[发明专利]一种阀门控制装置及其控制方法

权利要求书

1.一种阀门控制装置，其特征在于，包括主控PLC、固态继电器、电机、阀门执行器、增量编码器和人机交互模块；

所述主控PLC的控制信号输出端接固态继电器的输入电路；固态继电器的输出电路接入电源与电机的供电端之间，用于控制电机电源的通断以及电机的正反转；所述电机用于驱动阀门执行器；

所述增量编码器与阀门执行器转轴相连，用于把阀门执行器转轴上的旋转量转化成脉冲输出至主控PLC；

所述人机交互模块与主控PLC的输入端相连，用于输入控制指令，显示阀门状态；

所述阀门控制装置的控制过程为：

1)在首次送电时，标定阀门行程与力矩保护动作值；

通过标定阀门行程，设置两组位置信息：一组是阀门的正常位置信息，表示阀门的开或关到位信息；另外一组是阀门的极限位置信息，当阀门超出极限位置后，主控PLC将发出急停指令，断开电机电源，停止阀门动作；

2)通过增量编码器把阀门执行器轴上的旋转量转化成脉冲量输出至主控PLC；主控PLC将脉冲量转化成旋转数字量；通过计算旋转数字量信号的变化量，得到阀门动作的行程量，从而控制阀门动作的实际行程；

通过计算单位时间内的旋转数字量信号的变化量，得到电机的输出转速n，再根据电机的额定功率结合电机输出转动力矩公式，得到阀门动作过程中的实时电机输出转动力矩，根据实时电机输出转动力矩的大小值判断是否过力矩、堵转；

通过计算旋转数字量信号的变化值与控制指令，判断无指令有动作或有指令无动作故障信号；

通过计算旋转数字量信号变化方向与控制指令开关方向比较，判断是否相序接反；

3)当出现以下现象：增量编码器故障、无指令有动作、有指令无动作、阀门过力矩、阀门堵转、相序接反、阀门超出极限位置或超温时，主控PLC将发出急停指令，断开电机电源，停止阀门动作，并发综合故障报警指示。

2.根据权利要求1所述的阀门控制装置，其特征在于，所述固态继电器采用三相正反转固态继电器。

3.根据权利要求2所述的阀门控制装置，其特征在于，所述人机交互模块包括开关型或调节型切换开关、开关量输入模块、4-20mA模拟量输入模块、开关量输出模块和4-20mA模拟量输出模块；通过切换开关型或调节型切换开关的状态，实现阀门的开关型两位控制或调节型4-20mA连续控制。

4.根据权利要求1所述的阀门控制装置，其特征在于，所述主控PLC与通信模块相连。

5.根据权利要求1所述的阀门控制装置，其特征在于，所述增量编码器采用精度为每转1024-4096个以上的脉冲数的高速增量编码器。

6.根据权利要求1所述的阀门控制装置，其特征在于，所述主控PLC还与报警模块相连。

7.根据权利要求1所述的阀门控制装置，其特征在于，所述主控PLC采用西门子S7-200小型PLC。

8.一种阀门控制装置的控制方法，其特征在于，采用权利要求1～7中的阀门控制装置，进行以下控制：

1)在首次送电时，标定阀门行程与力矩保护动作值；

通过标定阀门行程，设置两组位置信息：一组是阀门的正常位置信息，表示阀门的开或关到位信息；另外一组是阀门的极限位置信息，当阀门超出极限位置后，主控PLC将发出急停指令，断开电机电源，停止阀门动作；

2)通过增量编码器把阀门执行器轴上的旋转量转化成脉冲量输出至主控PLC；主控PLC将脉冲量转化成旋转数字量；通过计算旋转数字量信号的变化量，得到阀门动作的行程量，从而控制阀门动作的实际行程；

通过计算单位时间内的旋转数字量信号的变化量，得到电机的输出转速n，再根据电机的额定功率结合电机输出转动力矩公式，得到阀门动作过程中的实时电机输出转动力矩，根据实时电机输出转动力矩的大小值判断是否过力矩、堵转；

通过计算旋转数字量信号的变化值与控制指令，判断无指令有动作或有指令无动作故障信号；

通过计算旋转数字量信号变化方向与控制指令开关方向比较，判断是否相序接反；

3)当出现以下现象：增量编码器故障、无指令有动作、有指令无动作、阀门过力矩、阀门堵转、相序接反、阀门超出极限位置或超温时，主控PLC将发出急停指令，断开电机电源，停止阀门动作，并发综合故障报警指示。