本發(fā)明涉及一種遠(yuǎn)程開關(guān)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，具體涉及一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制方法，屬于自動(dòng)控制技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)是用于遠(yuǎn)距離控制閥門的一種機(jī)構(gòu)，它能夠根據(jù)用戶的需要開啟或關(guān)閉某個(gè)閥門，實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代化工業(yè)的自動(dòng)控制。操作人員在DCS發(fā)出動(dòng)作命令后，執(zhí)行機(jī)構(gòu)電氣回路收到動(dòng)作指令后，指令接點(diǎn)閉合，電氣回路導(dǎo)通，接觸器動(dòng)作，電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，當(dāng)閥門位置到達(dá)閥門控制器的設(shè)定位置后，回路中的閥位常閉觸點(diǎn)斷開，電機(jī)回路斷開，接觸器斷開，電機(jī)停止，同時(shí)閥位的常開觸點(diǎn)閉合，就地指示燈亮，DCS系統(tǒng)收到了閥門開、關(guān)位置的反饋信號(hào)并在畫面上顯示，此時(shí)閥門完成一個(gè)動(dòng)作過程，在正常狀態(tài)下，遠(yuǎn)程執(zhí)行機(jī)構(gòu)接受到圖1中DCS遠(yuǎn)控控制3指令后，閥門會(huì)做相應(yīng)的開關(guān)動(dòng)作，直到圖1中閥位限制器2動(dòng)作后，電氣回路因閥位限制器接點(diǎn)FKA或RKA斷開，閥門電機(jī)斷電停止動(dòng)作，從而完成閥門的一個(gè)開關(guān)動(dòng)作過程。如果在動(dòng)作過程中，扭矩控制器1動(dòng)作的話，為了保證閥門設(shè)備的安全，會(huì)在任何狀態(tài)下切除閥門電機(jī)動(dòng)作，保持閥門現(xiàn)有的狀態(tài)不變，同時(shí)發(fā)出故障報(bào)警信號(hào)。但是，在非正常狀態(tài)下，如果扭矩控制器1和閥位限制器2失效時(shí)，操作員如果發(fā)出DCS遠(yuǎn)程控制3指令，閥門電機(jī)通電動(dòng)作后，閥門會(huì)一直進(jìn)行開關(guān)動(dòng)作，無法有相應(yīng)的措施使閥門電機(jī)停止動(dòng)作，直到執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥桿破壞，造成設(shè)備的嚴(yán)重事故。因此，迫切的需要一種新的技術(shù)方案解決該技術(shù)問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明正是針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，提供一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)及控制方法，該方法利用DCS系統(tǒng)中的時(shí)間脈沖可調(diào)節(jié)，對(duì)閥門進(jìn)行智能控制。同時(shí)通過對(duì)電流的監(jiān)測(cè)和控制，提前預(yù)知閥門卡塞狀態(tài)，并進(jìn)行自動(dòng)修復(fù)功能，保證生產(chǎn)設(shè)備的安全，達(dá)到了生產(chǎn)過程中設(shè)備狀態(tài)的完全受控。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括扭矩控制器，閥位限制器，DCS遠(yuǎn)程控制器，電流檢測(cè)器，DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊,閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊，所述扭矩控制器1由兩個(gè)接點(diǎn)GKA、繼電器GKA以及微動(dòng)開關(guān)STC和微動(dòng)開關(guān)STO組成，所述閥位限制器2由閥門開到位FKA、閥門關(guān)到位RKA、繼電器FKA、繼電器RKA、開關(guān)FSW以及開關(guān)RSW組成，其中開關(guān)RSW控制繼電器RKA，開關(guān)FSW控制繼電器FKA，所述DCS遠(yuǎn)程控制器3由DCS系統(tǒng)中開接點(diǎn)DOO和關(guān)接點(diǎn)DOC組成，所述電流檢測(cè)器4是由電流互感器和電流變送器組成，所述DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊5是由脈沖模塊TP，開計(jì)數(shù)器模塊C1，關(guān)計(jì)數(shù)器模塊C2，加法模塊ADD，計(jì)算器模塊C組成，所述的閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊6是在DCS系統(tǒng)中通過計(jì)算機(jī)編程來完成的，由比較器，與門，或門，異或門，雙穩(wěn)態(tài)電路，時(shí)間繼電器組成。

