КОНТРОЛЛЕР ДЛЯ УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИМ ИСПОЛНИТЕЛЬНЫМ МЕХАНИЗМОМ

Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом
Полезная модель относится к машиностроению, в частности - к исполнительным механизмам и приводам, управляющим трубопроводной арматурой (например, задвижками или шаровыми кранами), и может быть использована для дистанционного и/или автоматического регулирования и управления потоками жидких или газообразных сред с помощью аппаратуры, установленной на трубопроводах различного назначения.
Известен контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом КИМЗ производства ОАО «АБС ЗЭиМ Автоматизация» по патенту RU №109887, опубликованный 27.10.2011 г., размещенный в корпусе, содержащем электронные компоненты, в состав которых входят узел индикации и местного управления, блок центрального процессора (БЦП), блок бесконтактной силовой коммутации, блок токовой защиты, нагревательный элемент, узел контроля температуры внутреннего пространства, датчик положения вала механизма, датчик крутящего момента, датчик температурной защиты электродвигателя. Это устройство является наиболее близким техническим решением к заявляемому.
Недостатком известного контроллера является невозможность определения порядка чередования фаз при питании от трехфазной сети, что при изменении порядка чередования фаз приводит к изменению направления вращения электродвигателя и ошибке направления вращения вала механизма.
Задачей предлагаемой полезной модели является обеспечение возможности определения порядка чередования фаз, и использование этой информации для автоматической коррекции подачи питания на электродвигатель для сохранения неизменным направления его вращения.
Техническим результатом заявляемого решения является повышение эффективности работы контроллера, обеспечивая неизменным направление вращения электродвигателя исполнительного механизма автоматической коррекцией подачи питания.
Технический результат полезной модели достигается тем, что в контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом, содержащий электронные компоненты, в состав которых входят блок центрального процессора (БЦП), блок бесконтактной силовой коммутации, узел сопряжения, блок токовой защиты, блок питания, нагревательный элемент, узел контроля температуры внутреннего пространства, узел индикации и местного управления, введен узел сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания, связанный с БЦП, состоящий из двух каналов, каждый из которых содержит оптрон для гальванической развязки, конденсатор, выполненный с
возможностью накапливать энергию при высоком входном напряжении, транзистор с возможностью подавать энергию, накопленную конденсатором на вход оптрона при нулевом входном напряжении, а БЦП выполнен с возможностью определять на основе импульсов от узла сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания порядок чередования фаз в цепях питания и корректировать подачу напряжения на электродвигатель электрического исполнительного механизма.
На приведенной функциональной схеме приняты следующие обозначения: 1 - блок питания, 2 - узел сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания, 3 - узел контроля температуры внутреннего пространства, 4 - нагревательный элемент, 5 - узел сопряжения, 6 - БЦП, 7 - узел индикации и местного управления, 8 - блок бесконтактной силовой коммутации, 9 - блок токовой защиты, 10 - датчик положения вала механизма, 11 - датчик крутящего момента, 12 - датчик температурной защиты электродвигателя, 13 - электрический исполнительный механизм. C1 и C2 конденсаторы 1-го и 2-го каналов узла сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания, T1 и T2 транзисторы 1-го и 2-го каналов узла сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания, O1 и O2 оптроны 1-го и 2-го каналов узла сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания.
Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом содержит электронные компоненты, в состав которых входят бесконтактный однооборотный или многооборотный датчик положения выходного вала 10 исполнительного механизма 13, датчик крутящего момента 11, блок бесконтактной силовой коммутации 8 на тиристорах для управления электродвигателем исполнительного механизма 13, БЦП 6, предназначенный для реализации алгоритма управления и защиты механизма, обеспечения хранения и индикации параметров и состояния механизма, обмена данными с устройствами верхнего уровня, узел сопряжения 5 для подключения к внешним управляющим устройствам, блок токовой защиты 9 обеспечивает защиту контроллера от токовых перегрузок, датчик температурной защиты электродвигателя 12, блок питания 1 обеспечивает питание всех компонентов контроллера. В состав контроллера так же входят управляемый БЦП нагревательный элемент 4, узел контроля температуры внутреннего пространства 3, обеспечивающие прогрев внутреннего пространства контроллера до температуры, допустимой для электронных компонентов во время работы при понижении температуры до минус 60°C.
Узел сигнализации перехода через «0» 2 состоит из двух каналов сигнализирующих о переходе через «0» напряжения в фазах A и B сети трехфазного питания. Каждый канал состоит из конденсатора C1 (C2) с возможностью накапливать энергию при высоком входном напряжении, транзистора T1 (T2) направляющего энергию конденсатора C1 (C2) на вход оптрона O1 (O2) при нулевом входном напряжении, тем самым формируя на выходе оптрона O1 (O2) импульс в момент перехода через «0» входного напряжения, что позволяет определять порядок чередования фаз в цепях питания.
Узел индикации и местного управления 7 предназначен для задания режимов работы контроллера, местного управления механизмом, индикации параметров и состояний механизма в процессе работы и настройки.
Основной функцией контроллера является управление электрическим исполнительным механизмом в соответствии с командами, получаемыми от различных источников управления. В основе работы контроллера лежит метод управления электродвигателем механизма путем отслеживания углового положения вала механизма с помощью датчика положения крутящего момента на выходном валу механизма с помощью датчика момента, то есть БЦП 6 получает информацию о параметрах исполнительного механизма в конкретный момент времени, анализирует их и выдает такую команду на блок силового коммутатора 8, чтобы исполнить сигнал внешнего управляющего устройства. Одновременно БЦП получает информацию с блока защиты по току 9 о силе тока электродвигателя исполнительного механизма 13, с датчика крутящего момента 11 о текущем моменте на выходном валу исполнительного механизма, с датчика температурной защиты электродвигателя 12 о перегреве обмоток, с узла сигнализации перехода через «0» 2 о наличии напряжения в цепях питания и о порядке чередования фаз и сопоставляя полученную информацию, осуществляет проверку исправности, как электродвигателя, так и исполнительного механизма в целом. По этой совокупности информации БЦП продолжает управлять электродвигателем исполнительного механизма, либо отключает его в защитных целях.
Контроллер для управления электрическим исполнительным механизмом с введенным узлом сигнализации перехода через «0» напряжения в цепях питания позволяет устранить недостаток известного устройства, обеспечивая возможность определения порядка чередования фаз, и использование этой информации для автоматической коррекции подачи питания на электродвигатель для сохранения неизменным направления его вращения, тем самым повышая эффективность работы контроллера.
Заявляемый контроллер планируется применить для управления запорно-регулирующим органом трубопроводной арматуры в разрабатываемых исполнительных механизмах, что позволяет сделать вывод о соответствии его критерию «промышленная применимость» для полезной модели.