本發(fā)明涉及一種多電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置、控制箱及控制方法，尤其適用于工礦企業(yè)中使用的兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置、控制箱及控制方法。

背景技術(shù)：

電動執(zhí)行機構(gòu)又稱電動執(zhí)行器，作為閥門、風(fēng)門的開關(guān)和調(diào)節(jié)裝置，廣泛應(yīng)用于電力、石化、冶金、水泥、市政和水處理等行業(yè)。目前現(xiàn)場使用的電動執(zhí)行機構(gòu)品牌和型號眾多，國產(chǎn)品牌電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分設(shè)計和制造工藝不理想，導(dǎo)致執(zhí)行機構(gòu)控制部分故障率很高，進口品牌電動執(zhí)行機構(gòu)備品備件價格昂貴，供貨不及時。電動執(zhí)行機構(gòu)出現(xiàn)故障時，要么得不到及時修復(fù)，要么整機替代，嚴重影響生產(chǎn)，同時造成資源極大浪費，設(shè)備管理難度很大。

此外目前，國家正在倡導(dǎo)智能化、數(shù)字化工廠和物聯(lián)網(wǎng)建設(shè)，現(xiàn)有的電動執(zhí)行機構(gòu)無法滿足多樣化的通信要求，無法實施大量數(shù)據(jù)的傳輸和交換。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

針對上述技術(shù)問題，提供一種結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，對多個品牌和型號的電動執(zhí)行機構(gòu)兼容性強，減少各品牌備件采購，縮短故障處理時間，更換方便的兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置、控制箱及控制方法

為實現(xiàn)上述技術(shù)目的，本發(fā)明的兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，它包括控制單元、總線電路、就地操作按鈕、檢測裝置、接線端子電源模塊和交流接觸器，接線端子包括接線端子陽和接線端子陰，控制單元包括處理器、顯示器、存儲器、通信模塊、設(shè)定開關(guān)、擴展插槽模塊、轉(zhuǎn)換電路和光電耦合器，檢測裝置包括設(shè)置在電動執(zhí)行機構(gòu)本體電動機上的扭矩傳感器、溫度傳感器和閥位檢測軸上的絕對編碼器；

其中，控制單元分別與電源模塊、交流接觸器、就地操作按鈕和總線電路相連接，交流接觸器通過接線端子與電動執(zhí)行機構(gòu)本體的電動機連接，設(shè)置在電動機上的溫度傳感器、軸端扭矩傳感器和閥位檢測軸上的編碼器的輸出端經(jīng)接線端子，通過轉(zhuǎn)換電路與處理器的輸入端相連接，總線電路通過接線端子與設(shè)置在外殼上的通訊接口相連；

處理器分別與顯示器、存儲器、通信模塊、設(shè)定開關(guān)和擴展插槽模塊相連接，處理器經(jīng)轉(zhuǎn)換電路通過接線端子輸出4-20ma位置反饋信號，處理器通過順序連接的光電耦合器、交流接觸器與接線端子相連接，用于開關(guān)量與處理器之間控制信息的輸入和輸出；

所述通信模塊包括無線通信模塊和有線通信模塊，其中無線通信模塊包括藍牙模塊、紅外線模塊、無線zigbee模塊、wifi模塊，有線通信模塊包括rs485接口、usb接口、和總線接口。

所述控制單元包括控制單元和備用控制單元，備用控制單元為冗余備用，當控制單元故障時自動啟動備用控制單元開始工作，并發(fā)出故障信息。

所述控制單元內(nèi)設(shè)有多個擴展插槽模塊；

一種兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制箱，它包括檢測裝置、箱體和設(shè)置在箱體一側(cè)的接線端子盒，接線端子盒上設(shè)有多個防水接頭，接線端子盒內(nèi)通過接線端子支架安裝固定接線端子，接線端子盒與箱體內(nèi)腔相通，箱體內(nèi)腔一側(cè)的接線端子為接線端子陰，另一側(cè)為接線端子陽，檢測裝置的連接導(dǎo)線和電動機的電源線從防水接頭穿過；

其中箱體由下箱體和上箱體連接構(gòu)成，下箱體內(nèi)設(shè)有通過交流接觸器固定導(dǎo)軌安裝的交流接觸器和電路板支撐板，電路板支撐板上并排設(shè)置控制單元和備用控制單元，上箱體上設(shè)有按鍵孔和顯示器開口，按鍵孔內(nèi)底部設(shè)有彈簧和圓柱形磁鐵，圓柱形磁鐵上設(shè)有就地操作按鈕，就地操作按鈕周圍設(shè)有骨架密封，骨架密上設(shè)有就地操作按鈕的按鈕壓板，顯示器開口中設(shè)有顯示器，顯示器上設(shè)有顯示器窗口強化玻璃，顯示器窗口強化玻璃四周設(shè)有固定用的玻璃壓板。

