全智能電動執(zhí)行器是控制系統(tǒng)中不可缺少的主要機器設(shè)備，在邯鋼煅燒及球團礦廠獲得了廣泛運用。全智能電動執(zhí)行器將控制器送過來的調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)信號成占比地轉(zhuǎn)化成平行線偏移或角速度去推動閘閥、隔板等控制組織，以完成自動控制系統(tǒng)，因此也普遍適用于電力工程、冶金工業(yè)、原油、化工廠等行業(yè)的自動控制系統(tǒng)行業(yè)。
研發(fā)與運用
伴隨著當(dāng)代工業(yè)自動化電腦管理的發(fā)展趨勢，現(xiàn)階段在我國儀表設(shè)備領(lǐng)域綜合性技術(shù)實力廣泛升高，電子信息技術(shù)和計算機技術(shù)在儀表設(shè)備商品中廣泛選用，大部分商品完成了基本智能化系統(tǒng)。全智能的電動執(zhí)行機構(gòu)的智能控制系統(tǒng)、防水等級高、精度高、重量較輕、可靠性好，部位操縱基本上偏差±1%，可重復(fù)性偏差（設(shè)置行程安排時長≥25s）≤1%，選用全封閉式、一體化構(gòu)造；傳動裝置選用擠出機螺桿螺帽式，傳動系統(tǒng)穩(wěn)定、承載力強、傳動系統(tǒng)高精度；具備自確診、自調(diào)節(jié)和PID控制作用?？墒桥c全球上領(lǐng)先的智能化系統(tǒng)電動執(zhí)行機構(gòu)對比，目前的國內(nèi)電動執(zhí)行器仍存有操縱方法落伍，不可以依據(jù)生產(chǎn)制造的具體需求開展主要參數(shù)的當(dāng)場調(diào)節(jié)，不可以構(gòu)成互聯(lián)網(wǎng)開展遠(yuǎn)程操作等問題，安全性防暴功能也遠(yuǎn)小于氣動執(zhí)行器。
伴隨著高新科技的飛速發(fā)展，海外己開發(fā)設(shè)計更新一代智能化系統(tǒng)電動執(zhí)行器商品。這種智能化系統(tǒng)電動執(zhí)行機構(gòu)功能齊全、簡易靠譜、技術(shù)性優(yōu)秀，不僅具備智能安防、智能控制系統(tǒng)、適用多種多樣計算機接口的作用，并且其獨特的雙密封性系統(tǒng)軟件和紅外感應(yīng)非入侵式設(shè)置使它可以用在一切自然環(huán)境中，防潮防爆型、終生靠譜，調(diào)節(jié)及常見故障清除簡易，完成了智能化式電子器件一體化、變頻式調(diào)速精準(zhǔn)定位、監(jiān)管等作用。意味著著該行業(yè)的全球優(yōu)秀程度的公司有國外的JORDAN企業(yè)和LIMITORQUE公司等。
組織特性
智能安防技術(shù)性
全智能電動執(zhí)行機構(gòu)運用微型機技術(shù)性和當(dāng)場通訊技術(shù)，完成遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)傳輸、PID調(diào)整、線上全自動校準(zhǔn)、自校正與自確診等多種多樣控制系統(tǒng)規(guī)定的作用。海外，以工業(yè)生產(chǎn)局域網(wǎng)絡(luò)技術(shù)性為基本的工廠自動化（FactoryAutomation）工程設(shè)計近十年來獲得了長久的發(fā)展趨勢，做為自動控制系統(tǒng)中自動化儀表之一的電動執(zhí)行機構(gòu)為融入這一發(fā)展趨向，也應(yīng)具備規(guī)范的串口通信插口（如RS-232或RS-422接口等）和專用型的內(nèi)網(wǎng)插口，以加強其與其它控制系統(tǒng)間的互連工作能力，只必須一根電纜線或光纜電纜，就可以將多臺、乃至數(shù)十臺電動執(zhí)行機構(gòu)與上臺電子計算機聯(lián)接變成全部數(shù)控機床。