专利名称：过程控制系统电动执行机构驱动器的制作方法
技术领域：
本实用新型属于工业过程测量和控制技术领域，具体地说涉及一种过程控制系统中的电动执行机构驱动器。
目前，在工业过程测量和控制系统中，对电动执行机构安全运行范围进行中途限位是采用DFD－11、DFD－2100型电动操作器，通过检测执行机构的位置反馈信号进行限位的，这类操作器在反馈通路正常的情况下虽能限制执行机构的运行范围，保证系统的安全，但对系统出现如执行机构断电、断信号之类故障后，却不能对系统进行保护，为了解决系统中出现如执行机构断电，断信号这样的反馈信号故障的安全保护问题，有人相应研究了FC－03型多功能伺服放大器，ZPE－03型集成电路伺服放大器，这类放大器的执行机构驱动器中都增加了断电报警、偏差保护报警的功能，对保证系统的安全起到了积极的作用，但其偏差保护报警是基于工业过程连续调节系统中的给定信号和反馈信号将是处于微偏差的条件下进行调节的，而在实际应用中，调节器常常是直接给出目标信号而不是跟踪执行机构进行微偏差调节，同时，这种需要在微偏差条件下调节的要求在模拟式调节器中又很难实现调节输出信号的延缓与执行机构的动作速度相等，因此使偏差保护不能适应而出现误保护和误报警，另外，这类放大器还存在结构复杂，成本较高的缺点。
本实用新型的目的在于通过在驱动器中设置上、下限位调整电路以及监视、限时电路，使当反馈信号出现故障时，限制执行机构的反向动作时间并报警，从而提供一种安全可靠、不会误保护、误报警以及电路简单，加工成本低的驱动器。
本实用新型的目的是这样实现的其组成包括主电路、限位保护电路和电源电路三部分，其中主电路由调节信号放大电路、反馈信号放大电路、死区调节电路、向上比较电路、向下比较电路、向上驱动光电隔离开关电路、向下驱动光电隔离开关电路，向上动作输出电路和向下动作输出电路组成；限位保护电路由上限位调整比较电路、下限位调整比较电路、上行输出监视、限时电路和下行驱动监视、限时电路以及与监视、限时电路相接的输出报警电路组成，其工作原理为调节信号和反馈信号分别经调节信号放大电路和反馈信号放大电路放大后进入向上比较电路和向下比较电路进行比较，若比较信号偏差值落入死区调节电路设定的死区范围内时，驱动器不动作，若比较信号偏差值大于设定的死区范围时，则向上比较电路(调节信号＞反馈信号)或向下比较电路(反馈信号＞调节信号)中的比较器输出级三极管导通，使向上驱动光电隔离开关电路的TR1或向下驱动光电隔离开关电路的TR2导通，输出信号经向上动作输出电路或向下动作输出电路输出，使执行机构动作；同时放大后的反馈信号，有一路进入上限位调整比较电路和下限位调整比较电路，若反馈信号大于或小于由上限位调整比较电路和下限位调整比较电路设定的允许运动范围时，则上限位调整比较电路或下限后调整比较电路中的比较器的输出级三极管导通，截住流入向上驱动光电隔离开关TR1或向下驱动光电隔离开关TR2的控制电流，使光控开关截止，同时上行输出监视、限时电路和下行驱动监视、限时电路分别监视上行比较电路和下行比较电路，并在其设定的延时期内，若反馈信号仍超出设定的允许运行范围(即限位点)，则上行输出监视、限时电路或下行驱动监视、限时电路没有电流流入向上光电隔离开关驱动电路或向下光电隔离开关驱动电路，使光电隔离开关TR1、TR2截止，执行机构将停留在预选的安全范围内，并且和监视、限时电路机连的输出报警电路将报警。
本实用新型能在反馈信号出现故障时，采用监视、限位的办法限制执行机构动作的时间并在限定时间后报警，因此不会出现误保护和误报警，从而产生以下积极的效果(1)避免了执行机构超过预选的安全范围运动给系统安全带来的危害；(2)避免了执行机构的长期堵转可能造成的电气、机械的损坏，同时对驱动器的自身可靠性也很有利；(3)避免了执行机构电机长期堵转可能造成的电能源浪费；另外，本实用新型所采用的对称电路，具有电路简单，成本低的优点。
