CN103438259B - 电动执行机构的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种电动执行机构的控制系统，包括阀位控制器和阀位控制继电器，用于根据来自阀位反馈装置的阀位反馈信号输出阀位控制信号到阀位控制继电器，以控制电动执行机构的动作，该系统还包括：阀位保护装置，所述阀位控制器通过所述阀位保护装置与所述阀位控制继电器连接，所述阀位控制器还用于根据下列中的至少一者来判断电动执行机构是否发生故障、并在判断电动执行机构发生故障时输出阀位保护装置启动信号：阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值，阀位保护装置用于根据阀位保护装置启动信号来断开阀位控制信号，从而实现在发现故障时禁止电动执行机构动作。
Description
技术领域
本发明涉及自动控制领域，具体地，涉及一种电动执行机构的控制系统。
背景技术
在工业自动控制（例如火力发电厂自动控制系统）中，一般使用伺服放大器（分为内置式和外置式）和阀位反馈装置（例如电动执行机构的位置发送器）来对电动执行机构的开度进行自动控制，其中伺服放大器将来自控制器（或调节器、工控机等）的阀位控制指令与来自阀位反馈装置的阀位反馈进行偏差比较，并根据比较结果来调节电动执行机构的开度（例如，开门或关门）。
然而，当阀位反馈装置故障时，由于阀位反馈不能代表执行机构的实际位置或动作，会导致伺服放大器无法消除控制指令与阀位反馈的偏差，从而导致执行机构全开或全关，控制过程失控，发生安全事故。
发明内容
针对现有技术中存在的上述问题，本发明提供了一种电动执行机构的控制系统，该控制系统能够判断电动执行机构故障并在电动执行机构故障时断开阀位控制以保证安全。
本发明提供的控制系统包括阀位控制器和阀位控制继电器，用于根据来自阀位反馈装置的阀位反馈信号输出阀位控制信号到阀位控制继电器，以控制电动执行机构的动作，该控制系统还包括：阀位保护装置，所述阀位控制器通过所述阀位保护装置与所述阀位控制继电器连接，所述阀位控制器还用于根据下列中的至少一者来判断电动执行机构是否发生故障、并在判断电动执行机构发生故障时输出阀位保护装置启动信号：阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值，所述阀位保护装置用于根据阀位保护装置启动信号断开所述阀位控制信号。
采用本发明提供的电动执行机构的控制系统，该控制系统中包括阀位保护装置，阀位控制器可以在判断电动执行机构发生故障时通过启动阀位保护装置来断开阀位控制，从而及时发现故障、及时维修、提高了控制过程的安全性。并且，该控制系统中的阀位控制器能够根据阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值中的任一者来判断电动执行机构故障，只要上述三个条件中有一个满足即可启动阀位保护，安全性更高。
本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：
图1是根据本发明的一种实施方式的电动执行机构的控制系统的示意图；以及
图2是根据本发明的另一种实施方式的电动执行机构的控制系统的示意图。
附图标记说明
100 阀位控制器 200 阀位控制继电器 300 阀位保护装置
400 阀位反馈装置 500 报警装置
具体实施方式
以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
图1是根据本发明的一种实施方式的电动执行机构的控制系统的示意图。如图1所示，该控制系统包括阀位控制器100和阀位控制继电器200，用于根据来自阀位反馈装置的阀位反馈信号输出阀位控制信号到阀位控制继电器200，以控制电动执行机构的动作。
具体来说，应当理解的是，该电动执行机构的控制系统还可以包括阀位反馈装置400（在图2中示出），阀位反馈装置400例如可以是任何用于检测电动执行机构的位置（阀位）的阀位反馈装置，例如其可以是安装在电动执行机构上的位置发送器，通过与阀位控制器100连接来向阀位控制器100传送阀位反馈信号，其结构及工作原理为本领域技术人员所公知。因此，为了不混淆本发明的保护范围和主题，在此不再对其进行详细说明。