計算機接口是組裝在生產(chǎn)過程地區(qū)的施工現(xiàn)場機器設(shè)備/儀表盤與操縱房間內(nèi)的電氣控制設(shè)備/系統(tǒng)軟件中間的一種串行通信、數(shù)顯式、多點通信的系統(tǒng)總線，以其所具備的開放式，數(shù)字化等優(yōu)勢，使它與Interent的融合變成很有可能，計算機接口技術(shù)性的運用，替代了傳統(tǒng)式的4～20mA數(shù)字信號，完成了電動執(zhí)行機構(gòu)的實時監(jiān)控，情況、常見故障、基本參數(shù)傳輸，進(jìn)行遠(yuǎn)程控制參數(shù)化設(shè)計工作中，提升了它的穩(wěn)定性，減少了系統(tǒng)軟件及工程成本。有影響的計算機接口關(guān)鍵有PROFIBUS，F(xiàn)F，HART，CAN等，現(xiàn)階段海外的智能化電動執(zhí)行機構(gòu)一般都含有計算機接口插口，在我國也研發(fā)了一些帶計算機接口插口的智能化電動執(zhí)行器。
機電一體化
電子線路的相對高度集成化、單片機設(shè)計的應(yīng)用及其一些功能齊全控制模塊的應(yīng)用，使電動執(zhí)行機構(gòu)的體型更加小，向微型化、輕巧發(fā)展。現(xiàn)階段，全智能電動執(zhí)行機構(gòu)一般將全部控制電路裝在一臺當(dāng)場儀表盤里，將交流伺服電機、當(dāng)場儀表盤控制板組裝為一體。電動執(zhí)行機構(gòu)的一體化，促使電動執(zhí)行器的組裝與校準(zhǔn)工作中都獲得了簡單化；將全部控制電路裝在一臺當(dāng)場儀表盤里，又降低了因數(shù)據(jù)信號傳遞中的泄漏和影響等要素系統(tǒng)對的危害，提升了操作系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
新式智能化系統(tǒng)電動執(zhí)行器將伺服放大器與執(zhí)行器合為一體，光耦電路運用功能齊全的集合控制模塊，構(gòu)造簡易，操縱特性好。
智能化、智能化系統(tǒng)
智能化是現(xiàn)階段一切工業(yè)生產(chǎn)控制系統(tǒng)的潮流趨勢，質(zhì)優(yōu)價廉的單片機設(shè)計和新式快速微控制器將全方位替代以仿真模擬電子元器件為主導(dǎo)的電動執(zhí)行機構(gòu)的調(diào)節(jié)模塊，進(jìn)而達(dá)到徹底智能化的自動控制系統(tǒng)。全智能化的完成，將原來的硬件配置操縱變成了手機軟件操縱，進(jìn)而可以在電動執(zhí)行機構(gòu)中運用現(xiàn)代控制理論的優(yōu)秀優(yōu)化算法（如：自適應(yīng)控制、人工智能技術(shù)、控制器設(shè)計、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）來增強操控特性。傳統(tǒng)式的電動執(zhí)行機構(gòu)一般被看成是現(xiàn)代控制理論，但事實上，絕大部分電動執(zhí)行器主要參數(shù)在運轉(zhuǎn)過程中會明顯地發(fā)生改變，應(yīng)用參數(shù)調(diào)整和實體模型識別自適應(yīng)控制將進(jìn)一步提高電動執(zhí)行機構(gòu)的操控特性?？刂品椒ǜ觾?yōu)秀的控制措施有益于處理電動機的習(xí)慣問題，完成精確精準(zhǔn)定位，提升精度。例如Nucom電動執(zhí)行機構(gòu)運用現(xiàn)代化的電剎車技術(shù)性，精度可達(dá)1/250，國內(nèi)的通用型DKZ及DKJ電動執(zhí)行機構(gòu)精度一般為2.5/100。
