專利名稱：智能電動執行機構的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種執行機構，尤其是一種智能電動執行機構。
背景技術：
電動執行機構是一種常見的執行元件，可大量用于自動化控制領域。現在廣泛應 用于國內工業現場的電動執行機構，一般使用通斷方式控制單相或者三相交流電機。采用 該種方式的電動執行機構，一旦安裝完成，則無法再調節速度，不適于現代化的智能控制。另外，由于需適應不同的參數要求，電動執行機構的外圍配件往往品種繁多，在現 場更換極為困難。傳統的電動執行機構在行程設置上一般采用電位器和齒輪組合的機構，其結構復 雜、可靠性差，現場用戶往往不能靈活選用。在控制功能上，傳統的電動執行機構只能完成 基本的開關要求，而無法實現復雜的判斷和操作，更是不具備自診斷功能。
隨著工業技術水平的提高，用戶對于電動執行機構的通訊和網絡化組態能力也提 出了更高的要求，而傳統的電動執行機構基本不具備國際九十年代末水平的工業現場總線 能力。

發明內容
本發明針對現有技術的不足和缺陷，提供一種智能電動執行機構，具有自診斷功 能，使用便捷并可以實現遠程監控。本發明提供了一種智能電動執行機構，包括變頻器，用于控制三相電機的運行方 向及速度；蝸輪和蝸桿傳動機構，用于帶動閥門運轉；三相電機，用于帶動蝸輪和蝸桿傳動 機構運動；電子單元，用于控制變頻器運行；霍爾傳感器，用于向電子單元發送反饋信號； 手輪，用于手動帶動蝸輪和蝸桿傳動機構運動；和現場操作儀表盤，用于參數設置；所述變 頻器與所述電子單元、所述三相電機連接；所述蝸輪和蝸桿傳動機構與所述三相電機、所述 手輪連接；所述電子單元與所述現場操作儀表盤、所述霍爾傳感器連接。進一步地，述電子單元包括微處理器，用于控制所述變頻器運行；開關量輸入通 道，用于輸入開關量；開關量輸出通道，用于輸出開關量；模擬量輸入通道，用于輸入模擬 量；模擬量輸出通道，用于輸出模擬量；通訊接口，用于所述電子單元與外部器件的通訊； 所述微處理器分別與所述開關量輸入通道、所述開關量輸出通道、所述模擬量輸入通道、所 述模擬量輸出通道、所述通訊接口連接。進一步地，所述通訊接口包括紅外通訊接口和PR0FIBUS-DP通訊接口。進一步地，所述操作儀表盤包括液晶顯示屏，用于顯示所述智能電動執行機構的 狀態、運行參數以及自診斷報警信息；操作按鈕，用于選擇所述液晶顯示屏上的菜單和選 項；和選擇開關，用于切換現場、停止運行或遠程操作所述智能電動執行機構。進一步地，所述變頻器與外部的三相交流電源連接，所述三相交流電源通過所述 變頻器為所述三相電機供電。
進一步地，當所述手輪處于放松狀態時，由所述變頻器控制所述三相電機，帶動所述蝸輪和蝸桿傳動機構運動；當所述手輪處于壓緊狀態時，所述微處理器關閉所述變頻器， 所述三相電機停止運轉，由所述手輪帶動所述蝸輪和蝸桿傳動機構運動。進一步地，所述霍爾傳感器套設于所述三相電機的運動軸上。進一步地，所述反饋信號包括速度測量信號、位置記憶信號和力矩測量信號，所述 電子單元根據所述反饋信號，監控所述三相電機的運動狀態。本發明的智能電動執行機構的優點在于1.本發明的智能電動執行機構包括無觸點霍爾傳感器，能同時實現速度測量、位 置記憶和力矩測量功能，與傳統的電位器、齒輪機構和力敏傳感器的組合相比，極大地簡化 了調試，并提升了可靠性。2.具有豐富的自診斷功能，便于現場的使用與維護。3.具有靈活的組態功能，使用簡單。4.具備PR0FIBUS-DP現場總線接口，可由遠程的中央主控制計算機進行監控運 行。


圖1為本發明的智能電動執行機構的結構示意圖。