根据本发明的一种实施方式，该控制系统还包括：阀位保护装置300，阀位控制器100通过阀位保护装置300与所述阀位控制继电器200连接，阀位控制器100还用于根据下列中的至少一者来判断电动执行机构是否发生故障、并在判断电动执行机构发生故障时输出阀位保护装置启动信号：阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值，阀位保护装置300用于根据阀位保护装置启动信号断开所述阀位控制信号。
通过该实施方式，可以实现对阀位反馈故障的实时判断，并且阀位控制器100当根据上述判断条件判断电动执行机构发生故障时，通过启动阀位保护装置300来断开阀位控制，即使得输出的阀位控制信号不能通过阀位控制继电器200到达电动执行机构，从而使电动执行机构不动作（即保持在原位），避免因电动执行机构误动作而导致安全事故的发生。
根据本发明的一种实施方式，阀位控制器100可以根据以下三个条件中的任一者来判断电动执行机构是否故障：阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值。在任一条件满足时阀位控制器100即启动阀位保护，系统安全性更高。
其中，所述阀位变化速率由阀位控制器根据单位时间内采集的阀位反馈信号确定。例如，阀位控制器100可以实时采集当前的阀位反馈信号（例如，电压值或电流值），并且根据单位时间内（例如，1S内）采集的阀位反馈信号确定阀位反馈变化速率。
根据本发明的技术方案，阀位控制器100预先存储有阀位反馈变化预定速率、阀位反馈信号的预定范围、以及阀位反馈信号与阀位控制信号差值的预定值，所述预定速率、预定范围及预定值可以根据实际操作的需要以及操作经验进行设定，或者，阀位控制器100也可以接收上述预定参数，例如通过操作者的人工输入等，本发明对此不进行限定。
当满足下列中的至少一者的条件时，阀位控制器100判断电动执行机构发生了故障并输出阀位保护装置启动信号到阀位保护装置300：
1）所确定的阀位反馈变化速率大于预定速率（阀位反馈变化速率越限）；2）当前的阀位反馈信号超过预定范围（阀位反馈品质坏值）；以及3）当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值大于预定值（阀位反馈信号与阀位控制信号之间的偏差超限，并且变化趋势相反）。
当阀位控制器100判断执行机构故障时，输出阀位保护装置启动信号，阀位保护装置300可以根据阀位保护装置启动信号断开所述阀位控制信号（例如，阀位保护装置300可以是继电器，例如常闭继电器，串联在阀位控制继电器200与电动执行机构的控制回路中，用于在接收到阀位保护装置启动信号时断开从而断开控制回路），以使得输出的阀位控制信号不能通过阀位控制继电器200到达电动执行机构，从而使电动执行机构不动作（即保持在原位），避免因电动执行机构误动作而导致安全事故的发生。
根据本发明的一种实施方式，所述阀位控制器100可以为分布式控制系统（DCS）中的阀位控制器。利用分布式控制系统，可以进一步消除由于伺服放大器的故障（例如可控硅损坏）而导致的电动执行机构故障，同时也节约了成本。此外，也可以对死区和灵敏度等参数根据实际操作工况进行调整，易于维护和实现。
根据本发明的一种实施方式，阀位控制器100可以在接收到复位指令时输出阀位保护装置关闭信号，阀位保护装置300还可以用于根据所述阀位保护装置关闭信号接通所述阀位控制信号（例如，所述阀位保护装置300可以是继电器，例如常闭继电器，串联在阀位控制继电器200与电动执行机构的控制回路中，用于在接收到阀位保护装置启动信号时断开从而断开控制回路，并在接收到阀位保护装置关闭信号时闭合从而接通控制回路）。
其中，所述复位指令可以是相关人员通过操作器显示屏输入、或者按压相应复位按钮来输入的指令，或者其也可以通过用户手动复位，本发明对此不进行限定。采用这种实施方式，可以实现用户根据实际工况（例如故障排除，或者需要进行故障情况下的远方、手动操作时）可以再次接通阀位控制信号，以对电动执行机构进行需要的后续控制操作。
图2是根据本发明的另一种实施方式的示例电动执行机构的控制系统的示意图。如图2所示，该系统还可以包括报警装置500，可以与阀位控制器100连接，用于根据所述阀位保护装置启动信号执行报警动作。