以下结合附图对本实用新型作进一步说明
图1为本实用新型电路原理方框图图2为本实用新型电路原理图图2中的电路由主电路(A)、限位保护电路(B)和电源电路(C)组成，主电路(A)由四运称放大器LM324之一单元U1A、电阻R1－R10和电容C1组成调节信号放大电路(A－1)，由四运放大器LM324之一单元U1B电阻、R11－R15、R17可调整电阻R16和电容C2组成反馈信号放大电路(A－2)，由三极管Q1电阻R18－R22、R24，可调电阻R23、R25、电容C3、二极管D1、D2组成死区灵敏度调整电路(A－3)，四电压比较器LM339之二单元U2A、U2B分别组成向上比较电路(A－4)和向下比较电路(A－5)，由电阻R26发光二极管D3、光电隔离开关器TR1的低压控制端(发光二极管)组成向上驱动光电隔离开关电路(A－6)，由电阻R27、发光二管D4、光电隔离开关TR2的低压控制端组成向下驱动光电隔离开关电路(A－7)，由光电隔离开关TR1的交流端、压敏电阻RV1、扼流圈L1和由光电隔离开关TR2的交流端，压敏电阻RV2、扼流圈L2分别组成推动执行机构动作的向上动作输出电路(A－8)和向下动作输出电路(A－9)。限位保护电路(B)由四电压比较器之一单元U2D、电阻R28、R30、电位器R29、发光二极管D9和由四电压比较器之一单元U2C、电阻R31、R33、电位器R32、发光二极管D10分别组成上限位调整比较电路(B－1)和下限位调整比较电路(B－2)，由四运放之一单元U1D、电阻R34－R38、三极管Q2、电容器C7和由四运放之一单元U1C、电阻R39－R43、三极管Q3、电容器C8分别组成上行输出监视、限时电路(B－3)和下行驱动监视、限时电路(B－4)，由继电器J、压敏电阻RV3组成报警触点输出电路(B－5)。电源供给电路(C)由保险丝管F、电源变压器T、二极管D5－D8、电容顺C4－C6、三端集成稳压器U3组成。
图2按照主电路、限位电路和电源供给电路分成A、B、C三部分。虚线框外的列线上的数字标号1－20是本实用新型将具体实施的墙挂式安装结构执行机构驱动器(伺服放大器)的接线端子编号。虚线框内的A、B、C是电路图三部分的组成标记，其他标号除元件标号外，表示的是线路在电气上的连接关系。例如主电路中的“TOP”与限位电路中的“TOP”即是相通的。图中这样的连接标号还有SEAT、FA、PUP、TOP、UP、DN、PDN、BOTT、VAC。图中的V＋是电源正端，所有的V＋是相同的电源。
其具体工作过程如图1所示调节信号经调节信号放大电路(A－1)放大，反馈信号经反馈信号放大电路(A－2)放大后进入向上比较电路(A－4)和向下比较电路(A－5)与死区调整电路(A－3)设定的灵敏度相比较、若调节信号＞反馈信号并超过设定的死区，向上比较电路(A－4)输出驱动向上驱动光电隔离开关电路(A－6)，使光电隔离开关导通、向上输出电路(A－8)输出使执行机构向上动作，反之，在反馈信号＞调节信号时，向下比较电路(A－5)输出驱动向下驱动光电隔离开关电路(A－7)，使光电隔离开关导通、向下动作输出电路(A－9)输出使执行机构向下动作。在反馈信号大于设定的上限位点时，上限位调整比较电路(B－1)截住流入向上驱动光电隔开关离电路(A－6)的驱动电流，使向上动作输出电路(A－8)截止、反之，在反馈信号小于设定的下限位点时，下限位比较调整电路(B－2)截住流入向下驱动光电隔离开关电路(A－7)的驱动电流、使向下动作输出电路(A－9)截止。