專利名稱：氣控用步進式調壓裝置的制作方法
技術領域：
本發明涉及液壓氣動控制設備領域，特別涉及一種氣控用步進式調壓裝置，其大量應用冶金化工裝置。
背景技術：
目前，現有的氣控調壓裝置結構，包括調整手柄、調壓彈簧、下彈簧座、膜片、閥芯、閥套、阻尼孔和復位彈簧，當順時針方向調整手柄時，調壓彈簧推動下彈簧座、膜片、和閥芯、向下移動，使閥口開啟，氣流通過閥口后壓力降低，從右側輸出二次壓力氣，與此同時，有一部分氣流由阻尼孔進入膜片室，在膜片下產生一個向上的推力與彈簧力平衡，調壓閥便有穩定的壓力輸出，當輸入壓力Pl增高時，輸出壓力P2也隨之增高,使膜片下的壓力也增高，將膜片向上推，閥芯在復位彈簧的作用下上移，從而使閥口的開度減小，節流作用增強，使輸出壓力降低到調定值為止；反之，若輸入壓力下降，則輸出壓力也隨之下降，膜片 下移，閥上開度增大，節流作用降低，使輸出壓力回升到調定壓力，以維持壓力穩定，調節手柄可以控制閥口開度的大小，即可控制輸出壓力的大小。現代冶金化工行業的設備現場大多比較分散，而且遠離控制中心，因此，需要在無人看守的情況下實現遠程調節。而現有的氣控調壓裝置均為手動調壓，調壓方式是手動控制，因而只能在設備現場操作，不具備遠程調節的條件，因此有必要通過對調壓方式和設備結構進行改進，來克服現有技術的缺陷，實現遠程調節。
發明內容
本發明的目的就是為克服現有技術的不足，針對遠程氣控調壓難題，提供一種對調壓方式和設備結構進行改進方案，在設備系統內部組成閉環控制，由工控機設置氣壓設定值、與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算，得出小于或者大于的結果后，工控機輸出脈沖信號控制步進電機進行調節，進而實現對閥口的開度的調節。本發明是通過這樣的技術方案實現的氣控用步進式調壓裝置，由調壓結構件和控制系統組成，其特征在于，調壓結構件包括過度支架、減壓閥體、步進電機、聯軸器、螺桿母、絲杠、彈簧、膜片和壓力傳感器；
過度支架作為連接減壓閥體、步進電機的中間支承稱體，同時作為步進調壓組件的一部分，其底部加工開口槽，上部為平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔，六方孔與開口槽通透；
減壓閥體安裝在過度支架上面，減壓閥體上面中心部位的壓力表接口安裝壓力傳感器，減壓閥體的閥腔內部固定膜片，減壓閥體的兩側面分別設有氣體入口和氣體出口 ；氣體入口、氣體出口與減壓閥體的閥腔內部相通；
聯軸器安裝在開口槽內，聯軸器下端與步進電機的電機軸連接，步進電機安裝在過度支架下面；
聯軸器的上端連接絲杠,絲杠下端加工為四面切扁的方形柱體,方形柱體的上端依次為限位臺和絲杠主體；
絲杠的方形柱體和限位臺安裝位置在開口槽一側，絲杠主體則穿過六方孔并延伸至過度支架上平面以外；
絲杠的絲杠主體和螺桿母配合，使旋在絲杠主體上的螺桿母位于過度支架的六方孔內，六方孔作為螺桿母上下移動的導向孔，其內壁與螺桿母的外壁滑動配合，螺桿母在六方孔11內上下移動的行程范圍為10毫米 40毫米；
絲杠的絲杠主體延伸出過度支架上平面以外的部分上套裝彈簧，彈簧的上端與膜片接觸，下端頂在螺桿母上平面，以其作為活動彈簧座；
絲杠隨步進電機轉動；螺桿母在過渡支架內部的六方孔內上下移動，作用在彈簧上的壓力隨著螺桿母上下移動而變化，螺桿母作為活動彈簧座用來壓縮和釋放彈簧；
隨彈簧上的壓力變化，彈簧作用在膜片上的壓力隨之改變，使膜片發生形變，氣體入口的開度隨膜片的形變而變化；進而氣體通過量發生變化；
所述控制系統包括工控機、FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源；其中，工控機內置CK0080R數據采集接口卡，FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源安裝在電控箱內；