相對性于氣動式、液控閥電動執(zhí)行器來講，布線簡易、功能齊全、應(yīng)用安全可靠的智能化電動執(zhí)行機構(gòu)將不斷擴大運用范疇。
原理
以德國SCHIEBEL全智能電動執(zhí)行器為例子，其自動控制系統(tǒng)構(gòu)造如下圖2所顯示。全部系統(tǒng)軟件由專用型可編可編程控制器、電子器件行程安排、電子器件扭矩、電機推動控制模塊、輸出功率拓展控制模塊、工業(yè)觸摸屏（HMI）、紅外感應(yīng)控制板、手動式實際操作電源電路等構(gòu)成。在其中專用型可編可編程控制器為全部自動控制系統(tǒng)的關(guān)鍵，它接受各種各樣數(shù)據(jù)信號，通過邏輯性解決后做出對應(yīng)的反映，決策是不是推動和怎樣推動電機，并向用戶滿意度各種情況數(shù)據(jù)信號。

圖1 電動執(zhí)行器的設(shè)計效果圖

控制板以RISC微控制器為關(guān)鍵的CSC控制板具有強勁的作用，可進(jìn)行仿真模擬鍵入、伺服電機數(shù)據(jù)信號的快速收集、內(nèi)嵌PROFIBUS通訊協(xié)議等專用型作用。用以完成對電動執(zhí)行器的開和關(guān)、當(dāng)場/遠(yuǎn)程控制軟件、故障檢測警報等的操縱。選用了通用性計算機語言，自動控制系統(tǒng)系統(tǒng)的可擴展性和可擴充性獲得加強。

圖2 全智能電動執(zhí)行器的自動控制系統(tǒng)構(gòu)造

工業(yè)觸摸屏（HMI）
全智能電動執(zhí)行器的工業(yè)觸摸屏（HMI）由一塊128×64的點陣式式液晶顯示模塊、6個磁控開關(guān)及其紅外線信號接收器構(gòu)成。全部工業(yè)觸摸屏根據(jù)RS485插口和專用型可編可編程控制器開展通訊，可把鍵入命令傳送到專用型可編可編程控制器，并在液晶顯示模塊上展示對應(yīng)的情況和信息提示。工業(yè)觸摸屏也具有二次開發(fā)的作用，選用一個中小型的plc觸摸屏，在電子計算機上制作好各種各樣情況網(wǎng)頁頁面，隨后免費下載到工業(yè)觸摸屏中，具備形象化、靈便的特性。
電子器件扭矩
電子器件扭矩的完成選用了電阻器應(yīng)變力基本原理。在渦桿上聯(lián)接一個面有4片應(yīng)變片的彈性變形體，導(dǎo)出扭矩的高低體現(xiàn)為彈性變形體的形變量，應(yīng)變片電阻值也對應(yīng)轉(zhuǎn)變，經(jīng)解決變大后造成最后輸出電壓的轉(zhuǎn)變。為了更好地體現(xiàn)開、關(guān)向扭矩的轉(zhuǎn)變，設(shè)計方案上采取了雙重推拉門式構(gòu)造，電子器件扭矩在沒有承受力的情形下導(dǎo)出DC5V工作電壓，開向承受力時導(dǎo)出DC5～10V，關(guān)向承受力時導(dǎo)出DC0～5V。這類電子器件扭矩精確測量立即、即時，線性、精密度都可以做到1%之內(nèi)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于有關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的7%的規(guī)定。
電子器件行程安排
電子器件行程安排與電子器件扭矩一樣是完成全智能電動執(zhí)行器的非入侵調(diào)節(jié)的核心部件。中國同行業(yè)一般選用電阻器。高精密的塑膠導(dǎo)電性電阻器將執(zhí)行器導(dǎo)出軸的機械設(shè)備轉(zhuǎn)變轉(zhuǎn)換為電子信號，鍵入到控制板，參加執(zhí)行器的調(diào)整操縱。與此同時，該數(shù)據(jù)信號也被轉(zhuǎn)換成閘閥偏移打開度，根據(jù)表明板顯示出閘閥的打開度百分?jǐn)?shù)。