一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种气动执行机构用控制系统，具体地说是一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统。

背景技术：

目前，传统阀门气动控制系统是由多个控制附件通过金属管件的逻辑连接而成，如图6所示，气源5'通过过滤减压阀6'，气源5'提供的气体其中一路通到两位三通电磁阀32'，两位三通电磁阀32'通过控制室7'提供电源来控制下端连接的两位三通气控阀33'的开关量位置，从而控制活塞缸1'上下腔气体流入的通断；气源5'提供的气体另一路通到定位器4'，控制室7'提供给定位器4'电源与模拟量信号，定位器4'通过反馈杆的机械位置反馈信号与输入信号的比较，来实现两个输出端通气，进一步控制三位五通气控阀31'来实现阀门的开关与调节。

传统阀门气动控制系统包含有过滤减压阀6'、定位器4'、中级放大器或两位三通电磁阀32'、两位三通气控阀33'、三位五通气控阀31'等附件，并通过金属管将附件做成逻辑连接，结构复杂且漏气点多。

传统阀门气动控制系统中的定位器4'的采用弹簧作为主要的反馈，并仅能输出微量的气信号，所以他需要搭载两位三通电磁阀32'或中继放大器对气缸进行间接控制，这会影响到系统响应时间

传统阀门气动控制系统控制阀门定位时，因为两位三通电磁阀32'或中级放大器都是开关量的控制，需要往复通断调节才能定位，所以特性曲线会出现震荡。

技术实现要素：

根据上述提出的技术问题，而提供一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统。本实用新型采用的技术手段如下：

一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统，包括活塞缸、与所述活塞缸相配合的活塞及活塞杆、设置在所述活塞缸顶部的位移传感器、集成阀组、控制器；

所述活塞缸的底部设有底部进气口，所述活塞缸的顶部设有顶部进气口；

所述集成阀组包括三位五通控制阀；

所述三位五通控制阀包括三位五通控制阀阀体、步进电机、设置在所述三位五通控制阀阀体内的三位五通控制阀阀芯、霍尔编码器；所述步进电机的输出轴与所述三位五通控制阀阀芯连接，且所述步进电机的输出轴的轴线与所述三位五通控制阀阀芯的轴线重合，所述霍尔编码器与所述三位五通控制阀阀芯连接；

所述集成阀组还包括设置在所述三位五通控制阀阀体上的两位三通电磁阀、设置在所述三位五通控制阀阀体上方的两位三通气控阀Ⅰ、设置在所述三位五通控制阀阀体上的两位三通气控阀Ⅱ；

气源通过管路与过滤减压阀的进气口连通，所述过滤减压阀的出气口通过管路分别与所述两位三通电磁阀的总进气口P连接、与所述三位五通控制阀的总进气口P连接；

所述两位三通电磁阀的控制出气口A通过管路分别与所述两位三通气控阀Ⅰ的控制端连接、与所述两位三通气控阀Ⅱ的控制端连接；

所述三位五通控制阀的控制出气口B通过管路与所述两位三通气控阀Ⅰ的总进气口P连接，所述三位五通控制阀的控制出气口A通过管路与所述两位三通气控阀Ⅱ的总进气口P连接；

所述两位三通气控阀Ⅰ的控制出气口A通过管路与所述顶部进气口连通，所述两位三通气控阀Ⅱ的控制出气口A通过管路与所述底部进气口连通

所述集成阀组还包括设置在所述三位五通控制阀阀体上并检测将所述过滤减压阀出气口与所述三位五通控制阀的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅰ、设置在所述三位五通控制阀阀体上并检测将所三位五通控制阀的控制出气口B与所述两位三通气控阀Ⅰ的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅱ、设置在所述三位五通控制阀阀体上并检测将所述三位五通控制阀的控制出气口A与所述两位三通气控阀Ⅱ的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅲ；

所述控制器与所述三位五通控制阀阀体固定连接，且所述控制器分别与所述两位三通电磁阀电连接、与所述压力传感器Ⅰ电连接、与所述压力传感器Ⅱ电连接、与所述压力传感器Ⅲ电连接、与所述位移传感器电连接、与所述步进电机电连接、与所述霍尔编码器电连接。

所述三位五通控制阀还包括设置在所述三位五通控制阀阀块上的两个消声器。

所述步进电机具有输出端的一侧设置在电机座内，且所述电机座与所述三位五通控制阀阀体固定连接，所述步进电机远离输出端的一侧设置在电机保护罩内，且所述电机保护罩与所述电机座固定连接。

所述霍尔编码器设置在所述电机座内，且所述电机座在所述霍尔编码器所在处设有编码器保护罩。

所述步进电机设置在电机保护罩内。所述控制器根据阀门的智能化发展趋势，在设计上应用了高效能智能单片机控制系统，控制器内置人机对话功能，且所述控制器配有大屏显示功能、非侵入式设计、具有诊断功能和红外遥控功能。