若在有反馈信号故障时，如断信号，反馈信号很小(甚至为零)时，上行输出在上行输出监视、限时电路(B－3)设定的延时期内，反馈信号若不退出下限位点，上行输出监视、限时电路(B－3)将无输出驱动向上驱动光电隔离开关电路(A－6)，反之，在反馈信号值出现很大时，下行输出在下行驱动监视、限时电路(B－4)设定的延时期内，反馈信号若不退出上限位点，下行驱动监视、限时电路(B－4)将无输出驱动向下驱动光电隔离开关电路(A－7)。在反馈信号故障时，报警电路(B－5)输出触点信号报警。电流电路(C)为整个电路提供电源，同时也是执行机构的动作电源，电源保险丝管要根据相应执行机构电机的功率合理地选择。
权利要求1.一种过程控制系统电动执行机构驱动器，包括主电路(A)、限位保护电路(B)和电源电路(C)三部分，其特征在于，所述的主电路(A)由调节信号放大电路(A-1)、反馈信号放大电路(A-2)、死区调节电路(A-3)、向上比较电路(A-4)、向下比较电路(A-5)、向上驱动光电隔离开关电路(A-6)、向下驱动光电隔离开关电路(A-7)、向上动作输出电路(A-8)和向下动作输出电路(A-9)组成；所述的限位保护电路(B)由上限位调整比较电路(B-1)、下限位调整比较电路(B-2)、上行输出监视、限时电路(B-3)和下行驱动监视、限时电路(B-4)组成，其连接关系为调节信号放大电路(A-1)的两个输出端连接向上比较电路(A-4)和向下比较电路(A-5)，反馈信号放大电路(A-2)的四个输出端分别连接向上比较电路(A-4)、下比较电路(A-5)、上限位调整比较电路(B-1)和下限位调整比较电路(B-2)，向上比较电路(A-4)和向下比较电路(A-5)分别都有三个输出端，其中第一个输出端都连接死区调节电路(A-3)，第二个输出端分别连接向上驱动光电隔离开关电路(A-6)和向下驱动光电隔离开关电路(A-7)，第三个输出端分别连接上行输出监视、限时电路(B-3)和下行驱动监视、限时电路(B-4)；上限位调整比较电路(B-1)的两个输出端连接向上驱动光电隔离开关电路(A-6)和下行驱动监视、限时电路(B-4)，下限位调整比较电路(B-2)的两个输出端连接向下驱动光电隔离开关电路和上行输出监视、限时电路(B-3)，上行输出监视、限时电路(B-3)和下行驱动监视、限时电路(B-4)的输出端则分别连接向上驱动光电隔离开关电路(A-6)和向下驱动光电隔离开关电路(A-7)，而向上驱动光电隔离开关电路(A-6)和向下驱动光电隔离开关电路(A-7)输出端分别连接向上动作输出电路(A-8)和向下动作输出电路(A-9)。
2.根据权利要求1所述的一种过程控制系统电动执行机构驱动器，其特征在于所述的限位保护电路(B)中与上行输出监视、限位电路(B－3)和下行驱动监视、限时电路(B－4)相连还有输出报警电路(B－5)。
专利摘要本实用新型涉及一种过程控制系统电动执行机构驱动器，包括主电路，限位保护电路和电源电路三部分组成，本驱动器能对反馈信号超过允许范围时进行限位，并在限位保护状态未撤消时监视和限制执行机构反向动作的通电时间，解决了DFD-11、DFD-2100型操作器和已公开的各种伺服放大器不能对反馈信号故障进行安全限位保护的问题，又克服了带偏差报警方式的执行机构驱动器要求系统必须在微偏差条件下调节而造成的频繁的误报警和误保护，本驱动器还有结构简单，造价低廉的优点。
文档编号G05B11/00GK2192047SQ9322231
公开日1995年3月15日 申请日期1993年8月31日 优先权日1993年8月31日
发明者周文春 申请人:周文春