所述下箱體內(nèi)設(shè)有立柱，立柱之間設(shè)有提高剛性的3條橫筋，電路支撐板固定在立柱上，下箱體外的下側(cè)設(shè)有弧形槽，通過弧形槽將控制箱固定在管子。

玻璃壓板通過觀察窗密封溝槽密封固定顯示器窗口強化玻璃，下箱體和上箱體之間設(shè)有上箱體結(jié)合面密封溝槽，并通過螺栓固定。

所述接線端子盒設(shè)有4個呈梯形布置的螺紋孔和密封溝槽，每個螺紋孔內(nèi)安裝一個防水接頭。

一種使用兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置的控制方法，其特征在于步驟如下：

將控制器損壞的電動執(zhí)行機構(gòu)拆開，拆除損壞的控制器，將檢測裝置中的扭矩傳感器和溫度傳感器分別安裝在電動執(zhí)行機構(gòu)本體的電動機上，將絕對編碼器安裝在電動執(zhí)行機構(gòu)本體的閥位檢測輸出軸上，通過設(shè)定開關(guān)輸入電動執(zhí)行機構(gòu)的型號；

使用時，遠程啟動電動執(zhí)行機構(gòu)本體時，利用扭矩傳感器實時檢測啟動電動執(zhí)行機構(gòu)本體的扭矩信息，利用溫度傳感器實時采集電動執(zhí)行機構(gòu)本體的電動機溫度信息，利用絕對編碼器檢測電動執(zhí)行機構(gòu)本體的閥位輸出軸的轉(zhuǎn)動角位移；

扭矩傳感器、溫度傳感器和絕對編碼器將檢測信息通過接線端子發(fā)送到控制單元中，控制單元通過輸入的檢測信息數(shù)據(jù)與存儲器記載的相應(yīng)型號電動執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)角和扭矩數(shù)據(jù)進行比較，同時控制單元實時監(jiān)測溫度傳感器檢查的溫度數(shù)據(jù)是否超過預(yù)設(shè)值；

當控制單元判斷檢測數(shù)據(jù)與存儲器記載的數(shù)據(jù)比較高于預(yù)定值，則控制單元通過交流接觸器關(guān)閉電動執(zhí)行機構(gòu)本體；當控制單元判斷溫度傳感器發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值時，關(guān)閉電動執(zhí)行機構(gòu)本體同時發(fā)出警報；從而實現(xiàn)對電動執(zhí)行機構(gòu)本體的自動控制。

所述扭矩傳感器、溫度傳感器和絕對編碼器的監(jiān)測信息以及處理單元做出的自動化處理數(shù)據(jù)均通過通信模塊發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中儲存起來。

本發(fā)明的有益效果：

1)本申請的控制裝置兼容目前市面上所有品牌各種型號的電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分，安裝方便，改造簡單；2)本申請的控制箱具有常備的冗余控制模塊，大大降低了電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分的故障率，減少維修頻率；3)本申請的控制箱兼容多種通信方式，可以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的無障礙傳輸和交換，便于組網(wǎng)，適用于各種工況情況；4)本申請的控制箱實現(xiàn)分體安裝，可以安裝在現(xiàn)場的墻體、平臺上，或現(xiàn)場豎立的管子上，對安裝場所要求低。本申請可以實現(xiàn)對進口品牌智能型電動執(zhí)行機構(gòu)、國產(chǎn)品牌智能型電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分替代，還可以改造傳統(tǒng)機械式電動執(zhí)行機構(gòu)，通過本申請的多功能控制單元將其改造成智能型。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的控制箱結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的控制裝置的電路框圖；