一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，其特征在于，所述方法為時(shí)間脈沖控制法，當(dāng)操作人員需要對(duì)遠(yuǎn)程閥門進(jìn)行控制時(shí)，運(yùn)行人員在DCS的HMI上進(jìn)行開關(guān)操作，DCS系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)TP時(shí)間長(zhǎng)的閉合信號(hào)， DCS遠(yuǎn)程控制3動(dòng)作，閥門電機(jī)會(huì)朝著指令的方向動(dòng)作，直至閥位控制器2動(dòng)作，閥門電機(jī)停止工作，閥門到達(dá)指定的開關(guān)位置；時(shí)間脈沖確定方法，TP=T+Δt,T為執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)全行程所需的時(shí)間，由于每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門的動(dòng)作特性和整個(gè)動(dòng)作行程是不一致的，所以每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程動(dòng)作時(shí)間需要用秒表精確測(cè)定；Δt時(shí)間可以設(shè)定為閥門全行程時(shí)間T的1%，然后在DCS系統(tǒng)中設(shè)定脈沖時(shí)間TP。

一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，其特征在于，所述方法為電機(jī)過流修復(fù)法，所述控制方法如下，通過電流檢測(cè)器4將實(shí)際電流送入DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)監(jiān)控電流的變化，一旦電機(jī)發(fā)生卡滯或堵轉(zhuǎn)，電機(jī)工作電流將增大，當(dāng)電機(jī)實(shí)際電流大于電機(jī)額定電流的1.19倍，即可判斷電機(jī)有卡死和運(yùn)動(dòng)不暢的情況，需要對(duì)閥門電機(jī)進(jìn)行修復(fù)和重點(diǎn)監(jiān)控，從而保證設(shè)備的安全；具體如下：操作人員進(jìn)行了HMI開按鈕操作后，雙穩(wěn)態(tài)1的S為“1”，Q為“1”，當(dāng)檢測(cè)到閥門電機(jī)的電流I實(shí)際電流≧1.19I額定電流后，0.5秒延時(shí)后，信號(hào)為“1”，送入與門1輸入端1，此時(shí)與門1的輸入端2為“1”，觸發(fā)時(shí)間繼電器T1，異或門1的輸入端1為“1”，異或門1的輸入端2為“1”，異或門1輸出為“0”，開指令HMIO為“0”，閥門電機(jī)會(huì)停止開向動(dòng)作。如果此時(shí)閥門未在關(guān)位，與門2的輸入端1為“1”，與門2的輸入端2為“1”，與門2的輸出端為“1”，或門2輸出為“1”，關(guān)指令HMIC為“1”，如圖2所示，繼電器DOC動(dòng)作，圖1中的接點(diǎn)DOC閉合，電機(jī)將向關(guān)方向動(dòng)作T1時(shí)間后停止動(dòng)作，此時(shí)如果：1）若實(shí)際電流I檢測(cè)到小于1.19I_額定電流后，CMP、與門1、時(shí)間T1、與門2的輸出均為“0”，異或門1輸出端1為“0”，輸入端2為“1”,輸出為“1”，或門1的輸出為“1”，開指令HMIO為“1”，閥門會(huì)繼續(xù)向開方向動(dòng)作，直到閥門開到位動(dòng)作后，閥門完成中間的一個(gè)修復(fù)過程；2）若實(shí)際電流I檢測(cè)到大于1.19I_額定電流后，CMP、與門1、時(shí)間T1、與門2,、或門2的輸出均為“1”，關(guān)指令HMIC一直為“1”，或門3的輸出為“1”，經(jīng)過時(shí)間T2后，與門5輸出為“1”，ALMSTOP為“1”，開繼電器DOO和關(guān)繼電器DOC均失電，閥門停止開關(guān)動(dòng)作，并在計(jì)算機(jī)上報(bào)警，閥門過流動(dòng)作卡死，需要人工到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)或緊急維修。

作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述T1設(shè)定為3秒，T2設(shè)定為5秒。

相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下：1）該技術(shù)方案能夠根據(jù)不同介質(zhì)和不同型號(hào)的閥門進(jìn)行時(shí)間的精確控制，同時(shí)能夠避免因閥位控制器和力矩控制器故障，造成開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的不可控；2）該技術(shù)方案通過對(duì)電機(jī)電流的監(jiān)測(cè)和智能運(yùn)算，無需人工干預(yù)，有效的前饋控制，智能修復(fù)，修復(fù)不成功時(shí)及時(shí)報(bào)警,防止設(shè)備故障的擴(kuò)大化；3）該技術(shù)方案通過DCS系統(tǒng)的計(jì)數(shù)器，能夠很準(zhǔn)確的計(jì)算閥門的動(dòng)作次數(shù)，精確預(yù)知開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的壽命，便于開展設(shè)備的維修。

