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总线型智能电动执行机构总体设计方案

时间:2009-09-28      阅读:696

      执行机构是自动控制系统的终端设备,对自动控制系统的安全运行、可靠性及控制品质的优劣都有很大影响。但执行机构却是自动控制系统中zui薄弱的环节,是当前自动控制系统中的“瓶颈”。

    近年来,我国从各个发达国家引进了多种类型的执行机构,它们采用的方案和实现的方法各不相同,各有特色,执行机构的质量普遍得到提高,执行机构的功能有所拓展。但这些执行机构都有一些技术上的缺陷,如可靠性、稳定性高的,其灵敏度和精度却不一定高;而灵敏度和精度高的,其可靠性又差一些。另外,国外产品的核心技术—执行机构的伺服控制器技术一般不予转让,即便转让其价格很高。另一方面,随着现代通信技术、计算机技术的发展,控制技术也进入了一个新的阶段—现场总线阶段。目前工业生产现场广泛使用的电动执行机构离现场总线设备的要求相差很远,总线型智能电动执行机构既能适应生产现场的需要,又能满足现场总线设备的技术要求。

    1总体方案

    设计的总线型智能电动执行机构由数字控制部分和执行部分组成,其基本组成如图1所示。控制部分采用了*的集成电路,以89C52RC+单片机为核心。可以预先设定阀门的灵敏度、零点和行程等整定参数,通过模拟量或数字量的输入信号设定阀门位置。执行部分主要是在控制部分的控制下完成设定的机械执行功能,执行部分主要由伺服电机、减速器和位置传感器等组成。

    电流、电压及温度、位置传感器将检测到的驱动电路的输出电流、电压以及伺服电机温度、输出轴位置信号,经A/D转换后送入单片机。单片机通过FB3050及MAU与现场总线通信;通过驱动电路,控制伺服电机正/反转,并实现伺服电机的调速以及阀位控制。

    MAU电路的作用是将总线来的信号进行滤波并变换成FB3050能接收的CMOS电平信号,并且能将FB3050输出的信号转换成符合FF协议的总线信号,还通过隔离变压器实现仪表同FF总线的隔离。

    位置传感器选用寿命比较长的差动变压器。位移检测机构通过差动变压器把执行机构输出轴的机械变化量成比例地转化为电信号,输入到控制器,参与执行机构的调节、控制,同时可送回到控制室,用于控制室的监控和管理。在该检测机构中,设置了2个限位用的微动开关,以保证运行安全,同时还可输出两组开关量信号,参与系统控制。
为了提高驱动电机的运行可靠性和定位稳定性,保证电机*、无调整地长期运行,本执行机构采用稀土永磁低速同步电机。减速器采用具有率带机械自锁的浮动式行星减速传动机构,它把伺服电机输出的旋转运动转化为输出轴的大转矩转角位移,驱动控制机构。驱动电路的功能是将自动或手动的开/关信号转换成推动执行机构电机正/反转的动力。

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