圖3是本發(fā)明的下箱體的主視圖；

圖4是本發(fā)明的下箱體的左視圖；

圖5是本發(fā)明的下箱體的俯視圖；

圖6是本發(fā)明的下箱體的f向視圖；

圖7是本發(fā)明的上箱體的結(jié)構(gòu)圖；

圖8是本發(fā)明的上箱體的e-e剖視圖；

圖9是本發(fā)明的接線端子盒圖；

圖10是本發(fā)明的接線端子盒h-h剖視圖；

圖中：1.電動執(zhí)行機構(gòu)本體；2.防水接頭；3.接線端子盒；4.接線端子陽；5.接線端子陰；6.下箱體；7.上箱體；8.交流接觸器；9.按鈕壓板；10.就地操作按鈕；11.密封骨架；12.顯示器窗口強化玻璃；13.玻璃壓板；14.電路支撐板；15.控制單元；16.備用控制單元；17.彈簧；18.圓柱形磁鐵；19.交流接觸器固定導(dǎo)軌；20.接線端子支架；

1-1矩傳感器；1-2溫度傳感器；1-3絕對編碼器；6-1立柱；6-2窗口；6-3弧形槽；7-1按鍵孔；7-2顯示器開口；7-3觀察窗密封溝槽；7-4上箱體結(jié)合面密封溝槽；15-1處理器；15-2顯示器；15-3總線電路；15-4存儲器；15-5通信模塊；15-6設(shè)定開關(guān)。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的一個實施例作進一步的描述：

如圖2所示，本發(fā)明的兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制裝置，它包括控制單元15、總線電路15-3、就地操作按鈕10、檢測裝置、接線端子電源模塊15-7和交流接觸器8，接線端子包括接線端子陽4和接線端子陰5，控制單元包括處理器15-1、顯示器15-2、存儲器15-4、通信模塊15-5、設(shè)定開關(guān)15-6、擴展插槽模塊15-8、轉(zhuǎn)換電路和光電耦合器，檢測裝置包括設(shè)置在電動執(zhí)行機構(gòu)本體1電動機上的扭矩傳感器1-1、溫度傳感器1-2和閥位檢測軸上的絕對編碼器1-3；

其中，控制單元分別與電源模塊15-7、交流接觸器8、就地操作按鈕10和總線電路15-3相連接，交流接觸器8通過接線端子與電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的電動機連接，設(shè)置在電動機上的溫度傳感器1-2、軸端扭矩傳感器1-1和閥位檢測軸上的編碼器1-3的輸出端經(jīng)接線端子，通過轉(zhuǎn)換電路與處理器15-1的輸入端相連接，總線電路15-3通過接線端子與設(shè)置在外殼上的通訊接口相連；

處理器15-1分別與顯示器15-2、存儲器15-4、通信模塊15-5、設(shè)定開關(guān)15-6和擴展插槽模塊15-8相連接，所述控制單元15內(nèi)設(shè)有多個擴展插槽模塊15-8，處理器15-1經(jīng)轉(zhuǎn)換電路通過接線端子輸出4-20ma位置反饋信號，處理器15-1通過順序連接的光電耦合器、交流接觸器8與接線端子相連接，用于開關(guān)量與處理器15-1之間控制信息的輸入和輸出；

所述通信模塊15-5包括無線通信模塊和有線通信模塊，其中無線通信模塊包括藍牙模塊、紅外線模塊、無線zigbee模塊、wifi模塊，有線通信模塊包括rs485接口、usb接口、和總線接口。

所述控制單元包括控制單元15和備用控制單元16，備用控制單元16結(jié)構(gòu)為冗余備用結(jié)構(gòu)和控制單元15相同，當控制單元15故障時自動啟動備用控制單元16開始工作，并發(fā)出故障信息。

如圖1所示，一種兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制箱，它包括檢測裝置、箱體和設(shè)置在箱體一側(cè)的接線端子盒3，接線端子盒3上設(shè)有多個防水接頭2，接線端子盒3內(nèi)通過接線端子支架20安裝固定接線端子，接線端子盒3與箱體內(nèi)腔相通，箱體內(nèi)腔一側(cè)的接線端子為接線端子陰5，另一側(cè)為接線端子陽4，檢測裝置的連接導(dǎo)線和電動機的電源線從防水接頭2穿過；

其中箱體由下箱體6和上箱體7連接構(gòu)成，下箱體6內(nèi)設(shè)有通過交流接觸器固定導(dǎo)軌19安裝的交流接觸器8和電路板支撐板14，電路板支撐板14上并排設(shè)置控制單元15和備用控制單元16，上箱體7上設(shè)有按鍵孔7-1和顯示器開口7-2，按鍵孔7-1內(nèi)底部設(shè)有彈簧17和圓柱形磁鐵18，圓柱形磁鐵18上設(shè)有就地操作按鈕10，就地操作按鈕10周圍設(shè)有骨架密封11，骨架密封11上設(shè)有就地操作按鈕10的按鈕壓板9，顯示器開口7-2中設(shè)有顯示器15-2，顯示器15-2上設(shè)有顯示器窗口強化玻璃12，顯示器窗口強化玻璃12四周設(shè)有固定用的玻璃壓板13。