附圖說明

圖1為開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制原理圖；

圖2為DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊；

圖3為時(shí)間脈沖確定的示意圖；

圖4為閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊；

其中：1、扭矩控制器，2、閥位限制器，3、DCS遠(yuǎn)程控制器，4、電流檢測(cè)器，5、DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊,6閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊。

具體實(shí)施方式

為了加深對(duì)本發(fā)明的認(rèn)識(shí)和理解，下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明和介紹。

實(shí)施例1：參見圖1—圖4，一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)，所述執(zhí)行機(jī)構(gòu)包括扭矩控制器1，閥位限制器2，DCS遠(yuǎn)程控制器3，電流檢測(cè)器4，DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊5,閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊6，所述扭矩控制器1由兩個(gè)接點(diǎn)GKA、繼電器GKA以及微動(dòng)開關(guān)STC和微動(dòng)開關(guān)STO組成，所述閥位限制器2由閥門開到位FKA、閥門關(guān)到位RKA、繼電器FKA、繼電器RKA、開關(guān)FSW以及開關(guān)RSW組成，其中開關(guān)RSW控制繼電器RKA，開關(guān)FSW控制繼電器FKA，所述DCS遠(yuǎn)程控制器3由DCS系統(tǒng)中開接點(diǎn)DOO和關(guān)接點(diǎn)DOC組成，所述電流檢測(cè)器4是由電流互感器和電流變送器組成，所述DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊5是由脈沖模塊TP，開計(jì)數(shù)器模塊C1，關(guān)計(jì)數(shù)器模塊C2，加法模塊ADD，計(jì)算器模塊C組成，所述的閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊6是在DCS系統(tǒng)中通過計(jì)算機(jī)編程來完成的，由比較器，與門，或門，異或門，雙穩(wěn)態(tài)電路，時(shí)間繼電器組成。該技術(shù)方案中，扭矩控制器1是由接點(diǎn)GKA組成，它是由閥門機(jī)構(gòu)蝸桿轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，帶動(dòng)閥門的力矩盤動(dòng)作，當(dāng)閥門開關(guān)力矩壓力過大時(shí)，圖1中微動(dòng)開關(guān)(開STO或關(guān)STC）動(dòng)作，繼電器GKA得電，開關(guān)回路中的接點(diǎn)GKA斷開，切斷閥門電機(jī)的電氣控制回路，達(dá)到保護(hù)的作用；所述的位限制器2是由閥門的開到位FKA和關(guān)到位RKA組成，當(dāng)閥門到達(dá)全開位置，繼電器FKA得電，開回路中的FKA接點(diǎn)斷開，閥門電機(jī)失電，動(dòng)作停止。當(dāng)閥門進(jìn)行關(guān)動(dòng)作時(shí)，閥門到達(dá)全關(guān)位置，繼電器RKA得電，關(guān)回路中的RKA接點(diǎn)斷開，閥門電機(jī)失電，動(dòng)作停止；所述的DCS遠(yuǎn)程控制3是由DCS系統(tǒng)中開接點(diǎn)DOO和關(guān)接點(diǎn)DOC組成，當(dāng)操作人員要進(jìn)行開閥門時(shí)，如圖4所示，在計(jì)算機(jī)上點(diǎn)擊開按鈕HMI，閥門電機(jī)在沒有過流的情況下，發(fā)出開指令HMIO，如圖2所示，接點(diǎn)HMIO閉合，此時(shí)閥位限制器FKA正常，扭矩控制器GKA正常，無大電流報(bào)警ALMSTOP，DCS的中間繼電器DOOD得電，得電時(shí)間長(zhǎng)度為TP,開接點(diǎn)DOO通電TP長(zhǎng)時(shí)間，閥門向開方向動(dòng)作。反之，關(guān)動(dòng)作也是如此。所述的電流檢測(cè)4是由電流互感器和電流變送器組成，電流互感器安裝在閥門電機(jī)回路中，檢測(cè)的信號(hào)經(jīng)過電流變送器后轉(zhuǎn)化為4-20毫安的信號(hào)，送入DCS系統(tǒng)，進(jìn)行閥門電機(jī)電流的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)；所述的DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊5是由脈沖模塊TP和開計(jì)數(shù)器模塊C1和關(guān)計(jì)數(shù)器模塊C2組成。脈沖模塊TP是根據(jù)閥門的特性決定的，如圖3所示，每個(gè)閥門的TP時(shí)間都不同，要根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際測(cè)量后，寫入DCS系統(tǒng)程序中。開計(jì)數(shù)器模塊C1是記錄圖1中閥門開繼電器KM1的動(dòng)作次數(shù)，關(guān)計(jì)數(shù)器模塊C2是記錄圖1中閥門關(guān)繼電器KM2的動(dòng)作次數(shù)，在DCS系統(tǒng)中通過C1和C2相加，得出閥門的動(dòng)作總次數(shù)C；所述的閥門電機(jī)過流修復(fù)功能塊6是在DCS系統(tǒng)中通過計(jì)算機(jī)編程來完成的，由比較器，與門，或門，異或門，雙穩(wěn)態(tài)電路，時(shí)間繼電器組成。

