专利名称：一种电动执行器脉冲控制方法
技术领域：
本发明涉及一种脉冲控制方法，特别是涉及一种电动执行器脉冲控制方法。
背景技术：
DKJ型电动执行器是DDZ型电动单元组合仪表中的执行单元，它接受上 位仪表的控制信号，自动地操纵执行机构完成诸如风门、挡板、水门、阀门等 设备的位置控制。如图4所示，DKJ型电动执行器由伺服放大器1、伺服电机 2、减速器3和位置发送器4组成。当需要改变阀门的开度时，上位控制器发 出阀位控制指令(通常为4 20mA电流信号)给伺服放大器l，即伺服放大 器1的正向输入端有信号输入，此信号与极性相反的由位置发送器4测量的阀 位的位置反馈信号进行比较，比较后的偏差信号经过伺服放大器1放大，使伺 服放大器l的功率级有足够的功率输出，以220V交流电的形式驱动两相伺服 电机2正转或反转，伺服电机2的输出扭矩经减速器3转变成低速大力矩输出， 以带动负载(阀门)转动。减速器3输出轴的转动方向总是朝着减少输入信号 与位置反馈信号的偏差方向转动。当偏差信号为零时(小于伺服放大器1的死 区)，即阀位的位置反馈信号等于阀位控制信号时，伺服放大器l无输出，伺 服电机2的正转或反转控制信号消失，此时减速器3输出轴与负载(阀门)就 停在与阀位控制信号相对应的位置上，完成一次调节，阀位控制信号不断的变 化，执行机构也就不断的跟随调整。
伺服放大器1及位置发送器4是DKJ型电动执行器的核心部件，它直接 关系到电动执行器工作的可靠性。但是，现在的伺服放大器1和位置发送器4 可靠性很差，零点漂移严重，运行不稳定，经常故障，正常工作时间一般不超 过半年，有的使用不到一个月就坏了。另外，现场经常出现阀门、风门等设备 卡塞现象，这时的阀位的位置反馈信号与阀位控制指令存在偏差，伺服放大器 1始终输出220V交流电驱动伺服电机2，而伺服电机2因阀门卡塞被堵转， 很容易过流被烧毁。近年来，传统的DDZ型电动单元组合仪表控制系统相继改为DCS (Distributed Control System,分布式控制系统)，电动执行器的不可靠问题更 为突出，成为DCS改造的最大障碍。为解决此类问题，许多企业不得不淘汰 该类执行器，高价购买集伺放于一体的进口 "电动头"执行器。"电动头"执 行器的价格是电动执行器的3倍以上，维修周期长，维修费用高。随着DCS 的质量提高和普及应用，DCS的价格在不断下降，进口 "电动头"执行器的 价格在整个控制系统中所占的比重越来越大，甚至超过DCS,给企业造成很 大的经济负担。因此，迫切需要研发新技术，将原来的电动执行器加以利用， 节省投资。
发明内容
本发明的目的是克服电动执行器性能不可靠的问题，提供一种软伺服代替 电动执行器的伺服放大器和位置发送器，设计一种电动执行器脉冲控制方法。
本发明基于的装置由DCS的控制器、伺服电机、减速器和位置发送器组 成，阀门预备达到的开度值与位置发送器反馈的阔门真实开度值的偏差量经 DCS的控制器调整输出位置增量控制伺服电机正转或反转，伺服电机带动减 速器转动到相应角度位置，
每个采样周期内调整阀门开度包括以下步骤
步骤a: DCS的控制器接收采样周期内计算的阀门开度控制增量du; 步骤b:计算减速器输出量du—out， du_out=du—out+du，减速器输出量 du—out等于前一个采样周期传递过来的结果加上本次采样周期内计算的阀门
开度控制增量du;
步骤c:判断减速器输出量d、out是否满足条件ldu—out|>SC，其中SC为
电动执行器的死区；
判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期内不调整开度， 减速器无输出；
步骤d:判断减速器输出量di^out是否满足条件du—out>0，
判断结果为是，执行步骤e;判断结果为否，执行步骤f;
步骤e:判断卡塞标志flag_ks是否满足条件flag—ks>0，
判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器无输出；判断结果为否，执行步骤g;
步骤f:判断卡塞标志flag—ks是否满足条件flag—ks<0,
判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器无输出；判断结果为