由開關電源為壓力傳感器提供DC24V電源，從壓力傳感器采集4 20mA的電流信號通過CK0080R數據采集接口卡傳送到工控機，工控機內裝軟件包括氣壓值設定模塊、數值比較計算模塊、脈沖控制信號輸出模塊；
由氣壓值設定模塊設置氣壓設定值；
由數值比較計算模塊將氣壓設定值與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算；
比較計算得出小于或者大于設定值的結果后，再由脈沖控制信號輸出模塊輸出控制信號，脈沖控制信號輸出給FD5-3五相步進電機驅動控制器，通過FD5-3五相步進電機驅動控制器控制步進電機動作，對氣體入口的開度的調節，進而實現氣控。本發明的有益效果是對調壓方式和設備結構進行了改進，系統內部實現閉環控制，由工控機設置氣壓設定值、與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算，得出小于或者大于的結果后，工控機輸出脈沖信號控制步進電機進行調節，進而實現對閥口的開度的調節，裝置可利RS232接口通訊，穩定性高，可聯網，軟件采用M0DBUS-RTU協議，數據傳輸穩定，通用型好，遠程控制，調節精度高，工控機采集信號通過運算比較根據氣壓的實時變化隨時調節。
圖I、氣控用步進式調壓裝置結構 圖2、調壓結構件爆炸圖A ;
圖3、調壓結構件爆炸圖B;
圖4、調壓結構件爆炸圖C ;
圖5、調壓結構件爆炸圖D ;
圖6、調壓結構件主視 圖7、調壓結構件俯視 圖8、調壓結構件側視圖。
圖中1.過度支架，2.減壓閥體，3.步進電機，4.聯軸器，5.螺桿母，6.絲杠，7.彈簧，8.膜片，9.壓力傳感器，10.螺栓，11六方孔，21.氣體入口，22.氣體出口；31.電機軸，61.四方柱體，62.限位盤，63.絲杠體；
具體實施例方式為了更清楚的理解本發明，結合附圖和實施例詳細描述本發明
如圖1-8所示，氣控用步進式調壓裝置，由調壓結構件和控制系統組成，調壓結構件包括過度支架I、減壓閥體2、步進電機3、聯軸器4、螺桿母5、絲杠6、彈簧7、膜片8和壓力傳感器9；
過度支架I作為連接減壓閥體2、步進電機3的中間支承稱體，同時作為步進調壓組件的一部分，其底部加工開口槽12，上部為平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔11， 六方孔11與開口槽12通透；
減壓閥體2安裝在過度支架I上面，減壓閥體2上面中心部位的壓力表接口安裝壓力傳感器9，減壓閥體2的閥腔內部固定膜片8，減壓閥體2的兩側面分別設有氣體入口 21和氣體出口 22 ;氣體入口 21、氣體出口 22與減壓閥體2的閥腔內部相通；
聯軸器4安裝在開口槽12內，聯軸器4下端與步進電機3的電機軸31連接，步進電機3安裝在過度支架I下面；
聯軸器4的上端連接絲杠6，絲杠6下端加工為四面切扁的方形柱體61，方形柱體61的上端依次為限位臺62和絲杠主體63 ；
絲杠6的方形柱體61和限位臺62安裝位置在開口槽12—側，絲杠主體63則穿過六方孔11并延伸至過度支架I上平面以外；
絲杠主體63和螺桿母5配合，使旋在絲杠主體63上的螺桿母5位于過度支架I的六方孔11內，六方孔11作為螺桿母5上下移動的導向孔，其內壁與螺桿母5的外壁滑動配合，螺桿母5在六方孔11內上下移動的行程范圍為10毫米 40毫米。最常用到的行程是25毫米。絲杠6的絲杠主體63延伸出過度支架I上平面以外的部分上套裝彈簧7，彈簧7的上端與膜片8接觸，下端頂在螺桿母5上平面，以其作為活動彈簧座；
絲杠6隨步進電機轉動；螺桿母5在過渡支架內部的六方孔內上下移動，作用在彈簧7上的壓力隨著螺桿母5上下移動而變化，螺桿母5作為活動彈簧座用來壓縮和釋放彈黃;
隨彈簧7上的壓力變化，彈簧7作用在膜片8上的壓力隨之改變，使膜片8發生形變，氣體入口 21的開度隨膜片8的形變而變化；進而氣體通過量發生變化；
