Dc = PEd/KDm ;本步骤根据全行程累计返回脉冲数PEd自动确定阀门开度系数KDc。
[0062]S140:令开度偏差KDd = _1，连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd = DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作，令开度编码脉冲数PEa = 0。本步骤驱动针阀旋转到完全关闭位置，自动校正阀门开度零点。
[0063]以上的各实施例仅仅是用来解释和说明本发明的，而并非用作对本发明技术方案的限定；本领域的普通技术人员应当认识到，只要在本发明的实质精神范围内，对以上实施例的变化、变形，都将落在本发明权利要求所要求的保护范围内。
[0064]工业应用件
[0065]本发明在传统的手动控制流量调节针阀结构的基础上，结合步进电机驱动和编码器反馈控制原理，提供一种用于针阀定位和开度精确控制的流量控制阀伺服机构，可以广泛应用于各类工业和民用流体流量控制系统中，并且产生如下有益效果:
[0066]1、本发明的流量控制阀伺服机构，既可以作为独立的产品制造并应用于各类流量控制系统，也可以在不改变原有阀体结构和管路布局的情况下，作为控制系统的执行部件，附加到现有流量调节系统的手动针阀上，将手动控制针阀流量调节系统升级为电动控制。
[0067]2、本发明的流量控制阀伺服机构，利用与步进电机同轴连接的编码器进行开度反馈，实现针阀的精确定位和开度控制，利用步进电机的失步特性自动检测针阀行程终点，实现针阀初始参数的自适应配置。通过在结构上省略阀门定位器或行程开关，本发明的流量控制阀伺服机构机械结构十分简洁紧凑，适用于任何可以使用常规针阀的流量控制系统，即使是微型针阀也可以采用本发明的伺服机构实现电动控制。
[0068]本发明的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，利用计算机程序判断步进电机失步和阀门行程，实现阀门开度的零点校正和阀门开度系数的修正，在降低成本的同时提高了伺服机构的可靠性，可以用于各类工业和民用流体流量控制系统中，取代现有技术惯用的“气动阀+电气阀门定位器+气源”的复杂结构。
【主权项】
1.一种基于步进电机的流量控制阀伺服机构，在流体流量调节系统中用于针阀的开度控制，所述的流量控制阀伺服机构包括步进电机，联轴装置，编码器和控制单元；其特征在于:步进电机的电机轴前端，通过所述的联轴装置连接到针阀，步进电机的电机轴尾端连接到所述的编码器；所述的控制单元根据开度编码脉冲数和开度系数，确定针阀的当前开度，并且利用编码器检测步进电机的失步，判断针阀的行程终点；当针阀旋转到完全关闭位置时，所述的控制单元自动校正针阀的开度零点；当针阀旋转到最大开度位置时，所述的控制单元自动修正所述的开度系数。2.根据权利要求1所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构，其特征在于所述的联轴装置包括固定件和套筒与手柄组成的联轴节；步进电机通过固定件与针阀连接；套筒固定连接到电机轴前端，手柄固定在阀杆轴上；套筒内壁的滑槽与手柄外周的凸块啮合，将步进电机的转矩传递给针阀；套筒与手柄滑动配合，补偿针阀的轴向行程。3.—种用于权利要求1所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于包括以下步骤:S100:配置针阀初始参数，所述的针阀初始参数包括开度系数KDc，调节精度给定值ADz，行程终点判定值EPs和最大开度设定值KDm ;S200:进入调节循环，等待操作指令，接收阀门开度给定值KDs ;S210:根据开度编码脉冲数PEa计算当前阀门开度KD = PEa/KDc ;S220:根据当前阀门开度KD和开度给定值KDs，计算开度偏差KDd = KDs-KD;若KDd|>ADz，转步骤S230,否则，返回调节循环入口 S200 ;S230:根据开度偏差KDd和开度系数KDc，确定驱动脉冲数DPc = KDd*KDc ;按照驱动脉冲数DPc发送驱动脉冲给步进电机；S300:接收并记录编码器本调节循环内返回的返回脉冲数PEd ;S310:根据返回脉冲数PEd，计算并保存新的开度编码脉冲数PEa = PEa+PEd ;S320:比较返回脉冲数PEd和驱动脉冲数DPc，计算失步脉冲数PCd = I DPc-PEd I ;S400:进行针阀行程终点判断，若失步脉冲数PCd>EPs，判定针阀旋转到行程终点，转步骤S410 ;否则返回调节循环入口 S200 ;S410:根据开度偏差KDd判断阀门调节方向，若KDd〈0,转步骤S420,否则，转步骤S430 ；S420:判定针阀旋转到完全关闭位置，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；校正阀门开度零点，令开度编码脉冲数PEa = 0,退出调节循环，返回步骤S100 ;S430:判定针阀旋转到最大开度位置，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；根据公式KDc = PEa/KDm修正阀门开度系数KDc，退出调节循环，返回步骤S100。4.根据权利要求3所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于步骤S100所配置的初始参数还包括偏差超限报警值ALs ;在步骤S400和调节循环入口S200之间，还包括以下偏差超限报警的动作:S500:进行偏差超限报警判断，若失步脉冲数PCd>ALs，转步骤S510,否则返回调节循环入口 S200 ;S510:发出偏差超限报警信息，返回调节循环入口 S200。5.根据权利要求3所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于所述的步骤S100包括以下执行针阀初始参数自适应配置的动作:S110:令开度偏差KDd = -l，PCd = 0，PEd = 0,连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd = DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；S120:令开度偏差KDd = 1，PCd = 0, PEd = 0,连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd = DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作；S130:根据返回脉冲数PEd，确定阀门开度系数KDc = PEd/KDm ;S140:令开度偏差KDd = -1，连续发送驱动脉冲给步进电机；累计并比较驱动脉冲数DPc和返回脉冲数PEd，直到失步脉冲数PCd = DPc-PEd>EPs，中断发送驱动脉冲，停止步进电机的工作，令开度编码脉冲数PEa = 0。6.根据权利要求5所述的基于步进电机的流量控制阀伺服机构的控制方法，其特征在于所述的步骤S100包括以下配置偏差超限报警值ALs的动作:S150:根据公式ALs = KDc*KDm*MAd，确定偏差超限报警值ALs，其中，MAd为针阀的最大允许偏差；在步骤S400和调节循环入口 S200之间，还包括以下偏差超限报警的动作:S500:进行偏差超限报警判断，若失步脉冲数PCd>ALs，转步骤S510,否则返回调节循环入口 S200 ;S510:发出偏差超限报警信息，返回调节循环入口 S200。
【专利摘要】一种基于步进电机的流量控制阀伺服机构及其控制方法，涉及以使用电装置为特征的流量控制或调节系统，包括步进电机，联轴装置，编码器和控制单元；步进电机的电机轴前端通过联轴装置连接到针阀，步进电机的电机轴尾端连接到编码器；控制单元根据开度编码脉冲数和开度系数，确定针阀的当前开度，并且利用编码器检测步进电机的失步，判断针阀的行程终点；当针阀旋转到完全关闭位置时，控制单元自动校正针阀的开度零点；当针阀旋转到最大开度位置时，控制单元自动修正开度系数。该流量控制阀伺服机构可以实现针阀初始参数的自适应配置，在结构上省略了阀门定位器或行程开关的设置，机械结构简洁紧凑，适用于任何可以使用常规针阀的流量控制系统。
【IPC分类】F16K37/00, F16K31/04
【公开号】CN105339713
【申请号】CN201480033465
【发明人】金海涛, 徐飞, 邬治国, 金辉
【申请人】常州瑞择微电子科技有限公司
【公开日】2016年2月17日
【申请日】2014年4月16日
【公告号】WO2015157936A1...