否，执行步骤h;
步骤g:输出宽度为At，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机，控制伺服 电机正转，脉冲宽度At- (|du—out|/100) XT—all,其中T—all为减速器全程时 间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间；
步骤h:输出宽度为At，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机，控制伺服 电机反转，脉冲宽度At- (|du_out|/100) XT—all,其中T一all为减速器全程时 间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间；
步骤i:判断阀门是否卡塞；
判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期调整完毕； 步骤j:上位机DCS报警输出给操作员站进行相应处理，并设置减速器输 出量du—out=0，
步骤k:是否接到DCS确认处理完毕指令，
判断结果为是，执行步骤/，判断结果为否，结束本次调整，
步骤/:设置卡塞标志flag—ks=0，
本次采样周期结束。
本发明的优点是
1、 摒弃了不稳定的伺服放大器，显著提高了电动执行器工作的稳定性和
可靠性；
2、 杜绝了因阀门、风门等设备卡塞而导致电动执行器的伺服电机烧毁的 情况；
3、 节省了大量投资。
图1是本发明方法的流程图，图2是实施方式二的流程图，图3是本发明 基于的装置结构示意图，图4是背景技术中电动执行器的结构示意图。
具体实施例方式
具体实施方式
一下面结合图l、图3说明本实施方式，本实施方式基于的装置由DCS的控制器5、伺服电机2、减速器3和位置发送器4组成，阀门 预备达到的开度值与位置发送器4反馈的阔门真实开度值的偏差量经DCS的 控制器5调整输出位置增量控制伺服电机2正转或反转，伺服电机2带动减速 器3转动到相应角度位置，每个采样周期内调整阀门开度包括以下步骤-步骤a: DCS的控制器5接收采样周期内计算的阀门开度控制增量du; 步骤b:计算减速器3输出量du—out, du_out=du_out+du，减速器3输出 量du—out等于前一个采样周期传递过来的结果加上本次采样周期内计算的阀门开度控制增量du;步骤c:判断减速器3输出量du_out是否满足条件ldu—out|>SC，其中SC为电动执行器的死区；电动执行器的死区SC —般在1-1.5开度之间。判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期内不调整开度，减速器3无输出；步骤d:判断减速器3输出量du—out是否满足条件du_out>0,判断结果为是，执行步骤e;判断结果为否，执行步骤f;步骤e:判断卡塞标志flag—ks是否满足条件flag—ks>0,卡塞标志flag一ks有三种状态，flag—ks =0说明阀门无卡塞，flag_ks=+l说明阀门正向卡塞，flag_ks=-l说明阀门反向卡塞。 .判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器3无输出；判断结果为否，执行步骤g;步骤f:判断卡塞标志flag_ks是否满足条件flag—ks<0,判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器3无输出；判断结果为否，执行步骤h;步骤g:输出宽度为At，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机2，控制伺 服电机2正转，脉冲宽度At- (|du—out|/100) XT_all，其中T—all为减速器3 全程时间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间，减速器3运行全程的 机械角度范围为0° 90。