控制所述控制器的控制室7与所述控制器4电连接。

使用状态下：气源提供的气体通过过滤减压阀后，气源提供的气体有两条支路：

第一条支路为小管径少量气体走向支路：少量气体通过所述控制器控制的所述两位三通电磁阀后又分别走向两位三通气控阀Ⅰ的控制端和两位三通气控阀Ⅱ的控制端；

第二条支路为大管径大量气体走向支路：气体通过管路a与所述三位五通控制阀的总进气口P连接，所述三位五通控制阀的控制出气口B通过管路b与所述两位三通气控阀Ⅰ的总进气口P连接，所述三位五通控制阀的控制出气口A通过管路c与所述两位三通气控阀Ⅱ的总进气口P连接，所述两位三通气控阀Ⅰ的控制出气口A与所述顶部进气口连通，所述两位三通气控阀Ⅱ的控制出气口A与所述底部进气口连通；

所述三位五通控制阀上分别设有检测管路a中气体压力的压力传感器Ⅰ、检测管路b中气体压力的压力传感器Ⅱ和检测管路c中气体压力的压力传感器Ⅲ，且压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ分别将检测的数据反馈给所述控制器。

当有电时，所述两位三通电磁阀时刻保持所述两位三通电磁阀的总进气口P与所述两位三通电磁阀的控制出气口A处于连通状态，少量气体分别进入所述两位三通气控阀Ⅰ的控制端和所述两位三通气控阀Ⅱ的控制端，使所述两位三通气控阀Ⅰ时刻保持所述两位三通气控阀Ⅰ的总进气口P与所述两位三通气控阀Ⅰ的控制出气口A连通，所述两位三通气控阀Ⅱ时刻保持所述两位三通气控阀Ⅱ的总进气口P与所述两位三通气控阀Ⅱ的控制出气口A连通；当所述一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统不工作状态时，所述三位五通控制阀的总进气口P、所述三位五通控制阀的控制出气口A、所述三位五通控制阀的控制出气口B、三位五通控制阀的排气口R、三位五通控制阀的排气口S均处于不连通状态。当想使所述活塞杆向下运动时，所述控制器控制所述步进电机运动，且在所述步进电机运动时所述霍尔编码器实时检测所述三位五通控制阀阀芯的运动情况，并将检测到的信息反馈给所述控制器，所述步进电机驱动所述三位五通控制阀阀芯运动，进而使所述三位五通控制阀的总进气口P与所述三位五通控制阀的控制出气口B连通，同时使所述三位五通控制阀的控制出气口A与所述三位五通控制阀的排气口R连通，大量气体经过所述二位三通气控阀Ⅰ、所述顶部进气口进入所述活塞上方，同时活塞下方的气体依次经过所述二位三通气控阀Ⅱ、所述三位五通控制阀的控制出气口A、所述三位五通控制阀的排气口R排至大气中，所述活塞在气体压力的作用下向下运动，并且在运动的同时所述位移传感器检测位移信号，并将位移信号传送至所述控制器。在大量气体流通的同时所述压力传感器Ⅰ、压力传感器Ⅱ、压力传感器Ⅲ时刻检测管路a、管路b、管路c中的压力，并将数据反馈至所述控制器。当想使所述活塞杆向上运动时，所述控制器控制所述步进电机运动进而使所述三位五通控制阀的总进气口P与所述三位五通控制阀的控制出气口A连通，同时使所述三位五通控制阀的控制出气口B与所述三位五通控制阀的排气口S连通，大量气体经过所述二位三通气控阀Ⅱ、所述底部进气口进入所述活塞下方，同时活塞上方的气体依次经过所述二位三通气控阀Ⅰ、所述三位五通控制阀的控制出气口B、所述三位五通控制阀的排气口S排至大气中，所述活塞在气体压力的作用下向上运动。

当断电时，所述控制器、所述两位三通电磁阀、所述步进电机均处于停止工作状态，所述两位三通电磁阀的控制出气口A和所述两位三通电磁阀的排气口R连通，即没有少量气体进入所述两位三通气控阀Ⅰ的控制端和所述两位三通气控阀Ⅱ的控制端，此时所述两位三通气控阀Ⅰ的控制出气口A和所述两位三通气控阀Ⅰ的排气口R连通，在所述活塞缸中位于所述活塞上方的气体经过所述两位三通气控阀Ⅰ的排气口R排出。所述两位三通气控阀Ⅱ的控制出气口A和所述两位三通气控阀Ⅱ的排气口R连通，在所述活塞缸中位于所述活塞下方的气体经过所述两位三通气控阀Ⅱ的排气口R排出。

