[發(fā)明專利]一種Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201110373623.X
• 申請(qǐng)日: 2011-11-22
• 公開（公告）號(hào): CN102393665A
• 公開（公告）日: 2012-03-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 余康;黃振江;張雁;武芳;邵巍龍;王碩;劉暉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京華電天仁電力控制技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G05B19/042
• 分類號(hào): G05B19/042
• 代理公司: 北京金闕華進(jìn)專利事務(wù)所(普通合伙) 11224
• 代理人: 吳鴻維

技術(shù)領(lǐng)域

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)可廣泛應(yīng)用于冶金、石油、電站、化工、輕紡等工業(yè)部門的生產(chǎn)過程自動(dòng)調(diào)節(jié)。本發(fā)明屬于工業(yè)控制網(wǎng)絡(luò)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種現(xiàn)場(chǎng)總線型數(shù)字化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。

背景技術(shù)

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是自動(dòng)化領(lǐng)域三大主要儀表之一，廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石化等行業(yè)的生產(chǎn)過程自動(dòng)調(diào)節(jié)。隨著現(xiàn)場(chǎng)總線和工業(yè)以太網(wǎng)在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用，網(wǎng)絡(luò)化、總線化、智能化成為以電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)為代表的自動(dòng)化儀表的發(fā)展趨勢(shì)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心組成部分，完成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)控制功能。由于現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議種類較多，市場(chǎng)上也出現(xiàn)了支持主要現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議規(guī)約的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，如ZL200720043659.0公開的“基于Modbus現(xiàn)場(chǎng)總線協(xié)議的LD智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”支持Modbus協(xié)議，ZL200520130603.X公開的“智能總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”支持Profibus-DP協(xié)議，ZL200620091945“LonWorks總線式智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”支持LonWorks協(xié)議，ZL200520130603.X公開的“智能總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)”支持Profibus-DP協(xié)議，ZL200420070325“CAN總線式智能電動(dòng)執(zhí)行器控制裝置”支持CAN總線。Profibus是一種開放式的標(biāo)準(zhǔn)協(xié)議，尤其在電力行業(yè)得到了廣泛應(yīng)用，但是基于電力等行業(yè)的重要性考慮，開發(fā)支持從站冗余的基于Profibus協(xié)議的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。

電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器是電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的核心組成部分，完成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各項(xiàng)控制功能，從而實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)對(duì)閥門、閘門、風(fēng)門以及相關(guān)流體設(shè)備的控制。

通過對(duì)已公開專利分析，相關(guān)專利存在以下幾方面的缺陷：

1)通過接觸器和可控硅組成的集成電路實(shí)現(xiàn)電機(jī)的正反轉(zhuǎn)切換及調(diào)節(jié)，在實(shí)際應(yīng)用中發(fā)現(xiàn)，接觸器的開合速度過快產(chǎn)生的電磁場(chǎng)會(huì)對(duì)可控硅的控制產(chǎn)生干擾，而且接觸器的聲音也過大，存在噪聲干擾；

2)對(duì)后備電池及管理電路的考慮不足；

3)通過串口實(shí)現(xiàn)調(diào)試信息上傳下載，對(duì)調(diào)試終端的接口和連接線有一定的要求，方便性差。

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，本申請(qǐng)?zhí)岢鲆环NProfibus現(xiàn)場(chǎng)總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器設(shè)計(jì)方案，提高相關(guān)產(chǎn)品的實(shí)用性和安全性。

本發(fā)明具體采用以下技術(shù)方案。

一種Profibus現(xiàn)場(chǎng)總線型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制器，包括電源轉(zhuǎn)換單元、電源管理單元、中央處理單元、信號(hào)處理單元及功率控制單元；其特征在于：

所述電源轉(zhuǎn)換單元輸入端外接380V交流電源，輸出24V直流和5V直流兩組電源，分別為中央處理單元和信號(hào)處理單元供電；

電源管理單元用于完成在有無外接電源輸入的情況下供電方式的切換：當(dāng)電源轉(zhuǎn)換單元輸入端有外接380V交流電源時(shí)，所述電源管理單元控制所述電源轉(zhuǎn)換單元輸出為中央處理單元和信號(hào)處理單元供電，并通過所述電源管理系統(tǒng)中的充電電路對(duì)后備電池進(jìn)行充電；當(dāng)電源轉(zhuǎn)換單元輸入端沒有外接380V交流電源時(shí)，通過所述電源管理單元的切換控制，由所述后備電池對(duì)中央處理單元和信號(hào)處理單元供電；

所述信號(hào)處理單元接收位置傳感器傳送來的閥門位置信號(hào)，和電機(jī)三相電流、電機(jī)線圈溫度、后備電池溫度等模擬量輸入信號(hào)，以及就地操作按鈕傳送來的就地遠(yuǎn)程切換信號(hào)；

所述信號(hào)處理單元的輸出端分別與液晶顯示接口和中央處理單元的輸入端相連，將采集到的各種信號(hào)輸出至液晶顯示接口和中央處理單元，由液晶顯示接口完成人機(jī)交互界面的顯示和查看，由中央處理單元按照既定的控制策略和保護(hù)邏輯對(duì)所述各種信號(hào)進(jìn)行處理，生成相應(yīng)的電機(jī)控制信號(hào)及保護(hù)動(dòng)作信號(hào)；

所述中央處理單元通過冗余PROFIBUS接口與上層控制系統(tǒng)的通訊接口卡相連，用于接收上層控制系統(tǒng)的開、關(guān)、停或閥門開度指令，同時(shí)向上層控制系統(tǒng)反饋實(shí)際的閥門位置信號(hào)及信號(hào)處理單元接收的其它信號(hào)；調(diào)試終端通過中央處理單元上集成的網(wǎng)口或串口實(shí)現(xiàn)調(diào)試信息的修改及上傳、下載；

所述中央處理單元與功率控制單元相連，向功率控制單元輸出所述電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)，驅(qū)動(dòng)異步三相電機(jī)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)對(duì)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制。

中央處理單元將冗余PROFIBUS接口傳來的“開”、“關(guān)”、“停”或閥位動(dòng)作指令和信號(hào)處理單元采集的位置信息進(jìn)行比較運(yùn)算，根據(jù)二者的偏差輸出可控硅控制信號(hào)到功率控制單元。