[发明专利]一种基于Ethercat总线式电液伺服阀

说明书

本发明公开了一种基于Ethercat总线式电液伺服阀，包括壳体、设于壳体内的电路板、前置级喷嘴挡板阀、功率级滑阀和力矩马达；电路板上集成有现场Ethercat从站控制器、MCU、伺服阀驱动单元以及支持POE功能的入口RJ45接口和出口RJ45接口；伺服阀驱动单元通过力矩马达驱动前置级喷嘴挡板阀和功率级滑阀运动；现场Ethercat从站控制器内部集成有至少两个PHY接口；其中两个PHY接口分别通过入口RJ45接口和出口RJ45接口与Ethercat主站和下一级Ethercat从站双向通信连接。本发明布线简单，具备高度集成性和可靠性，同时还具备预测性维护、故障诊断等诸多功能。

技术领域

本发明涉及一种基于Ethercat总线式电液伺服阀，属于高端液压元件领域。

背景技术

电液伺服阀是电液伺服控制中的关键元件，它是一将电流信号转化为液压流量或压力的液压控制阀。电液伺服阀具有动态响应快、控制精度高、使用寿命长等优点，已广泛应用于航空、航天、舰船、冶金、化工等领域的电液伺服控制系统中。电液伺服阀作为液压伺服机构的核心控制元件，目前传统的电液伺服阀还是接受模拟电流驱动，使用时每个伺服阀需要配备一个专门的驱动电路板，驱动电路板与电液伺服阀通常距离较长，且在多缸协同的应用场景，存在布线困难、系统结构复杂、抗干扰能力差、信息化程度低，无法联网监控等一系列问题。即使传统现场总线方案能够解决上述问题，但其实时性和高延时性还是不能满足工业控制要求。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中的不足，提供了一种基于Ethercat总线式电液伺服阀，解决现有技术中布线困难、监控能力不足、实时性低、高延时性等问题。

为解决上述技术问题，本发明是采用下述技术方案实现的：

一种基于Ethercat总线式电液伺服阀，包括壳体、设于壳体内的电路板、前置级喷嘴挡板阀、功率级滑阀和力矩马达；

所述电路板上集成有现场Ethercat从站控制器、MCU、伺服阀驱动单元以及支持POE功能的入口RJ45接口和出口RJ45接口；

所述伺服阀驱动单元通过力矩马达驱动前置级喷嘴挡板阀和功率级滑阀运动；

所述现场Ethercat从站控制器内部集成有至少两个用于处理Ethercat数据帧的PHY接口；所述其中一PHY接口通过入口RJ45接口与Ethercat主站双向通信连接，另一PHY接口通过出口RJ45接口与下一级Ethercat从站双向通信连接；

所述MCU用于监测阀内状态，并实现Ethercat通讯协议，根据现场Ethercat从站控制器下发的控制信息，向伺服阀驱动单元下发控制指令。

进一步的，所述MCU通过内部集成的SPI接口与所述现场Ethercat从站控制器双向通信连接。

进一步的，所述MCU内部集成有模数转换器，所述MCU通过模数转换器实现阀内状态信息采集。

进一步的，所述MCU内部集成有数模转换器，所述MCU通过数模转换器实现所述控制指令的下发。

进一步的，所述壳体包括阀主壳体和设于阀主壳体上的阀罩，所述电路板、力矩马达设于所述阀罩内，所述前置级喷嘴挡板阀和功率级滑阀设于所述阀主壳体内；所述阀罩上设有与入口RJ45接口和出口RJ45接口相适配的接口安装孔。

进一步的，还包括用于监测阀内状态信息的传感器，所述传感器包括阀芯位移传感器、阀内温度传感器及力矩马达线圈电流传感器。