本实用新型具有以下优点：

1、高度集成化：控制阀组将两位三通气控阀Ⅰ、两位三通气控阀Ⅱ、三位五通控制阀、两位三通电磁阀集于一体，其中三位五通控制阀将步进电机集于一体，使其机构紧凑，控制稳定，避免了因弯管多，造成的漏气点多的隐患。

2、本实用新型做到了调节精度高、响应时间快，减少了由复杂的控制回路带来的能效损失，并搭载了可视化的控制系统使气动执行器更加智能化。

3、采用自制的步进电机驱动的三位五通控制阀直接控制气缸供气，代替传统系统用定位器控制电磁阀或中继放大器的间接控制。

4、高精度数字压力传感元件(压力传感器)以及高精度的位置反馈传感器(位移传感器)，替代了定位器的机械反馈机构，精度更高，反应更灵敏。

5、集成阀组设计，避免了因弯管多，造成的漏气点多的隐患。

6、传统定位器系统电磁阀控制为开关量控制，定位时为了保证位置精度，需要进行往复震荡调节，本实用新型采用步进电机控制，可进行模拟量线性调节，同比电磁阀控制更加迅速，稳定；

基于上述理由本实用新型可在控制阀等领域广泛推广。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本实用新型具体实施方式中一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统原理图。

图2是本实用新型具体实施方式中一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统结构示意图。

图3是本实用新型具体实施方式中一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统的集成阀组结构示意图。

图4是图2的剖视图。

图5是本实用新型具体实施方式中三位五通控制阀的爆炸图。

图6是传统阀门气动控制系统原理图。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1-图5所示，一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统，包括活塞缸1、与所述活塞缸1相配合的活塞11及活塞杆12、设置在所述活塞缸1顶部的位移传感器2、集成阀组3、控制器4；

所述活塞缸1的底部设有底部进气口13，所述活塞缸1的顶部设有顶部进气口14；

所述集成阀组3包括三位五通控制阀31；

所述三位五通控制阀31包括三位五通控制阀阀体311、设置在所述三位五通控制阀阀体311内的三位五通控制阀阀芯312、电机座313、步进电机314、步进电机保护罩315、霍尔编码器316、编码器保护罩317、设置在所述三位五通控制阀阀块311上的两个消声器318；所述电机座313与所述三位五通控制阀阀体固定连接，所述步进电机314具有输出端的一侧设置在所述电机座313内，所述步进电机314远离输出端的一侧设置在电机保护罩315内，且所述电机保护罩315与所述电机座314固定连接。所述霍尔编码器316设置在所述电机座313内，所述编码器保护罩317盖在所述霍尔编码器316上并与所述电机座313固定连接。

所述步进电机314的输出轴与所述三位五通控制阀阀芯312连接，且所述步进电机314的输出轴的轴线与所述三位五通控制阀阀芯312的轴线重合，所述霍尔编码器316与所述三位五通控制阀阀芯312连接；

所述集成阀组3还包括设置在所述三位五通控制阀阀体上的两位三通电磁阀32、设置在所述三位五通控制阀阀体311上方的两位三通气控阀Ⅰ33、设置在所述三位五通控制阀阀体311上的两位三通气控阀Ⅱ34；

气源5通过管路与过滤减压阀6的进气口连通，所述过滤减压阀6的出气口通过管路分别与所述两位三通电磁阀32的总进气口P连接、与所述三位五通控制阀31的总进气口P连接；

所述两位三通电磁阀32的控制出气口A通过管路分别与所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制端331连接、与所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制端341连接；

所述三位五通控制阀31的控制出气口B通过管路与所述两位三通气控阀Ⅰ33的总进气口P连接，所述三位五通控制阀31的控制出气口A通过管路与所述两位三通气控阀Ⅱ34的总进气口P连接；

所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制出气口A通过管路与所述顶部进气口14连通，所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制出气口A通过管路与所述底部进气口13连通

所述集成阀组3还包括设置在所述三位五通控制阀阀体311上并检测将所述过滤减压阀6出气口与所述三位五通控制阀31的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅰ35、设置在所述三位五通控制阀阀体311上并检测将所三位五通控制阀31的控制出气口B与所述两位三通气控阀Ⅰ33的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅱ36、设置在所述三位五通控制阀阀体311上并检测将所述三位五通控制阀31的控制出气口A与所述两位三通气控阀Ⅱ34的总进气口P连通的管路中压力的压力传感器Ⅲ37；

所述控制器4与所述三位五通控制阀阀体311固定连接，且所述控制器4分别与所述两位三通电磁阀32的控制端321电连接、与所述压力传感器Ⅰ34电连接、与所述压力传感器Ⅱ35电连接、与所述压力传感器Ⅲ36电连接、与所述位移传感器2电连接、与所述步进电机314电连接、与所述霍尔编码器316电连接。

所述控制器4根据阀门的智能化发展趋势，在设计上应用了高效能智能单片机控制系统，控制器内置人机对话功能，且所述控制器配有大屏显示功能、非侵入式设计、具有诊断功能和红外遥控功能。