，用开度表示，则对应数值为开度0 满度100;步骤h:输出宽度为At，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机2，控制伺服电机2反转，脉冲宽度At二 (|du—out|/100) XT—all，其中T_all为减速器3 全程时间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间； 步骤i:判断阀门是否卡塞；判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期调整完毕； 步骤j:上位机DCS报警输出给操作员站进行相应处理，并设置减速器3 输出量du—out=0，步骤k:是否接到DCS确认处理完毕指令，判断结果为是，执行步骤/，判断结果为否，结束本次调整，步骤/:设置卡塞标志flag—ks=0，操作员进行了相应的故障处理并解决了故障后，会下达一个确认处理完毕 的指令，如果接到这个指令，意味着阀门卡塞问题已经解决，则将卡塞标志 flag一ks清零。本次采样周期结束。需要调整的阀门的开度增量du不会一次加载给电动执行器，而是分步经 历几个采样周期来完成，分成几段取决于步长，所述步长由程序来设定， 一般 情况下，如果是PID控制，则步长《4;若是Fuzzy控制(模糊控制)，步长 <10，这样设置不会出现第一个脉冲发出后，电动执行器还没执行结束，下一 个采样周期又发另一个脉冲的现象。本发明的电动执行器脉冲控制方法与 DCS的控制程序配合使用，达到了很好的控制效果。因为需要调整的阀门的开度增量du按照DCS程序设定的步长分成若干 段，每个采样周期内计算的阀门开度控制增量du有可能小于死区SC，这样需 要将本次采样周期的减速器3输出量du一out累积到下一个采样周期中， 一旦 采样周期的减速器3输出量du—out的绝对值超过死区SC即可进行下一步。在给伺服电机2输出脉冲之前先判断卡塞标志flag一ks的状态，减速器3 输出量du—out>0，说明程序下达指令让减速器3带动阀门正向旋转，这时需 要判断阀门是否处于正向卡塞状态，如果阀门处于正向卡塞状态，则不能再给 伺服电机2输出正向的脉冲，否则伺服电机2会因过流而烧毁。减速器3输出量du_out<0，说明程序下达指令让减速器3带动阀门反向 旋转，这时需要判断阀门是否处于反向卡塞状态，如果阔门处于反向卡塞状态，则不能再给伺服电机2输出反向的脉冲，否则伺服电机2会因过流而烧毁。 本发明此步骤的设计克服了传统电动执行器在阀门卡塞时由于阀位反馈信号与阀位控制信号长时间存在偏差，致使伺服放大器1始终输出220V交流电驱动伺服电机2,而导致伺服电机2过流烧毁的问题。
具体实施方式
二下面结合图2说明本实施方式，本实施方式与实施方式一的不同之处在于，步骤i判断阀门是否卡塞的方法包括以下几个步骤步骤i-l:延时2叫Atl，计算阀位变化量AFW-FW-FW一1，其中FW为本次测量的阀位量，FW—1为上次测量的阀位量，延时一段时间的目的是考虑到减速器3执行程序下达的旋转命令要达到预定的目标需要一定的时间，如果不延时立刻测量，测到的阀位信号是不准确的，但是又不能延时太长，如延时超过了采样周期则会跳到下一个采样周期，使程序发生混乱，采样周期的长短由程序自行定义。步骤i-2:判断阀位变化量八FW是否满足条件IAFWI〉0.5ldu—out|, 判断结果为是，结束本次调整，判断结果为否，执行步骤f-3， 如果IAFWIX).5ldu—out|，我们认为阀位有变化，阀门没有卡塞； 步骤i-3:判断减速器3输出量du—out是否满足条件ldi^outl〉SC， 判断结果为是，执行步骤f-4，判断结果为否，执行步骤f-5， 步骤i-4:设置卡塞标志flag—ks=+l ，正转卡塞， 步骤i-5:设置卡塞标志flag—ks=-l，反转卡塞。如果IAFWl〈0.5ldu—out|，判定阀位无变化，阀门处于卡塞状态，这时需判 断阀门是正向卡塞还是反向卡塞，如菊du—out|>SC，判定是阀门正向卡塞，并 设置卡塞标志flag—ks=+l，如果ldu—out|<SC，判定是阀门反向卡塞，并设置卡 塞标志flag_ks=-l ，卡塞标志flag—ks置位的功能是供后续的程序运行时使用。其它与实施方式一相同。
权利要求
