[發明專利]一種閥門控制裝置及其控制方法

有效

• 申請號: 201610347061.4
• 申請日: 2016-05-23
• 公開（公告）號: CN105909854B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 楊輝;左寧心;諶貴奇;單昀
• 申請（專利權）人: 長安益陽發電有限公司
• 主分類號: F16K31/04
• 分類號: F16K31/04;F16K37/00
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 楊萍

1.一種閥門控制裝置，其特征在于，包括主控PLC、固態繼電器、電機、閥門執行器、增量編碼器和人機交互模塊；

所述主控PLC的控制信號輸出端接固態繼電器的輸入電路；固態繼電器的輸出電路接入電源與電機的供電端之間，用于控制電機電源的通斷以及電機的正反轉；所述電機用于驅動閥門執行器；

所述增量編碼器與閥門執行器轉軸相連，用于把閥門執行器轉軸上的旋轉量轉化成脈沖輸出至主控PLC；

所述人機交互模塊與主控PLC的輸入端相連，用于輸入控制指令，顯示閥門狀態；

所述閥門控制裝置的控制過程為：

1)在首次送電時，標定閥門行程與力矩保護動作值；

通過標定閥門行程，設置兩組位置信息：一組是閥門的正常位置信息，表示閥門的開或關到位信息；另外一組是閥門的極限位置信息，當閥門超出極限位置后，主控PLC將發出急停指令，斷開電機電源，停止閥門動作；

2)通過增量編碼器把閥門執行器軸上的旋轉量轉化成脈沖量輸出至主控PLC；主控PLC將脈沖量轉化成旋轉數字量；通過計算旋轉數字量信號的變化量，得到閥門動作的行程量，從而控制閥門動作的實際行程；

通過計算單位時間內的旋轉數字量信號的變化量，得到電機的輸出轉速n，再根據電機的額定功率結合電機輸出轉動力矩公式，得到閥門動作過程中的實時電機輸出轉動力矩，根據實時電機輸出轉動力矩的大小值判斷是否過力矩、堵轉；

通過計算旋轉數字量信號的變化值與控制指令，判斷無指令有動作或有指令無動作故障信號；

通過計算旋轉數字量信號變化方向與控制指令開關方向比較，判斷是否相序接反；

3)當出現以下現象：增量編碼器故障、無指令有動作、有指令無動作、閥門過力矩、閥門堵轉、相序接反、閥門超出極限位置或超溫時，主控PLC將發出急停指令，斷開電機電源，停止閥門動作，并發綜合故障報警指示。

2.根據權利要求1所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述固態繼電器采用三相正反轉固態繼電器。

3.根據權利要求2所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述人機交互模塊包括開關型或調節型切換開關、開關量輸入模塊、4-20mA模擬量輸入模塊、開關量輸出模塊和4-20mA模擬量輸出模塊；通過切換開關型或調節型切換開關的狀態，實現閥門的開關型兩位控制或調節型4-20mA連續控制。

4.根據權利要求1所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述主控PLC與通信模塊相連。

5.根據權利要求1所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述增量編碼器采用精度為每轉1024-4096個以上的脈沖數的高速增量編碼器。

6.根據權利要求1所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述主控PLC還與報警模塊相連。

7.根據權利要求1所述的閥門控制裝置，其特征在于，所述主控PLC采用西門子S7-200小型PLC。

8.一種閥門控制裝置的控制方法，其特征在于，采用權利要求1～7中的閥門控制裝置，進行以下控制：

1)在首次送電時，標定閥門行程與力矩保護動作值；

通過標定閥門行程，設置兩組位置信息：一組是閥門的正常位置信息，表示閥門的開或關到位信息；另外一組是閥門的極限位置信息，當閥門超出極限位置后，主控PLC將發出急停指令，斷開電機電源，停止閥門動作；

2)通過增量編碼器把閥門執行器軸上的旋轉量轉化成脈沖量輸出至主控PLC；主控PLC將脈沖量轉化成旋轉數字量；通過計算旋轉數字量信號的變化量，得到閥門動作的行程量，從而控制閥門動作的實際行程；

通過計算單位時間內的旋轉數字量信號的變化量，得到電機的輸出轉速n，再根據電機的額定功率結合電機輸出轉動力矩公式，得到閥門動作過程中的實時電機輸出轉動力矩，根據實時電機輸出轉動力矩的大小值判斷是否過力矩、堵轉；

通過計算旋轉數字量信號的變化值與控制指令，判斷無指令有動作或有指令無動作故障信號；

通過計算旋轉數字量信號變化方向與控制指令開關方向比較，判斷是否相序接反；

3)當出現以下現象：增量編碼器故障、無指令有動作、有指令無動作、閥門過力矩、閥門堵轉、相序接反、閥門超出極限位置或超溫時，主控PLC將發出急停指令，斷開電機電源，停止閥門動作，并發綜合故障報警指示。