具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，包括與上位機(jī)通訊連接的MCU，與所述的MCU信號(hào)連接的環(huán)境傳感器，以及用以檢測通訊是否正常通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊，當(dāng)環(huán)境傳感器或通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測到異常時(shí)，所述的MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。本發(fā)明的電動(dòng)執(zhí)行器能夠檢測周邊環(huán)境或自身的受控狀態(tài)，能有效檢測到危險(xiǎn)源并及時(shí)主動(dòng)采取應(yīng)急措施，在應(yīng)對事故過程中能夠執(zhí)行相應(yīng)的安全措施尤為重要；而且結(jié)合總線通信的優(yōu)點(diǎn)，針對通訊狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行的保護(hù)性動(dòng)作，大大提高了電動(dòng)執(zhí)行器的安全性級(jí)別。
【專利說明】
具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法?！颈尘凹夹g(shù)】
[0002]電動(dòng)執(zhí)行器是工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)中的一個(gè)重要的執(zhí)行機(jī)構(gòu)，電動(dòng)執(zhí)行器的使用環(huán)境一直都是相對惡劣而且一般不會(huì)被關(guān)注，雖然有些專利，如CN 103345820 A和CN 103400473 A分別公開了對濕度檢測及報(bào)警的方案。
[0003]但是，在實(shí)際工況中，如油庫等場合，其安全可靠性變得尤為重要，其在發(fā)生事故時(shí)是否能夠自發(fā)產(chǎn)生相應(yīng)應(yīng)急動(dòng)作，避免次生災(zāi)害發(fā)生，對生命財(cái)產(chǎn)起到至關(guān)重要的作用， 在幾次油庫爆炸事件中，因無法人為關(guān)閉現(xiàn)場電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，而造成現(xiàn)場火災(zāi)控制困難，以及為了關(guān)閉設(shè)備而在二次爆炸中消防官兵犧牲的事件發(fā)生;如何提高其環(huán)境的響應(yīng)，提高其使用安全性成為急需解決的問題。
【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)缺陷，而提供一種具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器及其控制方法。
[0005]為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的目的所采用的技術(shù)方案是:
[0006] —種具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，包括與上位機(jī)通訊連接的MCU，與所述的M⑶ 信號(hào)連接的環(huán)境傳感器，以及用以檢測通訊是否正常通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊，當(dāng)環(huán)境傳感器或通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測到異常時(shí)，所述的MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。
[0007]所述的上位機(jī)和M⑶通過總線通訊連接，總線接口電路包括總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、通訊檢測電路、通訊指示燈，M⑶通過串口通訊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，當(dāng)通訊檢測電路檢測到異常時(shí)所述的MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。
[0008]所述的通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊包括看門狗定時(shí)器，通訊使用令牌式循環(huán)掃描的方式， 在一定周期內(nèi)檢測上位機(jī)與MCU正確通訊的次數(shù)，若與上位機(jī)處于正常通訊狀態(tài)，則會(huì)定時(shí)產(chǎn)生喂狗操作，否則看門狗定時(shí)器產(chǎn)生超時(shí)則MCU判定為異常。
[0009]所述的環(huán)境傳感器包括溫度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳌?br>[0010]所述的溫度傳感器為熱敏電阻，所述的熱敏電阻一端接高電平，另一端經(jīng)分壓電阻后接地，所述的熱敏電阻與所述的分壓電阻連接端接入MCU的A/D 口。
[0011]所述的煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鞣謩e為一端接地，一端經(jīng)上拉電阻接高電平，所述的煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅髋c上拉電阻連接端分別接入所述的MCU。
[0012] —種所述的電動(dòng)執(zhí)行器的控制方法，其特征在于，包括以下步驟，
