专利名称：具有过载保护功能的智能电动执行机构的制作方法
技术领域：
本发明属于:oik仪表控制技术领域，实现一种具有过载保护功能的智能电动执行机 构。
背景fi^电动执行机构系列是一类终端控制仪表，广泛应用于大型化工、石油、冶金、电力
等行舰压力、流量、鹏进fiH周节。电动执行机构;iXikil程控制中的重要设备，它接顿自调 节器的模拟信号(一般是4 20mA电流信号)或上位机的数字信号，并将雜换为电动执行机构相应 的角位移鹏线位移输出，去驱动阀门、挡板等动作，以实m^各种过程参数的自动控制。但随着国 内工业自动feK平的日益提高，对电动执行机构駄性能的要求亦M越高，迫切需要新一代的 智能化电动执行机构来代替目前f顿的产品，以提高自动化禾號和妒效率。
发明内容l本发明的目的在于提高电动执行机构可靠性，实现电动执行机构的过载傲户功能， Ji^一种具有过载保护功能的智能电动执行机构。
本发明首先研究应用微t鹏制技术，f顿高速高性能駄式微控制器实现信号的高精度和快 速处理，设i愤载^^户功能的电动执行机构设计方案，禾佣LEM公司霍尔型电流传^t测电机 电流，采用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A及其外围电路，实现信号的高精 度和快速处理，实5鹏謝跌和期鹏制功能，更好i鹏高电动执行机构的智能化、微几^ZK平， 并能保证电动执行机构具有S^子的实时性、可靠性，使电动执行机构更好的适应现代工业的发展 要求。
本发明提供的具有过载保护功能的智能电动执行机构，包括-
电机电流检测电路用于检测电机电流，并将检测的电流信号处理后送入中央处理电路； 位置检测电路用于检测阀门所处开度位置，并将检测信号进行隔离、放大及滤波后送入中 央处理电路；
中央处理电路用于对电机电流检测电路和tia检测电路送入的采集数据謝话算处理，并
将处理结果的控制信号经光电隔离单元输送到电机驱动电路，实5，寸电机驱动电路的控制；
电机驱动电路用于接受中央处理电路输送的控制信号，进而控制电机的运转，头'现阀门的 开启駭闭；
通信接口电路与中央处理电路双向连接，并通體口和通讯电缆与上位机相连，向上位机 上传电机驱动电路状劍言息，便于上位鹏亍鹏。 其中
所述的电机电流检测电離括
1) 电流传自，采用LEM公司电流传ii^测电机电流，传SWf出穀级交流电流。
2) 电流-电压转换与滄波电路，采用桥式整流电路和采样电阻，将电流传麟输出的交流电 流信号转换为Efeffi信号，经 虑波4^^"波后^A^f[转换,。
3) 模数转换电路由Microchip公司的高性能数雜号控制器dsPIC6012A的12位内置A/D 转换模块构成。
J^fi兑的隨检测电鹏括
1) 體传麟采用高性能的导电塑料精密旋转电位器检测阀门所处开度隨。阀门开度
与反馈电位器的输出电压值有——对应线性，。
2) 信号调理电路对由{體传繊输入的腿信号进行隔离、放烛搶波M^駄A/D
转换电路。
3) A/D转换电路由Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A的12位A/D转 换模块构成。
上aym兑的中央处理电路选用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A作为控制 核心，对采集的繊进，鬼算处理，实现电机控制等工作。
上述所说的电机驱动电路由过零型固态继电器和固态继电器驱动电路组成，通过控制器 dsPIC6012A控制固态继电器导通和关断，实现电机的正反转控制。
本发明所说的具有过载保护功能的智能电动执行机构工作原理为控制单，电动执行机构 运行状态进行控制与监测。fflil定时采集M顿信接口获得阀位设定信息和当前阀位信息，同 时ffiil位置检测电路采集当前阀位信息，并输入到中央处理电路，中央处理电路利用给定信息和 当前阀位信息，控制电机启停fflii电机驱动电路动作，从而改变阀门丌度，直到二者达到死区要 求，停止电机驱动。同时在电机启动过程中舰电机电流检测电路检测电机是否过载或堵转，进 行相应做。
本发明的优点和积极鄉
1、 禾,高性能数字信号处理芯片实现电动执行机构的控制，很対號上提高控制的速度和精
度；
2、 电机启动过程中M电机电流检测电路检测电机是否过载或堵转，进行相应傲户，提高执 行机构智能餘平；
3、 降低因普通单片机处S^限制而弓胞的控制滞后和精度缺陷，^S^控制装置具有很好 的调节性能和可靠性；
4、 此发明硬件顿各简单、输出触mJt冲安全可靠、实时控制精度高,可较大提高装置的稳定性 和可靠性；5、齡电动执行机构设计細模谢七设计，本发明的电动执行机构实现了智能化功能，具有 广阔的市场自前景。
图1是具有过载保护功能的智能电动执行机构的《#结构示意图。 图2是电机电流检测电路结构示意图。 图3是^g检测顿各结构示意图。 图4是中央 处理电路结构示意图。 图5是电机驱动 结构示意图。
具体实船式
实施例l:
