CN204886764U - 一种伺服电动执行机构 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种伺服电动执行机构，包括变频调速控制器、伺服电机、蜗轮蜗杆传动机构、减速器、控制屏、PLC测试***控制器，变频调速控制器与伺服电机连接，伺服电机通过霍尔速度传感器与PLC测试***控制器相连，伺服电机与蜗轮蜗杆传动机构连接，蜗轮蜗杆传动机构通过联轴器与减速器输入端连接，减速器的输出端与阀杆连接，所述的蜗轮蜗杆传动机构与自动离合手轮***连接。优点是：伺服电机实现了位置、速度和力矩的闭环控制，克服了步进电机开环控制的失步的问题；伺服电机具有较强的过载能力，特别适用有瞬间负载波动和要求快速启动的场合，运转平稳，即使低速时，也不会出现异步电动机驱动时的振动现象。

Description

一种伺服电动执行机构

技术领域

本实用新型涉及一种伺服电动执行机构。

背景技术

智能型电动执行机构是一种常见的执行机构，可大量用于自动化控制领域。现在广泛应用于国内工业现场的智能型电动执行机构，一般使用三相异步电动机驱动，通过蜗轮蜗杆减速，带动空心输出轴输出转矩。减速器具有手/电动切换机构，当切换手柄处于手动位置时，手轮通过离合器带动空心输出轴转动；电动操作时，切换机构将自动回落至电动位置，离合器和蜗轮咬合，由三相电机驱动空心输出轴转动。

另外，由于异步电动机的控制为开环控制，启动频率过高或负载过大易出现丢步或堵转的现象，停止时转速过高易出现过冲的现象，而且在低速时易出现低频振动现象。振动频率与负载情况和驱动器性能有关，这种由异步电动机的工作原理所决定的低频振动现象对于机器的正常运转非常不利。当异步电动机工作在低速时，一般采用阻尼技术来克服低频振动现象，比如在电机上加阻尼器，或驱动器上采用细分技术等，但都不是最理想的。

随着工业技术水平的不断提高，用户对智能型电动执行机构也提出了更高的要求，而现有的智能电动机构就不能满足用户的要求。

发明内容

为克服现有技术的不足，本实用新型的目的是提供一种伺服电动执行机构，采用伺服电机替换异步电动机来驱动，从而实现运转平稳，即使在低速时也不会出现振动现象。

为实现上述目的，本实用新型通过以下技术方案实现：

一种伺服电动执行机构，包括变频调速控制器、伺服电机、蜗轮蜗杆传动机构、减速器、控制屏、PLC测试***控制器，变频调速控制器与伺服电机连接，伺服电机通过霍尔速度传感器与PLC测试***控制器相连，伺服电机与蜗轮蜗杆传动机构连接，蜗轮蜗杆传动机构通过联轴器与减速器输入端连接，减速器的输出端与阀杆连接，所述的蜗轮蜗杆传动机构与自动离合手轮***连接。

所述的PLC测试***控制器与控制屏、上位机相连。

所述的PLC测试***控制器包括CPU处理器、通讯模块、AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出，控制屏与AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出相通讯，通讯模块与变频调速控制器通过数据线相连接。

所述的霍尔速度传感器固定在减速器输入轴端部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

伺服电机实现了位置、速度和力矩的闭环控制，克服了步进电机开环控制的失步的问题；伺服电机的高速性能好，一般额定转速能达到2000～3000转；伺服电机具有较强的过载能力，能承受三倍于额定转矩的负载，特别适用有瞬间负载波动和要求快速启动的场合，运转平稳，即使低速时，也不会出现异步电动机驱动时的振动现象。适用于有高速响应要求的场合。PLC测试***控制器具有共振抑制功能，可涵盖机械的刚性不足，并且***内部具有频率解板机能，可检测出机械的共振点，便于***调整。可以同时检测多个智能型伺服电机执行机构，优于原有技术的独自调节，实现集中控制。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

具体实施方式

下面结合说明书附图对本实用新型进行详细地描述，但是应该指出本实用新型的实施不限于以下的实施方式。

见图1，一种伺服电动执行机构，包括变频调速控制器、伺服电机、蜗轮蜗杆传动机构、减速器、控制屏、PLC测试***控制器，变频调速控制器与伺服电机连接，伺服电机通过霍尔速度传感器与PLC测试***控制器相连，伺服电机与蜗轮蜗杆传动机构连接，蜗轮蜗杆传动机构通过联轴器与减速器输入端连接，减速器的输出端与阀杆连接，所述的蜗轮蜗杆传动机构与自动离合手轮***连接。

其中，PLC测试***控制器与控制屏、上位机相连。PLC测试***控制器包括CPU处理器、通讯模块、AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出，控制屏与AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出相通讯，通讯模块与变频调速控制器通过数据线相连接。PLC测试***控制器的电源，用于提供PLC测试***控制器的工作电压；CPU处理器，用于处理来自AI模拟量输入模块、DI开关量输入模块的信号，经由CPU中央处理器内部软件的程序发出指令信号，经AO模拟量输出模块、DO开关量输出模块、通讯模块送到变频调速控制器及控制屏；AI模拟量输入模块与DI开关量输入模块，用于接收霍尔速度传感器与变频调速控制器送来的信号。