优选地，该报警装置500可以包括蜂鸣器、指示灯、显示屏等任何适当的具有警示作用的装置。例如，当报警装置500接收到来自阀位控制器100的阀位保护装置启动信号时，其可以开启指示灯、蜂鸣器，和/或显示屏显示字体并闪烁来引起现场相关人员的注意，进一步提高安全性且设计更加人性化。
应当理解的是，本发明的阀位保护装置300可以是可以实现上述功能的任何适当的装置。例如，阀位保护装置300可以是开关。优选地，所述阀位保护装置为继电器。并且，优选地，阀位保护装置300的数量与阀位控制继电器200的数量对应。例如，该电动执行机构的控制系统可以包括两个阀位控制继电器200，分别用于执行开门动作和关门动作，即开门继电器和关门继电器。相应地，阀位保护装置300可以配置为两个，以分别用于禁止开门动作和禁止关门动作，即禁开继电器和禁关继电器。
此外，应当理解的是，描述的上述多种实施方式可以独立使用也可以以各种组合形式结合使用，本领域技术人员可以根据实际情况来适当的选择和设置。
采用本发明提供的电动执行机构的控制系统，该控制系统中包括阀位保护装置，阀位控制器可以在判断电动执行机构发生故障时通过启动阀位保护装置来断开阀位控制，从而及时发现故障、及时维修、提高了控制过程的安全性。并且，该控制系统中的阀位控制器能够根据阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值中的任一者来判断电动执行机构故障，只要上述三个条件中有一个满足即可启动阀位保护，安全性更高。
以上结合附图详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。
另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。
此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。
Claims (7)
1.一种电动执行机构的控制系统，该控制系统包括阀位控制器和阀位控制继电器，所述阀位控制器与所述阀位控制继电器连接，用于根据来自阀位反馈装置的阀位反馈信号输出阀位控制信号到阀位控制继电器，以控制电动执行机构的动作，其特征在于，该控制系统还包括：
阀位保护装置，所述阀位控制器通过所述阀位保护装置与所述阀位控制继电器连接，所述阀位控制器还用于根据下列中的至少一者来判断电动执行机构是否发生故障、并在判断电动执行机构发生故障时输出阀位保护装置启动信号：阀位反馈变化速率、当前的阀位反馈信号、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值，其中所述阀位保护装置为常闭继电器，串联在所述阀位控制继电器与所述电动执行机构的控制回路中，用于在接收到所述阀位保护装置启动信号时断开从而断开控制回路，并在接收到阀位保护装置关闭信号时闭合从而接通控制回路。
2.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述阀位反馈变化速率由所述阀位控制器根据单位时间内采集的阀位反馈信号确定。
3.根据权利要求2所述的控制系统，其特征在于，所述阀位控制器在下列中的至少一者的情况下判断执行机构发生故障：
所确定的阀位反馈变化速率大于预定速率、当前的阀位反馈信号超过预定范围、以及当前的阀位反馈信号与阀位控制信号之间的差值大于预定值。
4.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述阀位控制器为分布式控制系统中的阀位控制器。
5.根据权利要求4所述的控制系统，其特征在于，所述阀位控制器还用于在接收到复位指令时输出阀位保护装置关闭信号，所述阀位保护装置还用于根据所述阀位保护装置关闭信号接通所述阀位控制信号。
6.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，该控制系统还包括报警装置，该报警装置与所述阀位控制器连接，用于根据来自所述阀位控制器的所述阀位保护装置启动信号执行报警动作。
7.根据权利要求1所述的控制系统，其特征在于，所述阀位保护装置的数量与所述阀位控制继电器的数量对应。
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