電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制信號為電信號,一般為0~10mA、4~20mA或1~5V。而智能操作器是用來操作電動機(jī)構(gòu)的儀器,通常安裝在控制臺上。與傳統(tǒng)的電動操作器比較,它除了具有電限位、位置反饋信號保護(hù)、無擾動切換等功能外,還具有力矩限位、自動判別故障等特點(diǎn)。當(dāng)調(diào)節(jié)器或閥位反饋信號發(fā)生故障時,智能電動操作器可將自動工作方式切換到手動工作方式,只要故障不排除,智能電動操作器就不能切換到自動工作方式,排除故障以后,自動、手動工作方式可以任意切換。 智能電動操作器和電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要功能特點(diǎn)及技術(shù)指標(biāo)如下。
1.位置反饋檢測元件采用高精度導(dǎo)電塑料電位器,代替電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的差動變壓器,不僅滿足了位置檢測精度的要求,而且結(jié)構(gòu)簡單,可靠性高,易于安裝調(diào)整與維護(hù)。
2.電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)的驅(qū)動電機(jī)采用高耐磨阻尼棒的制動系統(tǒng),這種機(jī)構(gòu)提高了制動性能。
3.電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)輸出軸內(nèi)裝有保證額定負(fù)荷的彈簧,此彈簧可以保證??閥門關(guān)閉后切斷電源時,仍有一額定壓力施加在閥門密封面上,既可保證閥門的允許泄露量,又可以防止閥桿受力過大而彎曲。
4.跟蹤電壓:1~5VDC。
5.輸入信號:4~20mA。
6.上下限位動作值:任意可調(diào)。
7.位置反饋誤信號識別:<3mA(斷信號),>21mA(過信號)。
8.位置反饋信號保護(hù)功能:當(dāng)執(zhí)行器位置反饋信號經(jīng)自診斷發(fā)現(xiàn)錯誤時,保護(hù)功能動作,其保護(hù)功能有三種可供選擇:保持原有閥位、閥位全開、閥位全閉。
9.調(diào)節(jié)器誤信號保護(hù)功能:當(dāng)調(diào)節(jié)器信號經(jīng)自診斷發(fā)現(xiàn)錯誤時,保護(hù)功能起作用,將操作器的工作方式自動切換為手動。
10.力矩限位功能:力矩限位可有效解決“既要可靠關(guān)閉閥門,又不頂彎閥桿”這一難題,同時可以延長電動調(diào)節(jié)閥的壽命,一旦調(diào)節(jié)器出現(xiàn)誤信號,該操作器將自動改為手動控制。
智能電動操作器的主要芯片采用單片機(jī)中的AT89C52,選用兩片CD4051模擬開關(guān),模擬信號的放大采用差動放大方式,“A/D”轉(zhuǎn)換選用的是一片“D/A”芯片,用逐次比較方法完成“A/D”轉(zhuǎn)換,同樣也可以完成“D/A”轉(zhuǎn)換。
電機(jī)的啟動電流和電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流在數(shù)值上是相同的。但電機(jī)啟動電流和堵轉(zhuǎn)電流的持續(xù)時間不同。啟動電流和電機(jī)的容量有關(guān),容量大的電機(jī)啟動電流大。啟動電流的*大值出現(xiàn)在電機(jī)接通電源后的0.02S以內(nèi),且隨著時間的推移按指數(shù)規(guī)律衰減,衰減速度與電機(jī)的時間常數(shù)有關(guān)。而電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流并不隨時間的推移衰減而是保持不變的。
通過以上分析,連續(xù)采集電機(jī)的電流,根據(jù)其大小區(qū)分是正常的工作電流還是非正常電流;根據(jù)是否衰減來區(qū)分啟動電流和堵轉(zhuǎn)電流。如果電機(jī)處于堵轉(zhuǎn)狀態(tài),智能電動操作器便發(fā)出控制信號切斷電機(jī)的電源。這樣可有效的解決“既要可靠關(guān)緊閥門,又不頂彎閥桿”對這一難題,繼而電機(jī)的壽命也可得到延長。
智能電動操作器的程序使用匯編語言編寫,程序中的初始化,主要是對89C52內(nèi)部的定時器、計數(shù)器初始化。讀取存儲在EPROM中的數(shù)據(jù)包括電限位上下限的設(shè)定值、力矩限位的設(shè)定值、位置反饋誤信號的設(shè)定值和調(diào)節(jié)誤信號的設(shè)定值等。這些參數(shù)由鍵盤輸入,通過鍵盤可以修改,智能電動操作器根據(jù)修改后的設(shè)定值執(zhí)行各種操作,同時把修改后的設(shè)定值自動存回EPROM存儲器中的數(shù)據(jù)讀到AT89C52中的RAM中,以備運(yùn)算使用?!癆/D”轉(zhuǎn)換中使用一片“D/A”芯片利用軟件逐次比較的方法實(shí)現(xiàn)A/D的功能。
在超限報警的子程序中,如果是電限位或力矩限位超限,智能電動操作器發(fā)出控制信號切斷電動機(jī)的交流電源,同時由發(fā)光二極管指示出是電限位報警還是力矩限位報警。閥位反饋報警時,智能電動操作器將執(zhí)行預(yù)定的三種情況之一:保持原有閑位;閥位全開;閥位全閉,并由發(fā)光二極管指示出其狀態(tài)。當(dāng)調(diào)節(jié)信號經(jīng)自診斷出現(xiàn)錯誤時,保護(hù)功能動作,將操作器的工作方式自動切換為手動。只要故障不排除,智能電動操作器就不能切換到自動工作方式,故障排除后,自動、手動工作方式可利用“手動/自動”按鍵任意切換。智能電動操作器軟件數(shù)據(jù)計算均采用3字節(jié)浮點(diǎn)運(yùn)算。
該電子執(zhí)行器是一種機(jī)電一體化產(chǎn)品,它的控制部分是由電子電路組成,動力傳動及輸出部分是由機(jī)械傳動完成的,經(jīng)實(shí)踐證明,其性能比傳統(tǒng)的操作器有了很大程度的提高,這是一種可以廣泛用在各種自控系統(tǒng)中的電動執(zhí)行單元