霍尔速度传感器固定在减速器输入轴端部，霍尔速度传感器的信号送到PLC测试***控制器中的AI模拟量输入模块与DI开关量输入模块。

变频调速控制器，用于所述控制伺服电机的运行方向及速度；伺服电机，通过霍尔速度传感器把检测信号送给PLC测试***控制器，再由变频调速控制器接收来自PLC测试***控制器的指令信号，来带动阀门运转的蜗轮蜗杆传动机构运动，伺服电机通过联轴器与减速器输入相连，减速器的输出与阀杆相连，控制阀孔的开度的阀杆与阀孔相连；自动离合手轮***，用于手动离合执行器。手动时，先旋转离合器，将离合器旋钮上有箭头的一端正对着向箱体上三角形标记。电机启动时，离合器自动回到分开状态；控制屏的液晶显示窗LCD，用于显示所术智能伺服电动执行机构的状态，运行参数以及自诊断报警信息；PLC测试***控制器，用于实时采集伺服电机的反馈信号，并控制变频调速控制器调整；霍尔速度传感器，用于向PLC测试***发送反馈信号。

PLC测试***控制器与上位机通讯接口采用双向红外通讯接口，可以和笔记本电脑通讯。笔记本电脑配备的红外通讯模块，可以卡在执行器窗口上，这样，不论窗口方向冲何方，都可稳定的进行通讯。

本实用新型的工作原理是：三相交流电通过变频调速控制器为伺服电机供电，伺服电机的运动轴上安装一个无接触霍尔传感器。霍尔传感器向PLC测试***控制器发送速度测量信号，位置记忆信号，转矩测量信号，CPU处理器根据接收到的信号，来分析伺服电机是否正常工作。

变频调速控制器接收来自PLC测试***控制器中的CPU处理器的控制信号，对伺服电机的速度和转矩进行控制，执行机构接近终端位置减速平滑定位，无过冲，有效地保护阀门。

伺服电机是一个典型闭环把馈***，驱动器可直接对伺服电机编码器把馈信号进行采样，内部构成位置环和速度环，一般不会出现异步电机的丢步或过冲的现象，控制性能更可靠。基本原理是减速齿轮组由伺服电机驱动，其终端输出端带动一个线性的比例电位器作位置检测，该电位器把转角坐标转换为一比例电压把馈给控制线路板，控制线路板将其与输入的控制脉冲信号比较，产生纠正脉冲，并驱动电机正向或反向地转动，使齿轮组的输出位置与期望值相符，令纠正脉冲趋于为0，从而达到使伺服电机精确定位的目的。伺服电机的控制精度由电机轴后端的旋转编码器保证。对于带标准2500线编码器的电机而言，当驱动器内部采用了四倍频技术，其脉冲当量为360度/1000＝0.036度。对于带17位编码器的电机而言，驱动器每接收2^17＝131072个脉冲电机转一圈，是步距角为1.8度的步进电机的脉冲当量的1/655。伺服电机与现在设计的异步电机驱动相比，更加精准可靠。

PLC测试***控制器是对采集的信号进行处理，监控变频器的工作和电机的温度，实现执行机构的速度，位置，过力矩的任意设置和精确控制。PLC测试***控制器通过霍尔速度传感器持续检测定子和转子之间的转差率，实际力矩与预转瞬的切断力矩比较，一旦超限，会通过PLC测试***控制器的模拟量输出模块输出一个4～2mA控制信号，变频调速控制器1切断电机供电并输出故障信息，保护电机和阀门。

控制屏是用户可以通过机旁控制器以人机对话的菜单方式进行参数的简单快捷的设置，调试和设置操作极为简便，量程设定无需机械调整，使用按键对零位及满量程直接赋值。转换按钮设置可以切换现场、停止运行及远程操作。

Claims (4)

1.一种伺服电动执行机构，其特征在于，包括变频调速控制器、伺服电机、蜗轮蜗杆传动机构、减速器、控制屏、PLC测试***控制器，变频调速控制器与伺服电机连接，伺服电机通过霍尔速度传感器与PLC测试***控制器相连，伺服电机与蜗轮蜗杆传动机构连接，蜗轮蜗杆传动机构通过联轴器与减速器输入端连接，减速器的输出端与阀杆连接，所述的蜗轮蜗杆传动机构与自动离合手轮***连接。

2.根据权利要求1所述的一种伺服电动执行机构，其特征在于，所述的PLC测试***控制器与控制屏、上位机相连。

3.根据权利要求1所述的一种伺服电动执行机构，其特征在于，所述的PLC测试***控制器包括CPU处理器、通讯模块、AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出，控制屏与AI模拟量输入、AO模拟量输出、DI开关量输入、DO开关量输出相通讯，通讯模块与变频调速控制器通过数据线相连接。

4.根据权利要求1所述的一种伺服电动执行机构，其特征在于，所述的霍尔速度传感器固定在减速器输入轴端部。