的气动执行机构时，空气填满气缸和排空需要时间。在当今要求高控制精度的工业自动化中，已不能满足工厂需求。

液动执行机构常常应用在需要异常的抗偏离能力和高的推力以及快的形成速度的场合。因为液体的不可压缩性，液动执行器有着较优的抗偏离能力，液动执行机构运行平稳，传动无间隙，响应快，可在高速下启动、制动、换向，所以能实现高精度的控制。但是由于造价昂贵，体积庞大笨重，使用、拆装、维护及维修较为不便，而且受温度变化的影响大，不宜用于低温和高温的环境中，另外液压组件的加工和配合要求精度高，加工工艺困难，成本高，所以其使用范围受到了极大的限制。

电动传动采用的是无触点执行机构，主要产品是无触点的DKJ型角行程电动执行机构和DKZ型直行程电动执行机构两大类产品。此类电动执行机构存在以下几个缺点：显示的开启角度与阀门的实际位置不同步，经常出现明显的误差；电位器模拟信号进行信号传输，因此控制距离短、寿命短；设计繁琐复杂，零件极易损坏。

发明内容

针对现有电动执行机构存在的不足，本发明提供了一种智能型电动执行机构。

该机构包括功率单元、控制单元、阀位检测单元、继电器单元、人机交互单元和供电单元；

功率单元包括三相整流桥、逆变器、逆变器驱动电路、电机，电源滤波器和阻容滤波电路；

控制单元包括微控制器，光电隔离电路1，电机控制模块，IO接口模块、电流检测模块和温度保护电路；

IO接口模块包括模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块和CAN总线单元；

阀位检测单元包括单片机和霍尔传感器；

继电器单元包括继电器、场效应管和光电隔离电路2；

人机交互单元包括液晶屏、霍尔按键和红外线遥控模块；

供电单元由开关电源组成；

其中光电隔离电路1采用光电耦合器的型号为6N137；光电隔离电路2采用光电耦合器的型号为PC817；

电源滤波器输入端连接三相交流电，输出端连接三相整流桥的输入端，三相交流电经过电源滤波器隔离后送入三相整流桥，三相整流桥的输出端与阻容滤波电路的输入连接，经阻容滤波电路消除电源的纹波成分后，阻容滤波电路的输出与逆变器的输入连接。逆变器驱动模块的输入连接到逆变器模块的控制端，产生所需要的频率输送给电机；逆变器的输出端连接电流检测模块的输入端，电流检测模块的输出端连接电机；电流检测模块实时检测电机运行时的线电流，当电流达到保护限时立即关断，保护电机不被损坏；微控制器通过串口经过光电隔离电路1后与电机控制模块连接，电机控制模块与逆变器驱动电路连接，产生六路PWM波，送至逆变器驱动电路，从而控制电机运转，微控制器通过模拟量输入输出模块、数字量输入输出模块和CAN总线单元与远程控制端连接，温度保护电路由热敏电阻组成，热敏电阻埋入在逆变器和电机内部，通过单片机的AD端口检测热敏电阻两端电压判断逆变器和电机内部温度。当温度达到保护限时立即关断电路，保护设备不被损坏；霍尔传感器的输出端连接单片机的输入端，单片机的输出端连接微控制器的输入端，对阀门的开度进行实时检测，并通过串行通信接口将信息传递给微控制器，在系统掉电后仍能长时间检测并存储阀位信息；微控制器的输出端连接光电隔离电路2的输入端，光电隔离电路2的输出端连接场效应管的输入端，场效应管的输出端连接继电器的输入端；液晶屏、霍尔按键和红外线遥控模块均连接微控制器，为系统参数设定提供一个友好的界面。所述的供电单元为整个系统供电。

智能型电动执行机构通过减速箱连接在阀门上，用户可以通过面板上的按钮或红外线遥控对系统进行配置，通过CAN总线、4～20mA电流环对系统进行远程控制，实现远程精确调整阀门开度，方便集中管理。