這類構(gòu)造盡管簡易，但電動執(zhí)行器運作一段時間后，各種元器件/部件因輸出功率和負(fù)荷標(biāo)準(zhǔn)的差別，各易耗配件依次損壞超標(biāo)準(zhǔn)，而發(fā)生部位意見反饋接觸不良現(xiàn)象、精度等級差、可靠性降低、高效率明顯減少、設(shè)備故障率慢慢提升等狀況，給實際操作工作人員提供許多不方便，乃至嚴(yán)重影響生產(chǎn)制造的常規(guī)調(diào)整和操縱。選用肯定伺服電機可合理地規(guī)避這一問題，確保通電后導(dǎo)出碼與機械設(shè)備部位的一致性。導(dǎo)出選用的格雷碼（GrayCode，通稱G碼）是非常典型的循環(huán)碼，編號鄰近的2組編碼僅有一位碼不一樣，且具備回收再利用。
電機推動控制模塊
CMR操縱部件達(dá)到用以推動閥門種類的電動執(zhí)行器的全部操縱規(guī)定。CMR設(shè)計方案成控制系統(tǒng)模件，集成化在執(zhí)行器中，而追加的執(zhí)行器控制板可以達(dá)到精準(zhǔn)定位元器件的調(diào)節(jié)規(guī)定。執(zhí)行器的調(diào)節(jié)作用根據(jù)CMR來設(shè)置，不用變更布線，也無需在建筑項目逐漸時就明確相關(guān)布線。根據(jù)在邏輯板PAL（可編可編程控制器邏輯性）的DIP電源開關(guān)設(shè)定迅速而便捷地完成基本功能的設(shè)置。監(jiān)控作用、情況表明使運行更非常容易，可以提升日常維護保養(yǎng)并因而確保執(zhí)行器的靠譜姿勢。具備電機控制系統(tǒng)、相位差順序程序、相位差遺失操縱、行程安排止端和扭矩止端特點設(shè)置、作用檢測、數(shù)據(jù)信號推送、挑選常見故障時情況、自確診等作用。
軟件開發(fā)
要完成全智能電動執(zhí)行器的電源開關(guān)、當(dāng)場/遠(yuǎn)程控制軟件和常見故障告警的管控與操縱，重點在于專用型可編可編程控制器的編程設(shè)計，它可以直接影響到電動執(zhí)行器開、關(guān)及時的準(zhǔn)確度與處理速度。專用型可編可編程控制器選用數(shù)控編程軟件開展程序編寫，全部程序流程由子程序和好幾個程序段構(gòu)成。鍵入到可編程可編程控制器的數(shù)據(jù)信號，有來源于上位機軟件的系統(tǒng)命令，也是有來源于當(dāng)場電動執(zhí)行器的數(shù)據(jù)信號，實際操作工作人員在現(xiàn)場或監(jiān)控中心都能對電動執(zhí)行器開展操縱。由程序流程的持續(xù)掃描儀，完成電動執(zhí)行器的開及時、關(guān)到位的調(diào)節(jié)及其開關(guān)電源常見故障、電機超溫、扭矩常見故障、設(shè)備故障的警報作用?？删幙删幊炭刂破鞲鶕?jù)RS485插口與工業(yè)觸摸屏完成通訊，與此同時根據(jù)工業(yè)觸摸屏（HMI）來意見反饋機器設(shè)備情況和紅外感應(yīng)控制板的使用數(shù)據(jù)信號。系統(tǒng)軟件還安裝了數(shù)據(jù)統(tǒng)計系統(tǒng)軟件，可以追求和查看歷史記錄，有利于維護保養(yǎng)。

圖3 全智能電動執(zhí)行器

結(jié)語
電力電子學(xué)、電子信息技術(shù)及通信技術(shù)的迅速發(fā)展趨勢勢必促進(jìn)電動執(zhí)行機構(gòu)更為迅速的發(fā)展趨勢：機電一體化將替代分離式構(gòu)造；智能化通信替代數(shù)字信號通信；精度愈來愈高，應(yīng)用自然環(huán)境愈來愈廣。作用更強勁、穩(wěn)定性更強的全智能電動執(zhí)行機構(gòu)必然能融入飛速發(fā)展的自動控制系統(tǒng)規(guī)定。
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