如圖3、圖4和圖5所示，下箱體6內(nèi)設(shè)有立柱6-1，立柱6-1之間設(shè)有提高剛性的3條橫筋6-5，電路支撐板14固定在立柱6-1上，下箱體6外的下側(cè)設(shè)有弧形槽6-3，通過弧形槽6-3將控制箱固定在管子，下箱體6左側(cè)開有與箱體內(nèi)相通的窗口6-2，下箱體6外下側(cè)設(shè)有弧形槽6-3和4個螺紋孔6-6

如圖7和圖8所示，玻璃壓板13通過觀察窗密封溝槽7-3密封固定顯示器窗口強化玻璃12，下箱體6和上箱體7之間設(shè)有上箱體結(jié)合面密封溝槽7-4，并通過螺栓固定。

如圖9和圖10所示，所述接線端子盒3設(shè)有4個呈梯形布置的螺紋孔3-1和密封溝槽3-2，每個螺紋孔3-1內(nèi)安裝一個防水接頭2。

一種兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制方法，其特征在于步驟如下：

將控制器損壞的電動執(zhí)行機構(gòu)拆開，拆除損壞的控制器，將檢測裝置中的扭矩傳感器1-1和溫度傳感器1-2分別安裝在電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的電動機上，將絕對編碼器1-3安裝在電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的閥位檢測輸出軸上，通過設(shè)定開關(guān)15-6輸入電動執(zhí)行機構(gòu)的型號；

使用時，遠程啟動電動執(zhí)行機構(gòu)本體1時，利用扭矩傳感器1-1實時檢測啟動電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的扭矩信息，利用溫度傳感器1-2實時采集電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的電動機溫度信息，利用絕對編碼器1-3檢測電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的閥位輸出軸的轉(zhuǎn)動角位移；

扭矩傳感器1-1、溫度傳感器1-2和絕對編碼器1-3將檢測信息通過接線端子發(fā)送到控制單元15中，控制單元15通過輸入的檢測信息數(shù)據(jù)與存儲器15-4記載的相應(yīng)型號電動執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)角和扭矩數(shù)據(jù)進行比較，同時控制單元15實時監(jiān)測溫度傳感器1-2檢查的溫度數(shù)據(jù)是否超過預(yù)設(shè)值；

當控制單元15判斷檢測數(shù)據(jù)與存儲器15-4記載的數(shù)據(jù)比較高于預(yù)定值，則控制單元15通過交流接觸器8關(guān)閉電動執(zhí)行機構(gòu)本體1；當控制單元15判斷溫度傳感器1-2發(fā)送的溫度數(shù)據(jù)超過預(yù)設(shè)值時，關(guān)閉電動執(zhí)行機構(gòu)本體1同時發(fā)出警報；從而實現(xiàn)對電動執(zhí)行機構(gòu)本體1的自動控制。

所述扭矩傳感器1-1、溫度傳感器1-2和絕對編碼器1-3的監(jiān)測信息以及處理單元做出的自動化處理數(shù)據(jù)均通過通信模塊15-5發(fā)送到數(shù)據(jù)庫中儲存起來。

實施例一：

一種兼容多種通信方式的多功能電動執(zhí)行機構(gòu)控制箱，包含上箱體7、下箱體5、接線端子盒3、接線端子支架20、控制單元15、控制單元固定板14、電源模塊15-7、交流接觸器8、接線端子陽4、接線端子陰5，兼容多種通信方式，具有冗余功能，具有控制功能，通過分體式安裝，實現(xiàn)對所有品牌電動執(zhí)行機構(gòu)的控制。

所述控制單元具有兩套，即控制單元15和備用控制單元16，當運行的一套出現(xiàn)電路故障時，自動啟用備用控制單元16，并輸出故障報警信息；電動執(zhí)行機構(gòu)絕大部分故障都來自電控部分，該發(fā)明通過控制單元的冗余功能，大大降低了電動執(zhí)行機構(gòu)的故障率，保障整個系統(tǒng)的穩(wěn)定運行。控制單元15和備用控制單元16固定在電路支撐板14上，電路支撐板14固定在下箱體6內(nèi)部立柱6-1上，如圖1、圖3。

