[发明专利]全数字化智能电动执行机构控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种全数字化智能电动执行机构控制系统，具体地说是用于智能型电动执行机构的控制系统，属于智能仪器仪表和运动控制技术领域。

背景技术

本发明之前，电动执行机构控制系统普遍使用的是采用简单的模拟信号控制，基于PLC或者简单的单片机控制，存在着控制方式落后，可靠性不高，缺乏完善的保护和故障报警措施，以及必要的远程通信方法等问题，使得现有的电动执行机构系统不便于调试和维护，也不能根据生产的实际要进行参数的现场调整，不能组成网络进行远程控制。

传统的电动执行机构控制系统不仅抗干扰性差，而且功能单一，不利于系统功能扩展；同时控制精度也很差，无法用于现在精度要求越来越高的应用要求。因此研发数字化、高精度、集成化高、适用性强的智能电动执行机构控制系统是迫切需要解决的技术问题。

发明内容

有鉴于现有技术的上述缺陷，本发明所要解决的技术问题是提供一种全数字化智能电动执行机构控制系统。

为实现上述目的，本发明提供了一种全数字化智能电动执行机构控制系统。该控制系统具有电源模块，将380VAC或220VAC供电电源转换为控制器内部电源；通过检测部分的相序、温度、扭矩和位置检测模块，检测电动执行机构的运行状态和报警；检测信号输入32位主控制芯片后，主控制芯片运算后输出控制信号驱动电机驱动模块，实现对电机的动作控制；控制系统同时还具备了人机接口，提供了就地操作人员和控制器之间的交互接口；控制系统的远程通讯接口提供了多种接口与远程系统完成信息交换；控制系统采用低成本的32位芯片作为核心控制芯片，其内置的软件完成了整个系统的控制功能，系统软件采用时间轮询系统，分为驱动层、中间层和应用层等三层结构。

本发明由于采用了低成本的32位芯片作为核心控制芯片，克服了使用PLC和单片机的缺点，大大提高了控制速度和精度的同时，降低了控制系统的成本。在检测部分，采用了数字式的位置检测模块将精确检测阀门的实时位置；采用了数字式的扭矩检测模块将以精确的数字量反馈阀门的实时扭矩；采用了数字式的相序检测模块，可以动态实时检测电源相序并发出缺相报警。这些都确保了电动执行机构控制系统很高的控制水平。

同时由于本发明采用的硬件模块化、软件结构化设计，因此在多种模块的选择上，可以自由选择。例如电机驱动模块，可以选择交流接触器，可以选择伺服驱动器，也可以选择变频器，以适合驱动不同电机。因此本发明可以适应于各种电动执行机构，只需要对软硬件模块进行选择。

本发明具有全数字化的系统控制功能，运行安全稳定可靠，控制水平先进，功能完善，操作简便，可靠性强，抗干扰性高，大大提高了电动执行机构的控制水平，并降低了使用成本，解决了目前电动执行机构所面临的难题，填补了国内无低成本数字化智能电动执行机构控制系统的空白。

以下将结合附图对本发明的具体结构及技术效果作进一步说明，以充分地阐述本发明的目的、特征和效果。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图；

图2是本发明的硬件组成示意图；

图3是本发明的软件组成示意图；

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步详细的描述。

如图1，本发明主要共由六大部分组成，即电源模块；电机驱动模块；检测部分，包括四个模块；人机接口部分，包括四个模块；远程通讯接口部分，包括三大模块；以及32位主控制芯片。其中检测部分、32位主控制芯片以及电机驱动模块构成控制系统的主回路；电源模块作为控制系统的供电部分；人机对话接口和远程通讯接口作为辅助部分，完成系统与操作人员和远程系统的信息交互。

本发明的硬件组成如图2。其中，电源模块采用变压器、整流桥和意法半导体公司的LM2576-05、LM2576-12等非线性电源稳压芯片构成，将380VAC或220VAC转化为5V、12V等稳压电源。

传感器部分包括由安华高公司AEAS-7500和AEAT-86AD组成的30位多转圈绝对值编码器，其输入信号由德州半导体公司的SN26LS31和SN26LS32芯片组成的SSI串行接口接入主控制芯片，由基于安华高公司的HCPL200线性光耦的组成模拟量输入电路用于接入扭矩信号，由基于日立公司的光耦TLP521的三路开关量输入接口5用于电源相序检测和电机过热检测信号输入。

主控制芯片采用基于ARM公司Cortex-M3内核的意法半导体公司32位控制器STM32F103芯片。主控制芯片输出的电机控制信号经接触器驱动电路驱动交流接触器。