一种具有过载保护功能的智能电动执行机构(见图l)，，征在于它采用Microchip公司的 高性能数字信号控制器dsPIC6012A作为中央处理器，^h^置由电机电流检测超各、{體检测电 路、中央数据处理电路、电机驱动电路和通信接口电路会贼，其中，电机驱动电路中包含光电隔 离电路；所说的电机电流检测电路连接电流传繊，^ 俞出端连接中央,处理电路的A/D转换 模块的输入端，船兑的^g检测电路的输A^驢徵卜部电路的高性能的导电塑料精密旋转电位器， 其输出,接中央 处理电路的A/D转换模块的输入端，中央f[^处理电路的输出端连接包含 光电隔离电路的电机驱动电路，电机驱动电路的输出J驢敬零型固态继电器输A^。
i^0H兑的电机电流检测电斷见图2)由电流传繊、电流-电压转换与'搶波电路构成；电流-电压转换与滤波电路将电流传自输出的交流电流信号转换为电压信号，经搶波电路搶波后送入 模数转换电路，模数转换电路由MciDchip公司的数字信号控制器dsPIC6012A的12位内置A/D 转换模块构成。
i^^兑的I^S检测电斷见图3)由位置传離、信号调理电路和A/D转换电路构成；信号调 理电路将采集的fiS传^IM信号处理后送入丰纖转换电路，t徵转换电路由Microchip公司 的高性能数對言号控制器dsPIC6012A的12位内置A/D转换模i央构成。
Jli^;f说的中央i^处理电路包括(见图4): : dsPIC6012A芯片、晶振电路和复位电路、参考 电压源电路；戶満软件禾辨设定执行剝瞎制dsPIC6012A芯片对阀门位置检测、并发出相关控制 指令；晶振电路向dsPIC6012A芯片衝共时钟信号；复位电l^Mf共上电复位信号；参考电压源电路 衛共A/D转驗考电压。
J^F;H兑的dsPIC6012A芯片包含大容量快速闪存、多个32位定时器和SPI、 SCI、 CAN多 种接口，提供8路PWM控制脉冲信号;晶振电路由给dsPIC6012A芯片提供时钟信号的电容C3、 C4和晶振体U2构成。
Ji^^fi兑的电机驱动电路(见图5)由过零型固态继电器和固态继电器驱动电路乡賊，aa
控制器dsPIC6012A控制固态继电器导通和关断，实现电机的正反转的启动、换向、停止難制； 固态继电器驱动信号D1、 D2分别控制第一、第二固态继电器SSR1， SSR2，实现电机正反转控制； 控制器的输出RFO、 RF1控制伺服电机的正转、反转以及停止，进而控制实现阀门f體与给定阀位 值相等。
权利要求
1、一种具有过载保护功能的智能电动执行机构，其特征在于包括；电机电流检测电路用于检测电机电流，并将检测的电流信号处理后送入中央处理电路；位置检测电路用于检测阀门所处开度位置，并将检测信号进行隔离、放大及滤波后送入中央处理电路；中央处理电路用于对电机电流检测电路和位置检测电路送入的采集数据进行运算处理，并将处理结果的控制信号经光电隔离单元输送到电机驱动电路，实现对电机驱动电路的控制；电机驱动电路用于接受中央处理电路输送的控制信号，进而控制电机的运转，实现阀门的开启或关闭；通信接口电路与中央处理电路双向连接，并通过接口和通讯电缆与上位机相连，向上位机上传电机驱动电路状态信息，便于上位机进行监控。
2、 根据权利要求1阮述的智能电动执行机构，，征在于所述的电机电流检测电路由电流 传自、电流-电压转换与搶波电路、模数转换电路构成；电流-电压转换与搶波电路将电流传自 输出的交流电流信号转换为电压信号，经滤波电路滤波后送入模数转换电路，模数转换电路由 Microchip公司的数字信号控制器dsPIC6012A的12位内置A/D转换模块构成。
3、根据权利要求1所逸的智能电动执行机构，，征在于戶皿的^S检测电路由皿传感器、 信号调理电路和A/D转换电路构成；信号调理电路将采集的feg传l^电压信号处理后itA A/D 转换电路，A/D转换电路由Microchip公司的数^j言号控制器dsPIC6012A的12位内置A/D转换 模块构成。
4、 根据权利要求1所述的智能电动执行机构，其特征在于所述的中央处理电路包括 dsPIC6012A芯片、晶振电路和复位电路、参考电压源电路；所编软件程序设定执行条件控制 dsPIC6012A芯片对阀门位置检测、并发出相关控制指令；晶振秒各向dsPIC6012A芯片^f共时钟 信号；复位秒mf共上电复位信号；参考Ftiffi源电l^i^共A/D转旨考电压。
5、 根据权利要求1 0M的电机驱动电M括由固态继电器和固态继电器驱动Ffel Mai戎，完 成电机正反转的启动、换向、停止等控制；问态继屯器驱动信号D1、 D2分别控制第一、第二固态继 电器SSR1， SSR2，实现电机正反转控制；控制器的输出RFO、 RF1控制伺服电机的正转、反转以 及停止，进而控制实现阀门隨与给定阀位值相等。
全文摘要
一种具有过载保护功能的智能电动执行机构，提供电动执行机构电机过载保护功能。主要由电机电流检测电路、位置检测电路、中央处理电路、电机驱动电路等组成。利用LEM公司霍尔型电流传感器检测电机电流，采用Microchip公司的高性能数字信号控制器dsPIC6012A及其外围电路，实现信号的高精度和快速处理，实现过载保护和其他控制功能，更好地提高电动执行机构的智能化、微机化水平，并能保证电动执行机构具有较好的实时性、可靠性水平，使电动执行机构更好的适应现代工业的发展要求。
文档编号H02H7/085GK101183784SQ20071015025
公开日2008年5月21日 申请日期2007年11月21日 优先权日2007年11月21日
发明者岳有军, 王红君, 辉 赵 申请人:天津理工大学