圖2中，所述控制單元15包含處理器15-1、顯示器15-2、總線電路15-3、存儲器15-4、無線通信模塊15-5、設(shè)定開關(guān)15-6、擴展插槽15-8，控制單元15的存儲器15-4內(nèi)寫有主控制軟件程序，所述控制單元15分別與電源模塊15-7、交流接觸器8連接、經(jīng)接線端子陰4和接線端子陽5與安裝在電動執(zhí)行機構(gòu)本體1上的絕對編碼器1-3、電動機扭矩傳感器1-1、溫度傳感器1-2連接；外部電源經(jīng)接線端子與電源模塊連接15-7連接，電源模塊連接15-7與交流接觸器8和控制單元15連接，扭矩傳感器1-1、溫度傳感器1-2、絕對編碼器1-3實現(xiàn)對電動執(zhí)行機構(gòu)電動機扭矩、溫度和閥位檢測，檢測數(shù)據(jù)通過接線端子送入控制單元15的處理器15-1進行運算處理后，與存儲器15-4中存儲各種品牌型號的電動執(zhí)行機構(gòu)參數(shù)進行比較，再通過交流繼電器8對電動執(zhí)行機構(gòu)的電動機進行控制。

控制單元15預(yù)留數(shù)個擴展插槽15-8，便于后期對控制箱升級用。

所述通信模塊15-5具有多種通信接口，包括：rs485、usb、藍牙、紅外線、無線zigbee、無線wifi；在當前大數(shù)據(jù)、信息化、數(shù)字化、物聯(lián)網(wǎng)背景下，工業(yè)控制中，對信息和數(shù)據(jù)的讀取方式更加靈活方便。

所述控制單元15的存儲器15-4內(nèi)寫有所有品牌電動執(zhí)行機構(gòu)型號，以及該型號電動執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)速和扭矩參數(shù)；根據(jù)電動執(zhí)行機構(gòu)本體1型號選擇控制參數(shù)；

所述控制箱上箱體7上表面裝有開、關(guān)、停止、本地/遠程4個按鈕10：每個按鈕10下端裝有一個圓柱形磁鐵19、彈簧18，按鈕上端裝有骨架密封11，通過壓板9固定在上箱體7上表面4個豎直方向孔7-1內(nèi)，骨架密封11起到密封和按鈕緩沖作用；所有操作均通過這4個按鈕；上箱體設(shè)有顯示器觀察窗，觀察窗裝有強化玻璃12和玻璃壓板13，觀察窗密封溝槽7-3和上箱體結(jié)合面密封溝槽7-4，用于安裝o型密封圈，如圖1、圖2、圖7和圖8所示。

圖3中，所述下箱體6內(nèi)設(shè)有4根立柱6-1，圖5中，用于固定電路支撐板14，設(shè)3條橫筋6-5，以加強下箱體6的剛性；圖4中，左側(cè)開有與箱體內(nèi)相通的窗口6-2，用于安裝接線接線端子支撐架20；圖4、圖6中，下箱體6外下側(cè)設(shè)有弧形槽6-3和4個螺紋孔6-6，用于控制箱安裝在管子、墻體或平臺上；

圖9、圖10中，所述接線端子盒3設(shè)有4個呈梯形布置的螺紋孔3-1和密封溝槽3-2，每個螺紋孔3-1內(nèi)安裝一個電纜防水接頭2；

5個接線端子陽4和5個接線端子陽4固定在接線端子支架20上，再整體固定在接線端子盒3和下箱體6左側(cè)開口6-2內(nèi)；接線端子盒內(nèi)5個接線端子陽4插入對應(yīng)的5個接線端子陰5，接線端子盒3固定在下箱體6上；

所述交流接觸器8安裝在固定在下箱體6底部的導(dǎo)軌19上。

所述控制箱采用非侵入式設(shè)計，所有的電動執(zhí)行機構(gòu)設(shè)置和診斷都通過密封的觀察窗口進行，而不必要現(xiàn)場移去上箱體7，暴露控制箱內(nèi)部。

所述控制箱可以實現(xiàn)對所有品牌電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分的取代。該控制單元為萬能型，可以實現(xiàn)對進口品牌智能型電動執(zhí)行機構(gòu)、國產(chǎn)品牌智能型電動執(zhí)行機構(gòu)控制部分替代，還可以改造傳統(tǒng)機械式電動執(zhí)行機構(gòu)，通過本發(fā)明的多功能控制單元將其改造成智能型。