[0013]1)環(huán)境傳感器檢測目標(biāo)范圍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)并傳送給MCU，同時(shí)，通訊狀態(tài)檢測模塊監(jiān)測上位機(jī)與MCU的通訊狀態(tài)，
[0014] 2)當(dāng)環(huán)境參數(shù)超出預(yù)定值或者通訊中斷或異常時(shí)，MCU判定為異常；
[0015]3)MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定動(dòng)作以避免次生災(zāi)害發(fā)生。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明的電動(dòng)執(zhí)行器能夠檢測周邊環(huán)境或自身的受控狀態(tài)，能有效檢測到危險(xiǎn)源并及時(shí)主動(dòng)采取應(yīng)急措施，在應(yīng)對事故過程中能夠執(zhí)行相應(yīng)的安全措施尤為重要;而且結(jié)合總線通信的優(yōu)點(diǎn)，針對通訊狀態(tài)進(jìn)行監(jiān)測，當(dāng)出現(xiàn)通訊故障時(shí)，自動(dòng)執(zhí)行的保護(hù)性動(dòng)作， 大大提高了電動(dòng)執(zhí)行器的安全性級(jí)別?！靖綀D說明】
[0018]圖1所示為本發(fā)明的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0019]圖2所示為控制結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實(shí)施方式】
[0020]以下結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。
[0021]如圖1和2所示，本發(fā)明的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器包括控制器1，如MCU，與所述的控制器信號(hào)連接的環(huán)境傳感器，以及用以檢測通訊是否正常通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊，當(dāng)環(huán)境傳感器或通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測到異常時(shí)，所述的MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。即所述的控制器通過繼電器8實(shí)現(xiàn)對驅(qū)動(dòng)電機(jī)9的動(dòng)作控制。其中，所述的環(huán)境傳感器包括溫度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳌?br>[0022]本發(fā)明的電動(dòng)執(zhí)行器，增加了環(huán)境監(jiān)測功能，對周圍關(guān)鍵位置的溫度、煙霧及是否著火進(jìn)行監(jiān)控，當(dāng)出現(xiàn)溫度過高、煙霧或者著火點(diǎn)出現(xiàn)且超過設(shè)定的預(yù)定值，則進(jìn)行報(bào)警并立即執(zhí)行預(yù)定動(dòng)作切換到安全位置，同時(shí)，通訊狀態(tài)的檢測有效避免因?yàn)橥ㄓ嵵袛嗷蛘呤軗p導(dǎo)致的電動(dòng)執(zhí)行器失控而引發(fā)次生災(zāi)難。所述的安全位置即在執(zhí)行器中用戶可以根據(jù)現(xiàn)場工況的具體要求，預(yù)先設(shè)定一個(gè)發(fā)生故障后執(zhí)行器需要運(yùn)行到的安全位置(可以是全行程0%?100%的任意位置，或者保持原位)，一旦有故障發(fā)生，執(zhí)行器自動(dòng)運(yùn)行到該位置，并向上位機(jī)發(fā)出相應(yīng)的報(bào)警信息，將執(zhí)行器保留在預(yù)定的位置，能有效避免次生災(zāi)害發(fā)生。 即，檢測到危險(xiǎn)即自動(dòng)處理，無須進(jìn)行反饋到上位機(jī)，減少等待時(shí)間，大大提高了其自我保護(hù)功能。[〇〇23] 其中，上位機(jī)與電動(dòng)執(zhí)行器通過總線協(xié)議為PR0FIBUS-DP或M0DBUS-RTU的總線方式實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制和狀態(tài)檢測，其中，總線接口電路包括總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、通訊檢測電路、 通訊指示燈。所述的控制器還包括通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊以檢測總線通訊是否正常。主控MCU與總線模塊之間的通訊判別，通過通訊檢測電路來實(shí)現(xiàn)，即檢測到總線的工作狀態(tài)(在線狀態(tài)/離線狀態(tài))一旦執(zhí)行器處于離線狀態(tài)并且在預(yù)設(shè)時(shí)間內(nèi)沒有恢復(fù)通訊，將被斷定為處于故障失控狀態(tài)，執(zhí)行器根據(jù)預(yù)設(shè)動(dòng)作狀態(tài)發(fā)出動(dòng)作命令，避免因?yàn)橥ㄓ嵵袛嗷蛘呤軗p導(dǎo)致的電動(dòng)執(zhí)行器失控而引發(fā)次生災(zāi)難。