具體實施例方式如圖1所示，本發明的智能電動執行機構包括變頻器1、三相電機2、霍爾傳感器3、 蝸輪和蝸桿傳動機構4、手輪5、電子單元6及現場操作儀表盤14。其中，電子單元6包括微 處理器7、開關量輸入通道8、開關量輸出通道9、模擬量輸入通道10、模擬量輸出通道11、通 訊接口 12。通訊接口 12包括紅外通訊接口 121和PR0FIBUS-DP通訊接口 122。現場操作 儀表盤14包括液晶顯示屏15、操作按鈕16和選擇開關17。變頻器1用于控制并調節電機速度和輸出力矩。三相電機2用于帶動蝸輪和蝸桿 傳動機構4運動。霍爾傳感器3用于向微處理器7發送反饋信號。蝸輪和蝸桿傳動機構4 用于帶動閥門轉動。手輪5用于手動帶動蝸輪和蝸桿傳動機構4運動。電子單元6用于控 制變頻器運行。現場操作儀表盤14用于參數設置和本地、遠程操作切換。開關量輸入通道 8、開關量輸出通道9、模擬量輸入通道10、模擬量輸出通道11 用于輸入或輸出信號。紅外 通訊接口 121和PR0FIBUS-DP通訊接口 122，用于電子單元6與外部器件的通訊。變頻器1與電子單元6、三相電機2連接；蝸輪和蝸桿傳動機構4與三相電機2、手 輪5連接；電子單元6與現場操作儀表盤14、霍爾傳感器3連接。本發明的智能電動執行機構的工作原理是三相交流電源通過變頻器1為三相電 機2供電，三相電機2的運動軸上套設有無接觸霍爾傳感器3。霍爾傳感器3向微處理器7 發送速度測量信號、位置記憶信號和力矩測量信號，微處理器7根據上述信號，監控三相電 機2的運動狀態。微處理器7通過變頻器1控制三相電機2的運行方向及速度，由于三相電機2與 蝸輪和蝸桿傳動機構4連接，蝸輪和蝸桿傳動機構4與現場的閥門連接，因此，三相電機2 的運轉將會帶動現場的閥門的運轉。當手輪5處于放松狀態時，由變頻器1控制三相電機2，帶動蝸輪和蝸桿傳動機構4運動；當手輪5處于壓緊狀態時，微處理器7關閉變頻器1， 三相電機2則停止運轉，由手輪5帶動蝸輪和蝸桿傳動機構4運動。本發明的智能電動執行機構具有開關量輸入基本通道8和開關量輸出基本通道 9，模擬量輸入通道10、模擬量輸出通道11。在量程設置完成后，對于現場運行狀態，可以通 過儀表盤14操作運行；對遠程運行狀態，可根據開關量輸入基本通道8或模擬量輸入通道 10的輸入值運行。開關量輸入通道8和開關量輸出通道9的功能可靈活組態，以不同的序 列和信號方式，配置多種功能。智能電動執行機構還具備PR0FIBUS-DP現場總線接口 122。PR0FIBUS-DP現場總 線符合歐洲標準，在國內高端工業控制領域有成功的應用，國際各大著名廠商均支持此通 訊方式。用戶可通過此總線接口 122，結合其他支持此通訊協議的設備構建控制網絡，由遠 程的中央主控制計算機進行監控運行。通過紅外通訊接口 121，可在現場通過筆記本電腦、PDA、智能手機等，以無線形式 實現對智能電動執行機構的參數配置、操作以及實時參數監控等功能。該通訊方式尤其適 用于操作人員不方便直接操作的工業現場。該通訊方式還可調用一些擴展功能，例如緊急 狀態下的應變功能等。儀表盤14的功能為通過液晶顯示屏15，用戶可以實時獲知智能電動執行機構的 狀態、 運行參數以及自診斷報警信息。通過操作按鈕16，用戶可以選擇液晶顯示屏15上顯 示的不同的菜單和選項，以對運行參數進行設置，并在現場進行運行。通過選擇開關17，用 戶可以切換現場、停止運行及遠程操作該智能電動執行機構。本發明的智能電動執行機構適用于對控制系統中的流量、壓力、溫度等工藝參數 的自動調節和遠距離控制等，可廣泛用于能源、化工、冶金、造紙、水處理等多個領域。以上詳細描述了本發明的較佳具體實施例。應當理解，本領域的普通技術無需創 造性勞動就可以根據本發明的構思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術領域中技術人員 依本發明的構思在現有技術的基礎上通過邏輯分析、推理或者有限的實驗可以得到的技術 方案，皆應在本發明的權利要求保護范圍內。