實(shí)施例2：參見圖1—圖4，一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，所述方法為時(shí)間脈沖控制法，無論閥門的扭矩控制器1和閥位限制器2是否正常工作，通過DCS脈沖和計(jì)數(shù)功能塊5中的脈沖模塊TP，對(duì)開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)能夠靈活的控制，達(dá)到預(yù)期的位置。如圖2所示，當(dāng)操作人員需要對(duì)遠(yuǎn)程閥門進(jìn)行控制時(shí)，運(yùn)行人員在DCS的HMI上進(jìn)行開關(guān)操作，DCS系統(tǒng)發(fā)出一個(gè)TP時(shí)間長(zhǎng)的閉合信號(hào)，圖1中的DCS遠(yuǎn)程控制3動(dòng)作，閥門電機(jī)會(huì)朝著指令的方向動(dòng)作，直至閥位控制器2動(dòng)作，閥門電機(jī)停止工作，閥門到達(dá)指定的開關(guān)位置；時(shí)間脈沖確定方法如圖3所示，TP=T+Δt,T為執(zhí)行機(jī)構(gòu)開關(guān)全行程所需的時(shí)間，由于每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥門的動(dòng)作特性和整個(gè)動(dòng)作行程是不一致的，所以每臺(tái)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的全行程動(dòng)作時(shí)間需要用秒表精確測(cè)定；Δt時(shí)間可以設(shè)定為閥門全行程時(shí)間T的1%，然后在DCS系統(tǒng)中設(shè)定脈沖時(shí)間TP。這樣確保閥門在限位開關(guān)正常情況下，閥門能夠正常的動(dòng)作，也能保證限位開關(guān)和力矩控制器異常情況下，閥門能夠到達(dá)指定位置，確保生產(chǎn)設(shè)備的安全。在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)中，繼電器帶電時(shí)間縮短到TP，延長(zhǎng)了DCS卡件和繼電器的壽命,也避免了動(dòng)作過程中電纜斷路造成的拒動(dòng)情況。在DCS的回路中增加了計(jì)數(shù)器功能，能夠準(zhǔn)確的記錄閥門開關(guān)動(dòng)作的次數(shù)，在DCS畫面上顯示閥門的動(dòng)作總次數(shù)，對(duì)閥門進(jìn)行預(yù)知狀態(tài)維修，并在DCS畫面上提示操作人員閥門的檢修要求，為設(shè)備的維修提供可靠的技術(shù)支撐。