控制所述控制器的控制室7与所述控制器4电连接。

使用状态下：气源5提供的气体通过过滤减压阀6后，气源5提供的气体有两条支路：

第一条支路为小管径少量气体走向支路：少量气体通过所述控制器4控制的所述两位三通电磁阀32后又分别走向两位三通气控阀Ⅰ33的控制端331和两位三通气控阀Ⅱ34的控制端341；

第二条支路为大管径大量气体走向支路：气体通过管路a与所述三位五通控制阀31的总进气口P连接，所述三位五通控制阀31的控制出气口B通过管路b与所述两位三通气控阀Ⅰ33的总进气口P连接，所述三位五通控制阀31的控制出气口A通过管路c与所述两位三通气控阀Ⅱ34的总进气口P连接，所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制出气口A与所述顶部进气口14连通，所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制出气口A与所述底部进气口13连通；

所述三位五通控制阀31上分别设有检测管路a中气体压力的压力传感器Ⅰ35、检测管路b中气体压力的压力传感器Ⅱ36和检测管路c中气体压力的压力传感器Ⅲ37，且压力传感器Ⅰ35、压力传感器Ⅱ36、压力传感器Ⅲ37分别将检测的数据反馈给所述控制器4。

当有电时，所述两位三通电磁阀32时刻保持所述两位三通电磁阀32的总进气口P与所述两位三通电磁阀32的控制出气口A处于连通状态，少量气体分别进入所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制端331和所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制端341，使所述两位三通气控阀Ⅰ33时刻保持所述两位三通气控阀Ⅰ33的总进气口P与所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制出气口A连通，所述两位三通气控阀Ⅱ34时刻保持所述两位三通气控阀Ⅱ34的总进气口P与所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制出气口A连通；当所述一种调节型气动执行机构用电气集成控制系统不工作状态时，所述三位五通控制阀31的总进气口P、所述三位五通控制阀31的控制出气口A、所述三位五通控制阀31的控制出气口B、三位五通控制阀31的排气口R、三位五通控制阀31的排气口S均处于不连通状态。当想使所述活塞杆12向下运动时，所述控制器4控制所述步进电机314运动，且在所述步进电机314运动时所述霍尔编码器316实时检测所述三位五通控制阀阀芯312的运动情况，并将检测到的信息反馈给所述控制器4，所述步进电机316驱动所述三位五通控制阀阀芯312运动，进而使所述三位五通控制阀31的总进气口P与所述三位五通控制阀31的控制出气口B连通，同时使所述三位五通控制阀31的控制出气口A与所述三位五通控制阀31的排气口R连通，大量气体经过所述二位三通气控阀Ⅰ33、所述顶部进气口14进入所述活塞11上方，同时活塞11下方的气体依次经过所述二位三通气控阀Ⅱ34、所述三位五通控制阀31的控制出气口A、所述三位五通控制阀31的排气口R排至大气中，所述活塞11在气体压力的作用下向下运动，并且在运动的同时所述位移传感器2检测位移信号，并将位移信号传送至所述控制器4。在大量气体流通的同时所述压力传感器Ⅰ35、压力传感器Ⅱ36、压力传感器Ⅲ37时刻检测管路a、管路b、管路c中的压力，并将数据反馈至所述控制器4。当想使所述活塞杆11向上运动时，所述控制器4控制所述步进电机36运动进而使所述三位五通控制阀31的总进气口P与所述三位五通控制阀31的控制出气口A连通，同时使所述三位五通控制阀31的控制出气口B与所述三位五通控制阀31的排气口S连通，大量气体经过所述二位三通气控阀Ⅱ34、所述底部进气口13进入所述活塞11下方，同时活塞11上方的气体依次经过所述二位三通气控阀Ⅰ33、所述三位五通控制阀31的控制出气口B、所述三位五通控制阀31的排气口S排至大气中，所述活塞11在气体压力的作用下向上运动。

当断电时，所述控制室7、所述控制器4、所述两位三通电磁阀32、所述步进电机314、所述霍尔编码器36均处于停止工作状态，所述两位三通电磁阀32的控制出气口A和所述两位三通电磁阀32的排气口R连通，即没有少量气体进入所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制端331和所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制端341，此时所述两位三通气控阀Ⅰ33的控制出气口A和所述两位三通气控阀Ⅰ33的排气口R连通，在所述活塞缸1中位于所述活塞11上方的气体经过所述两位三通气控阀Ⅰ33的排气口R排出。所述两位三通气控阀Ⅱ34的控制出气口A和所述两位三通气控阀Ⅱ34的排气口R连通，在所述活塞缸1中位于所述活塞11下方的气体经过所述两位三通气控阀Ⅱ34的排气口R排出。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。