權利要求
一種智能電動執行機構，其特征在于，包括變頻器，用于控制三相電機的運行方向及速度；蝸輪和蝸桿傳動機構，用于帶動閥門運轉；三相電機，用于帶動蝸輪和蝸桿傳動機構運動；電子單元，用于控制變頻器運行；霍爾傳感器，用于向電子單元發送反饋信號；手輪，用于手動帶動蝸輪和蝸桿傳動機構運動；和現場操作儀表盤，用于參數設置；所述變頻器與所述電子單元、所述三相電機連接；所述蝸輪和蝸桿傳動機構與所述三相電機、所述手輪連接；所述電子單元與所述現場操作儀表盤、所述霍爾傳感器連接。
2.如權利要求1所述的智能電動執行機構，其特征在于所述電子單元包括 微處理器，用于控制所述變頻器運行；開關量輸入通道，用于輸入開關量； 開關量輸出通道，用于輸出開關量； 模擬量輸入通道，用于輸入模擬量； 模擬量輸出通道，用于輸出模擬量； 通訊接口，用于所述電子單元與外部器件的通訊；所述微處理器分別與所述開關量輸入通道、所述開關量輸出通道、所述模擬量輸入通 道、所述模擬量輸出通道、所述通訊接口連接。
3.如權利要求2所述的智能電動執行機構，其特征在于所述通訊接口包括紅外通訊 接口和PROFIBUS-DP通訊接口。
4.如權利要求1或2或3所述的智能電動執行機構，其特征在于所述操作儀表盤包 括液晶顯示屏，用于顯示所述智能電動執行機構的狀態、運行參數以及自診斷報警信息；操作按鈕，用于選擇所述液晶顯示屏上的菜單和選項；和選擇開關，用于切換現場、停止運行或遠程操作所述智能電動執行機構。
5.如權利要求1或2或3所述的智能電動執行機構，其特征在于所述變頻器與外部 的三相交流電源連接，所述三相交流電源通過所述變頻器為所述三相電機供電。
6.如權利要求1或2或3所述的智能電動執行機構，其特征在于當所述手輪處于放 松狀態時，由所述變頻器控制所述三相電機，帶動所述蝸輪和蝸桿傳動機構運動；當所述手 輪處于壓緊狀態時，所述微處理器關閉所述變頻器，所述三相電機停止運轉，由所述手輪帶 動所述蝸輪和蝸桿傳動機構運動。
7.如權利要求1或2或3所述的智能電動執行機構，其特征在于所述霍爾傳感器套 設于所述三相電機的運動軸上。
8.如權利要求7所述的智能電動執行機構，其特征在于所述反饋信號包括速度測量 信號、位置記憶信號和力矩測量信號，所述電子單元根據所述反饋信號，監控所述三相電機 的運動狀態。
全文摘要
本發明公開了一種智能電動執行機構，包括變頻器，用于控制三相電機的運行方向及速度；蝸輪和蝸桿傳動機構，用于帶動閥門運轉；三相電機，用于帶動蝸輪和蝸桿傳動機構運動；電子單元，用于控制變頻器運行；霍爾傳感器，用于向電子單元發送反饋信號；手輪，用于手動帶動蝸輪和蝸桿傳動機構運動；和現場操作儀表盤，用于參數設置；所述變頻器與所述電子單元、所述三相電機連接；所述蝸輪和蝸桿傳動機構與所述三相電機、所述手輪連接；所述電子單元與所述現場操作儀表盤、所述霍爾傳感器連接。本發明的智能電動執行機構具有自診斷功能，使用便捷并可以實現遠程監控。
文檔編號H02P27/04GK101840209SQ20101015092
公開日2010年9月22日 申請日期2010年4月19日 優先權日2010年4月19日
發明者翟冬青 申請人:昂踹克自動化儀表(上海)有限公司