1、一种电动执行器脉冲控制方法，它所基于的装置由DCS的控制器(5)、伺服电机(2)、减速器(3)和位置发送器(4)组成，阀门预备达到的开度值与位置发送器(4)反馈的阀门真实开度值的偏差量经DCS的控制器(5)计算后得到控制阀门位置的输出增量，控制伺服电机(2)正转或反转，伺服电机(2)带动减速器(3)转动到相应角度位置，其特征在于每个采样周期内调整阀门开度包括以下步骤步骤aDCS的控制器(5)接收采样周期内计算的阀门开度控制增量du；步骤b计算减速器(3)输出量du_out，du_out＝du_out+du，减速器(3)输出量du_out等于前一个采样周期传递过来的结果加上本次采样周期内计算的阀门开度控制增量du；步骤c判断减速器(3)输出量du_out是否满足条件|du_out|＞SC，其中SC为电动执行器的死区；判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期内不调整开度，减速器(3)无输出；步骤d判断减速器(3)输出量du_out是否满足条件du_out＞0，判断结果为是，执行步骤e；判断结果为否，执行步骤f；步骤e判断卡塞标志flag_ks是否满足条件flag_ks＞0，判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器(3)无输出；判断结果为否，执行步骤g；步骤f判断卡塞标志flag_ks是否满足条件flag_ks＜0，判断结果为是，本次采样周期内不调整开度，减速器(3)无输出；判断结果为否，执行步骤h；步骤g输出宽度为Δt，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机(2)，控制伺服电机(2)正转，脉冲宽度Δt＝(|du_out|/100)×T_all，其中T_all为减速器(3)全程时间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间；步骤h输出宽度为Δt，幅值为220V的脉冲电压给伺服电机(2)，控制伺服电机(2)反转，脉冲宽度Δt＝(|du_out|/100)×T_all，其中T_all为减速器(3)全程时间，即从开度0连续开到满度100时所需的时间；步骤i判断阀门是否卡塞；判断结果为是，执行下一步；判断结果为否，本次采样周期调整完毕；步骤j上位机DCS报警输出给操作员站进行相应处理，并设置减速器(3)输出量du_out＝0，步骤k是否接到DCS确认处理完毕指令，判断结果为是，执行步骤l，判断结果为否，结束本次调整，步骤l设置卡塞标志flag_ks＝0，本次采样周期结束。
2、根据权利要求1所述的一种电动执行器脉冲控制方法，其特征在于步骤i判断阀门是否卡塞的方法包括以下几个步骤-步骤i-l:延时2xl厶tl，计算阀位变化量AFW-FW-FW一1，其中FW为本次位置发送器(4)测量的阀位量，FW_1为上次位置发送器(4)测量的阀位量， 步骤i-2:判断阀位变化量AFW是否满足条件IAFWIX).5ldu—out|, 判断结果为是，结束本次调整，判断结果为否，执行步骤f-3， 步骤i-3:判断减速器(3)输出量du—out是否满足条件ldu—out|>SC， 判断结果为是，执行步骤f-4，判断结果为否，执行步骤f-5， 步骤i-4:设置卡塞标志33§_1 =+1，正转卡塞， 步骤i-5:设置卡塞标志flag一ks^ 1,反转卡塞。
全文摘要
一种电动执行器脉冲控制方法，涉及一种脉冲控制方法。它为了克服电动执行器性能不可靠的问题。本发明按采样周期方式调整开度，包括a接收du；b计算减速器输出量du_out＝du_out+du；c|du_out|＞SC？是，不调整；否，执行下一步；dflag_ks＝0？是，执行下一步；否，不调整；e输出宽度为Δt的脉冲给伺服电机，控制其正转或反转；f判断阀门是否卡塞；是，执行下一步；否，调整完毕；步骤g报警并处理，du_out＝0，h确认处理完毕指令？是，执行步骤i，否，结束本次调整；iflag_ks＝0。提高了电动执行器的稳定性和可靠性，杜绝了因阀门卡塞而致伺服电机烧毁。
文档编号F16K31/04GK101329563SQ20081013680
公开日2008年12月24日 申请日期2008年7月28日 优先权日2008年7月28日
发明者柴庆宣 申请人:柴庆宣