實(shí)施例3：參見圖1—圖4，一種遠(yuǎn)程開關(guān)型執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制方法，所述方法為電機(jī)過流修復(fù)法，為了確保閥門安全運(yùn)行，對(duì)閥門電機(jī)過流過程中的智能控制，提出一種電流過流修復(fù)法。在閥門電機(jī)在正常工作工況下，通過圖1中的電流檢測(cè)4將實(shí)際電流送入DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)監(jiān)控電流的變化，一旦電流有異常變化，即可判斷電機(jī)有卡死和運(yùn)動(dòng)不暢的情況，需要對(duì)閥門電機(jī)進(jìn)行修復(fù)和重點(diǎn)監(jiān)控，從而保證設(shè)備的安全。根據(jù)電機(jī)的特性，起動(dòng)電流并不是固定不變的,是隨時(shí)間推移而變化的，需要通過圖4中的0.5秒脈沖來消除起動(dòng)電流的影響，而電機(jī)的堵轉(zhuǎn)電流對(duì)于特定的電機(jī)來說是固定不變的，電機(jī)在工作時(shí)，不允許堵轉(zhuǎn)電流延續(xù)。堵轉(zhuǎn)電流是額定電流的1.2倍左右,閥門在動(dòng)作過程中的經(jīng)常會(huì)由于各種原因發(fā)生過流堵轉(zhuǎn)現(xiàn)象，從而造成閥門動(dòng)作終止，需要操作人員現(xiàn)場(chǎng)復(fù)位，為了解決這個(gè)問題，本專利采用額定電流的1.19倍判斷電機(jī)有過流現(xiàn)象，來判斷閥門電機(jī)有卡死和運(yùn)行不暢的先兆，提前進(jìn)行過流智能修復(fù)；

電機(jī)過流修復(fù)法的方法如下，通過電流檢測(cè)器4將實(shí)際電流送入DCS系統(tǒng)，DCS系統(tǒng)監(jiān)控電流的變化，一旦電機(jī)發(fā)生卡滯或堵轉(zhuǎn)，電機(jī)工作電流將增大，當(dāng)電機(jī)實(shí)際電流大于電機(jī)額定電流的1.19倍，即可判斷電機(jī)有卡死和運(yùn)動(dòng)不暢的情況，需要對(duì)閥門電機(jī)進(jìn)行修復(fù)和重點(diǎn)監(jiān)控，從而保證設(shè)備的安全；具體如下：操作人員進(jìn)行了HMI開按鈕操作后，雙穩(wěn)態(tài)1的S為“1”，Q為“1”，當(dāng)檢測(cè)到閥門電機(jī)的電流I實(shí)際電流≧1.19I額定電流后，0.5秒延時(shí)后，信號(hào)為“1”，送入與門1輸入端1，此時(shí)與門1的輸入端2為“1”，觸發(fā)時(shí)間繼電器T1，異或門1的輸入端1為“1”，異或門1的輸入端2為“1”，異或門1輸出為“0”，開指令HMIO為“0”，閥門電機(jī)會(huì)停止開向動(dòng)作。如果此時(shí)閥門未在關(guān)位，與門2的輸入端1為“1”，與門2的輸入端2為“1”，與門2的輸出端為“1”，或門2輸出為“1”，關(guān)指令HMIC為“1”，如圖2所示，繼電器DOC動(dòng)作，圖1中的接點(diǎn)DOC閉合，電機(jī)將向關(guān)方向動(dòng)作T1時(shí)間后停止動(dòng)作，此時(shí)如果：1）若實(shí)際電流I檢測(cè)到小于1.19I_額定電流后，CMP、與門1、時(shí)間T1、與門2的輸出均為“0”，異或門1輸出端1為“0”，輸入端2為“1”,輸出為“1”，或門1的輸出為“1”，開指令HMIO為“1”，閥門會(huì)繼續(xù)向開方向動(dòng)作，直到閥門開到位動(dòng)作后，閥門完成中間的一個(gè)修復(fù)過程；2）若實(shí)際電流I檢測(cè)到大于1.19I_額定電流后，CMP、與門1、時(shí)間T1、與門2,、或門2的輸出均為“1”，關(guān)指令HMIC一直為“1”，或門3的輸出為“1”，經(jīng)過時(shí)間T2后，與門5輸出為“1”，ALMSTOP為“1”，如圖2中所示，開繼電器DOO和關(guān)繼電器DOC均失電，閥門停止開關(guān)動(dòng)作，并在計(jì)算機(jī)上報(bào)警，閥門過流動(dòng)作卡死，需要人工到現(xiàn)場(chǎng)確認(rèn)或緊急維修。操作人員若進(jìn)行關(guān)指令操作后，監(jiān)測(cè)和動(dòng)作過程同樣也可以實(shí)現(xiàn)過流的修復(fù)功能。圖4中的時(shí)間T1和時(shí)間T2，可根據(jù)實(shí)際情況設(shè)定，一般情況下，T1設(shè)定為3秒，T2設(shè)定為5秒。

需要說明的是上述實(shí)施例，并非用來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍，在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上所作出的等同變換或替代均落入本發(fā)明權(quán)利要求所保護(hù)的范圍。