裝置內部零件裝配好之后，通過螺栓10將過度支架I，減壓閥體2和步進電機3緊固；控制系統包括工控機、FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源；其中，工控機內置CK0080R數據采集接口卡，FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源安裝在電控箱內；
由開關電源為壓力傳感器9提供DC24V電源，從壓力傳感器9采集4-20mA的電流信號通過CK0080R數據采集接口卡傳送到工控機，工控機內裝軟件包括氣壓值設定模塊、數值比較計算模塊、脈沖控制信號輸出模塊；由氣壓值設定模塊設置氣壓設定值；
由數值比較計算模塊將氣壓設定值與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算；
比較計算得出小于或者大于設定值的結果后，再由脈沖控制信號輸出模塊輸出控制信號，脈沖控制信號輸出給FD5-3五相步進電機驅動控制器，通過Π)5-3五相步進電機驅動控制器控制步進電機3進行動作，對氣體入口 21的開度的調節，進而實現氣控。本裝置是在精密調壓裝置膜片支撐彈簧絲杠調節端增置五相混合式步進電機，步進角為O. 72度；采用FD5-3五相步進電機驅動器，該驅動器采用先進的開關電源作為控制電源，驅動器電路采用大規模可編程芯片進行升頻升壓控制方式，具有欠壓，過壓，過流保護功能，輸入信號與TTL電平兼容，內置光耦隔離，掉電記憶，運行平穩，振動小，可靠性高，五線制接線方式。裝置的壓力表接口安裝模擬量信號為4_20mA的數顯壓力傳感器；遠程工控機內 置CK0080R數據采集接口卡，采集傳感器的電流信號，內置軟件讀取電流信號計算出壓力 值顯示在工控機畫面上。CK0080R數據采集接口卡具有適用范圍廣、功能齊全、穩定性好、性能價格比高等特點。可廣泛應用于工業過程控制系統以及實驗室數據采集系統。通訊采用RS232接口，穩定性高，可遠程控制，可聯網。軟件采用M0DBUS-RTU協議，數據傳輸穩定，通用型好。使用螺釘式接線端子，連接方便且牢固可靠。特征
I)8路模擬量輸入，IObitADC精度，轉換速度250K/S，可采集4_20mA電流、0-5V、0-10V、0-15V、0-20V、0-30V電壓，適用于大多數工業傳感器和變送器，抗干擾能力強。具有過壓過流保護，在0-5V電壓模式下，可以耐24V電壓，具有RC濾波。2) RS232通訊接口，采用原裝進口的232芯片，板子上集成TVS管，可防止600W雷擊浪涌電流。3)通訊可以軟件更改地址，更改波特率，并具有硬件恢復出廠設置功能。4)采用工業級高速微處理器，速度快且穩定，有內部看門狗，防止死機及程序跑飛。5)采用M0DBUS-RTU協議，適用范圍廣，易于與其他設備聯網，采用CRC校驗，防止數據出錯，具有自動處理錯誤命令功能，完全解決誤動作問題。6) 12V-24V寬范圍電源電壓輸入，具有反接保護。7)為提高穩定性，分別從硬件和軟件方面做了很多保護及抗干擾的措施。軟件方面，優化程序，做了周密復雜的測試，在以任何波特率，連續發送隨機碼或錯誤命令十分鐘，未出現任何無操作，且停止發送后，立即發送正確命令，工作完全正常！
8)為了加密，具有一個唯一不可更改的7個字節的序列號作為采集卡的唯一標識，有16個字節的存儲空間可以讀寫，掉電不丟失，用于存儲簡單的信息。遠程操作人員可以手動操作步進電機的正反轉及其步進的脈沖信號來精確控制調壓。也可以經過工控機運算設定值與檢測值的大小關系來輸出相應的脈沖信號來進行自動實時調節。 根據上述說明，結合本領域技術可實現本發明的方案。
權利要求
