图阀位及速度控制原理框图„„„„„„„„„„„„„„ 图执行机其它微机间的通讯。 时钟电路时钟电路主要用来提供采样与控制周期速度计算 时所需要的时间以及日历。文中选用时钟电路。 内部有字节的用户非易失性可用来存入需长期保存的 数据。 液晶显示单元为了实现人机对话功能选用液晶 显示模块组成显示电路。采用组态显示方式。通过菜单选择可 分别对阀门力矩限位电机通讯和参数等信号进行设置或 调试。并采用文字和图形相结合的方式显示直观清晰。 程序出格自恢复电路为了保证在强干扰下程序出格时系统能 够自动地恢复正常选用组成程序出格自恢复电路监视 程序运行。如图所示该电路由与非门及微分电路 组成。 工作原理为旦程序出格由高变低由于微分电路的作 用由与非门输入引脚变为高电平引脚电平的这种变 化使与非门输出个正脉冲使单片机产生次复位复位 结束后又由程序通过口向的引脚发正脉冲 使引脚回到高电平程序出格自恢复电路继续监视程序运行。 第章机电体化中阀位及速度控制原理 阀位及速度控制原理框图如图所示。 采用双环控制方案其中内环为速度环外环为位置环。速度环 主要将当前速度与速度给定发生器送来的设定速度相比较通过 速度调节器改变波发生器载波频率实现电机的转速调节。 速度调节器采用模糊神经网络控制算法具体内容另文叙述。 外环主要根据当前位置速度的设定通过速度给定发生器向内环 提供速度的设定值。由于大流量阀执行机构在运行过程中存在加 速匀速减速等阶段。各阶段的时间长短加速度的大小在 何位置开始匀速或减速均与给定位置当前位置以及运行速度有 关。速度给定发生器的工作原理为通过比较实际阀位与给定阀 位当二者不相等时以恒定加速度加速减速点根据当前速度 阀位值阀位给定值的大小计算得来。 执行机构各阶段运行速度的计算原理 图为执行机构的典型运行速度图它由若干段变化速率不同 的折线组成。将曲线上速率开始发生改变的那点称为起始段点 相应的时间称为段起始时间如图中的 „„相应的速度称为段起始速度如图所示 „。 设第段速度的变化速率为则有 式中为两段点之间的速度变化值 为两段之间的时间。 显然当时为恒速段时为升速段时为减速 段。任意时刻的速度给定值为 为采样周期。 变化速率的取值由给定位置当前位置以及运行速度的大小确 定。 第章关键技术问题的解决 该电动执行机构采用了最新的变频调速技术电机驱动功率小于 。用户可根据需要设定力矩特性根据控制的阀设定速度 速度分多转式直行程角行程种方式。控制系统由阀位给定 和阀位反馈信号构成的闭环系统控制特性视运行方式速度而 定并具有自动过流保护过载保护超压欠压过热缺相 堵转等保护功能。 该执行机构解决的关键性技术问题主要有 阀门柔性开关柔性开关主要是为了当阀关闭或全开时保证 阀门不卡死与损伤。执行机构内部的微处理器根据测得的变频器 输出电压和电流通过精确计算得出其输出力矩。旦输出力北岳职业技术学院 高等教育毕业设计 题目机电设备的维修与保养 学院北岳职业技术学院 年级专业年矿山机电 层次专科 学号 姓名曹海琴 指导教师赵玉杰 起止时间年月日 内容摘要 依据机电体化技术的发展前景提出种新型电动执行机 构的设计方案详细介绍了该执行机构各功能元件的选型与设计 阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行机构 将阀门伺服电机控制器合为体采用单片机变频技 术实现了阀门的动作速度和位置控制解决了阀门的精确定位 阀门柔性开关极限位置判断电机保护及模拟信号隔离等技术 问题。现场运行情况表明该电动执行机构具有动作快保护完 善以及便于和计算机通讯等优点充分利用了机电体化技术带 来的方便快捷。 关键词电动机阀门继电器保护机电体化技术总结 目录 内容摘要 插图索引 引言, 第章机电体化技术发展历程及其趋向, 机电体化技术发展历程, 机电体化发展趋向, 第章机电体化中电动执行机构的硬件设计及工作原理 系统工作原理 第章机电体化中阀位及速度控制原理 第章关键技术问题的解决 第章机电体化中继电器保护的现状与发展 继电保护发展现状 继电保护的未来发展 计算机化 网络化 保护控制测量数据通信体化 智能化 结束语 参考文献 插图索引 图电动执行机构控制系统框图„„„„„„„„„„„„„„ 图输出电流电压检测„„„„„„„„„„„„„„ 图程序出格自恢复电路„„„„„„„„„„„„„„ 图阀位及速度控制原理框图„„„„„„„„„„„„„„ 图执行机构的典型运行速度图„„„„„„„„„„„„„ 图线性隔离放大器„„„„„„„„„„„„„„„„„„ 第章机电体化中电动执行机构的硬件设计及工 作原理 电动执行机构控制系统原理框图如图所示。智能执行机构从 结构上主要分为控制部分和执行驱动部分。 控制部分主要由单片机波发生器逆变器 转换模块整流模块输入输出通道故障检测和报警电路等组 成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位置传感器。 系统工作原理 霍尔电流电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出 电流电压及阀门的位置信号经转换后送入单片机。单片 机通过控制波发生器产生的波经光电耦合作用于 逆变模块实现电机的变频调速以及阀位控制。逆变模块工 作时所需要的直流电压信号由整流电路对电源进行全桥整 流得到。 控制系统各功能元件的选型与设计 单片机选用公司生产的单片机它主要通过并行 口担负控制系统的信号处理接收系统对转矩阀门开启 关闭及阀门开度等设定信号并提供三相波发生器所需要的 控制信号处理发出的故障信号和报警