[发明专利]一种开环步进伺服控制器、伺服控制系统及伺服控制方法

说明书

本发明属于伺服控制技术领域，具体涉及一种开环步进伺服控制器、伺服控制系统及伺服控制方法，伺服控制器包括：输入开关转换模块、控制信号转换模块、微处理器和步进驱动模块；输入开关转换模块，与微处理器连接，用于采集电动调节阀终端开、关位置信号；控制信号转换模块，与微处理器连接，用于将电动调节阀的控制模拟信号转换为控制数字信号；微处理器，分别与输入开关转换模块、控制信号转换模块和步进驱动模块连接，用于测算电控调节阀的实时阀位模拟信号、生成步进电机控制信号；步进驱动模块，与微处理器连接，用于对微处理器生成的控制信号进行数据处理，生成步进电机驱动信号。本发明能够精确定位、快速响应、稳定可靠地控制。

技术领域

本发明属于伺服控制技术领域，具体涉及一种开环步进伺服控制器、 伺服控制系统及伺服控制方法。

背景技术

电动调节阀具有调节精度高，与先进自动化控制系统融合程度好，控 制方式灵活，可以实现数字化控制和集散控制；具有结构简单，体积小优 点；替代气动调节器应用，摆脱了辅助压缩空气系统和调节器零位系统， 降低了能耗和维护成本。随着第一代电动调节阀在工程全面应用，也显露 出亟待改进的一些不足之处：

第一代电动调节阀电机使用交流同步减速电机，调节阀角行程正常为 匀速运动，从而使得调节过程的动态响应范围窄，当工艺有较大波动或输 入变化较大时会出现调节输出不能跟随控制输入，从而引发调节控制输出 饱和，易触发级联事故保护动作。为更大范围的满足工艺自动调节需求， 电动调节阀的动态响应能力还须亟待提高。

由于采用的阀位传感器是接触式角行程检测元件，在工艺工况稳定情 况下，接触式阀位传感器长期在一个狭小工作区域高频次正、反向行程运 行，造成其工作区基片导电层在与电刷接触处形成磨损、压痕甚至发生断 痕。

阀位传感器与凸轮输出轴同轴度偏差随着运行时间增加而变大，加速 阀位传感器损坏速度，威胁工艺系统安全运行。

因此，亟待开发一种定位精确度高、响应速度快、稳定性好的控制技 术来控制电动调节阀，进而克服电动调节阀目前存在的缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种开环步进伺服控制器、伺服控制系统及伺 服控制方法，能够精确定位、快速响应、稳定可靠地控制。

实现本发明目的的技术方案：

一种开环步进伺服控制器，所述伺服控制器包括：输入开关转换模块、 控制信号转换模块、微处理器和步进驱动模块；输入开关转换模块，与微 处理器连接，用于采集电动调节阀终端开、关位置信号；控制信号转换模 块，与微处理器连接，用于将电动调节阀的控制模拟信号转换为控制数字 信号；微处理器，分别与输入开关转换模块、控制信号转换模块和步进驱 动模块连接，用于测算电控调节阀的实时阀位模拟信号、生成步进电机控 制信号；步进驱动模块，与微处理器连接，用于对微处理器生成的控制信 号进行数据处理，生成步进电机驱动信号。

进一步地，所述微处理器包括实时阀位开环信号转换模块和步进电机 控制模块；实时阀位开环信号转换模块，用于测算电控调节阀的实时阀位 模拟信号并计算获得当前实时阀位数字信号；步进电机控制模块，用于读 取、比较电动调节阀的控制数字信号和当前实时阀位数字信号，根据比较 结果生成步进电机控制信号。

进一步地，所述微处理器还包括调节模块，用于通过S形曲线变换方 程的加减速控制算法，实现电动调节阀实时阀位信号跟随控制信号调节功 能。

进一步地，所述微处理器还包括异常保护模块，用于监控微处理器的 供电电压，实现电压发生异常时，保存系统数据。

进一步地，所述异常保护模块为可编程电压监测器。

进一步地，所述异常保护模块包括EEPROM模块，EEPROM模块用于 保存掉电时步进电机当前位置。

进一步地，所述步进驱动模块为两相混合式步进电机驱动器。