1.氣控用步進式調壓裝置，由調壓結構件和控制系統組成，其特征在于，調壓結構件包括過度支架(I)、減壓閥體(2)、步進電機(3)、聯軸器(4)、螺桿母(5)、絲杠(6)、彈簧(7)、膜片(8)和壓力傳感器(9); 過度支架(I)作為連接減壓閥體(2)、步進電機(3)的中間支承稱體，同時作為步進調壓組件的一部分，其底部加工開口槽(12)，上部為平面，上部平面中心加工有放置螺母的六方孔(11)，六方孔(11)與開口槽(12)通透； 減壓閥體(2)安裝在過度支架(I)上面，減壓閥體(2)上面中心部位的壓力表接口安裝壓力傳感器(9)，減壓閥體(2)的閥腔內部固定膜片(8)，減壓閥體(2)的兩側面分別設有氣體入口(21)和氣體出口(22);氣體入口(21)、氣體出口(22)與減壓閥體(2 )的閥腔內部相通； 聯軸器(4)安裝在開口槽(12)內，聯軸器(4)下端與步進電機(3)的電機軸(31)連接，步進電機(3)安裝在過度支架(I)下面； 聯軸器(4)的上端連接絲杠(6)，絲杠(6)下端加工為四面切扁的方形柱體(61)，方形柱體(61)的上端依次為限位臺(62)和絲杠主體(63)； 絲杠(6)的方形柱體(61)和限位臺(62)安裝位置在開口槽(12)—側，絲杠主體(63)則穿過六方孔(11)并延伸至過度支架(I)上平面以外； 絲杠(6 )的絲杠主體(63 )和螺桿母(5 )配合，使旋在絲杠主體(63 )上的螺桿母(5 )位于過度支架(I)的六方孔(11)內，六方孔(11)作為螺桿母(5)上下移動的導向孔，其內壁與螺桿母(5)的外壁滑動配合，螺桿母(5)在六方孔(11)內上下移動的行程范圍為10毫米 40毫米； 絲杠(6 )的絲杠主體(63 )延伸出過度支架(I)上平面以外的部分上套裝彈簧(7 )，彈簧(7)的上端與膜片(8)接觸，下端頂在螺桿母(5)上平面，以其作為活動彈簧座； 絲杠(6)隨步進電機(3)轉動；螺桿母(5)在過渡支架內部的六方孔內上下移動，作用在彈簧(7)上的壓力隨著螺桿母(5)上下移動而變化，螺桿母(5)作為活動彈簧座用來壓縮和釋放彈黃； 隨彈簧(7)上的壓力變化，彈簧(7)作用在膜片(8)上的壓力隨之改變，使膜片(8)發生形變，氣體入口(21)的開度隨膜片(8)的形變而變化；進而氣體通過量發生變化； 所述控制系統包括工控機、FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源；其中，工控機內置CK0080R數據采集接口卡，FD5-3五相步進電機驅動控制器和24V直流開關電源安裝在電控箱內； 由開關電源為壓力傳感器(9)提供DC24V電源，從壓力傳感器(9)采集4-20mA的電流信號通過CK0080R數據采集接口卡傳送到工控機，工控機內裝軟件包括氣壓值設定模塊、數值比較計算模塊、脈沖控制信號輸出模塊； 由氣壓值設定模塊設置氣壓設定值； 由數值比較計算模塊將氣壓設定值與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算； 比較計算得出小于或者大于設定值的結果后，再由脈沖控制信號輸出模塊輸出控制信號，脈沖控制信號輸出給FD5-3五相步進電機驅動控制器，通過Π)5-3五相步進電機驅動控制器控制步進電機(3)動作，對氣體入口(21)的開度的調節，進而實現氣控。
全文摘要
本發明涉及一種氣控用步進式調壓裝置，調壓結構件包括過度支架、減壓閥體、步進電機、聯軸器、螺桿母、絲杠、彈簧、膜片和壓力傳感器；螺桿母作為活動彈簧座用來壓縮和釋放彈簧；彈簧作用在膜片上的壓力隨之改變，使膜片發生形變，氣體入口的開度隨膜片的形變而變化；系統內部實現閉環控制，由工控機設置氣壓設定值、與壓力傳感器采集的實際檢測值進行比較計算，得出小于或者大于的結果后，工控機輸出脈沖信號控制步進電機進行調節，進而實現對閥口的開度的調節，裝置可利RS232接口通訊，穩定性高，可聯網，軟件采用MODBUS-RTU協議，數據傳輸穩定，通用型好，遠程控制，調節精度高，工控機采集信號通過運算比較根據氣壓的實時變化隨時調節。
文檔編號F16K31/04GK102913665SQ201210391879
公開日2013年2月6日 申請日期2012年10月16日 優先權日2012年10月16日
發明者劉振華, 陳龍, 蔣向冬, 張周普, 徐海 申請人:天津德同液壓技術有限公司