[0024] 作為另一種實(shí)施方式，因?yàn)镸⑶通過串口通訊實(shí)現(xiàn)與上位及的數(shù)據(jù)通訊，在執(zhí)行器中設(shè)置通訊監(jiān)測看門狗定時(shí)器并與MCU通訊連接，通訊時(shí)使用令牌式循環(huán)掃描的方式，在一定周期內(nèi)檢測上位機(jī)正確通訊的次數(shù)，若MCU與上位機(jī)處于正常通訊狀態(tài)，則會(huì)定時(shí)產(chǎn)生喂狗操作，否則看門狗定時(shí)器產(chǎn)生超時(shí)，MCU判定為故障并觸發(fā)報(bào)警，同時(shí)執(zhí)行安全保護(hù)指令，MCU輸出預(yù)定動(dòng)作即觸發(fā)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路，使執(zhí)行器運(yùn)行到預(yù)設(shè)定的安全位置。
[0025]具體來說，所述的溫度傳感器為熱敏電阻2,所述的熱敏電阻一端接高電平，另一端經(jīng)分壓電阻3后接地，所述的熱敏電阻與所述的分壓電阻連接端接入MCU1的A/D口，所述的煙霧傳感器4和火焰?zhèn)鞲衅?分別為一端接地，一端經(jīng)上拉電阻6、7接高電平，所述的煙霧傳感器4和火焰?zhèn)鞲衅?與上拉電阻連接端分別接入所述的MCU。
[0026]各傳感器采用高電平鉗位設(shè)計(jì)，在各環(huán)境傳感器出現(xiàn)自身故障異常時(shí)同樣能進(jìn)行預(yù)定動(dòng)作執(zhí)行并報(bào)警，類自檢功能的設(shè)置增加了環(huán)境適應(yīng)性和使用穩(wěn)定性，避免可能出現(xiàn)的器件故障導(dǎo)致的功能喪失，對于危險(xiǎn)場所的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)尤為重要。
[0027]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施方式，應(yīng)當(dāng)指出的是，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，包括與上位機(jī)通訊連接的MCU，與 所述的MCU信號(hào)連接的環(huán)境傳感器，以及用以檢測通訊是否正常通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊，當(dāng)環(huán)境 傳感器或通訊狀態(tài)監(jiān)測模塊監(jiān)測到異常時(shí)，所述的MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。2.如權(quán)利要求1所述的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，所述的上位機(jī)和 MCU通過總線通訊連接，總線接口電路包括總線數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換電路、通訊檢測電路、通訊指示燈， MCU通過串口通訊實(shí)現(xiàn)與上位機(jī)的數(shù)據(jù)通訊，當(dāng)通訊檢測電路檢測到異常時(shí)所述的MCU對驅(qū) 動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定控制。3.如權(quán)利要求1或2所述的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，所述的通訊狀 態(tài)監(jiān)測模塊包括看門狗定時(shí)器，通訊使用令牌式循環(huán)掃描的方式，在一定周期內(nèi)檢測上位 機(jī)與M⑶正確通訊的次數(shù)，若與上位機(jī)處于正常通訊狀態(tài)，則會(huì)定時(shí)產(chǎn)生喂狗操作，否則看 門狗定時(shí)器產(chǎn)生超時(shí)則MCU判定為異常。4.如權(quán)利要求1所述的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，所述的環(huán)境傳感器 包括溫度傳感器、煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲衅鳌?.如權(quán)利要求4所述的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，所述的溫度傳感器 為熱敏電阻，所述的熱敏電阻一端接高電平，另一端經(jīng)分壓電阻后接地，所述的熱敏電阻與 所述的分壓電阻連接端接入MCU的A/D 口。6.如權(quán)利要求4所述的具有自保護(hù)功能的電動(dòng)執(zhí)行器，其特征在于，所述的煙霧傳感器 和火焰?zhèn)鞲衅鞣謩e為一端接地，一端經(jīng)上拉電阻接高電平，所述的煙霧傳感器和火焰?zhèn)鞲?器與上拉電阻連接端分別接入所述的MCU。7.—種如權(quán)利要求1-6任一項(xiàng)所述的電動(dòng)執(zhí)行器的控制方法，其特征在于，包括以下步 驟，1)環(huán)境傳感器檢測目標(biāo)范圍內(nèi)的環(huán)境參數(shù)并傳送給MCU，同時(shí)，通訊狀態(tài)檢測模塊監(jiān)測 上位機(jī)與MCU的通訊狀態(tài)，2)當(dāng)環(huán)境參數(shù)超出預(yù)定值或者通訊中斷或異常時(shí)，MCU判定為異常；3)MCU對驅(qū)動(dòng)電機(jī)輸出預(yù)定動(dòng)作以避免次生災(zāi)害發(fā)生。
【文檔編號(hào)】G05B19/042GK105974849SQ201610486763
【公開日】2016年9月28日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】郝曉明, 卓木富, 王衛(wèi)林
【申請人】天津奧美自動(dòng)化系統(tǒng)有限公司