電動(dòng)執(zhí)行器的應(yīng)用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
發(fā)布時(shí)間：2013-04-18 20:56:42 文章來源：未知 作者：test 人氣：
電動(dòng)執(zhí)行器是工業(yè)過程控制系統(tǒng)中一個(gè)十分重要的現(xiàn)場驅(qū)動(dòng)裝置，其能源取用方便、安裝調(diào)試簡單，在電力、冶金、石油、化工、水處理、環(huán)等工業(yè)部門得到越來越廣泛的應(yīng)用。電動(dòng)執(zhí)行器包括電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分，控制精度主要決定于電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制性能，它能夠?qū)⑾到y(tǒng)的控制信號轉(zhuǎn)換成輸出軸的角位移、直線位移，控制閥門等截流件的位置或其它調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使被控介質(zhì)按系統(tǒng)要求狀
態(tài)工作。
一、電動(dòng)執(zhí)行器的研制及應(yīng)用現(xiàn)狀
1、國內(nèi)現(xiàn)狀
我國電動(dòng)執(zhí)行器的研制起步較晚，是從蘇聯(lián)有觸點(diǎn)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行仿制開始的，60年代末70年代初，逐步發(fā)展了DDZ-II型和DDZ-III型產(chǎn)品。80年代以來，隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)執(zhí)行器發(fā)展快速，無觸點(diǎn)的DKJ型角行程和DKZ型直行程電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大類產(chǎn)品進(jìn)入市場，DKJ、DKZ是我國最早的、唯一生產(chǎn)的電動(dòng)執(zhí)行器，此產(chǎn)品以結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟(jì)實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)被最早的國營大型企業(yè)使用。但體積大，比較笨重。
隨著現(xiàn)代工控計(jì)算機(jī)管理的發(fā)展，目前我國儀器儀表行業(yè)整體綜合技術(shù)水平普遍上升，微電子技術(shù)和計(jì)算機(jī)技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用，多數(shù)產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)了智能化。今天，DKJ、DKZ系列與以前相比有了兩大實(shí)質(zhì)性改進(jìn)：
（1）生產(chǎn)出直接受計(jì)算機(jī)控制的智能電子型、戶外型、隔爆型等改進(jìn)型產(chǎn)品；
（2）將電路控制部分灌封在一個(gè)小型塑料盒中，即模塊，形成了便于維護(hù)的即插即用型。因此，普通DKJ型和DKZ型的可靠性、精度、負(fù)載能力、信號品質(zhì)系數(shù)等性能有了很大提高，而且對環(huán)境條件的要求降低了很多；
智能型的電動(dòng)執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)了智能控制、防護(hù)等級高、控制精度較高、重量輕、穩(wěn)定性好的功能。上海工業(yè)自動(dòng)化儀器儀表研究所開發(fā)的RK-Z系列智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)采用全封閉、一體化結(jié)構(gòu)；傳動(dòng)系統(tǒng)采用螺桿螺母式，傳動(dòng)平穩(wěn)、承載能力強(qiáng)、傳動(dòng)精度高；具有自診斷、自調(diào)整和PID調(diào)節(jié)功能。此外，武漢松野智能儀表有限公司生產(chǎn)的智能電動(dòng)執(zhí)行器是引用國外先進(jìn)技術(shù)生產(chǎn)制造的。但是，與國際上先進(jìn)的智能化電動(dòng)執(zhí)行器相比，現(xiàn)有的國產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)仍存在控制方面，不能組成網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制等問題。在安全防爆性能等方面，遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，影響了它的應(yīng)用。
目前國內(nèi)普遍使用DKJ和DKZ型兩大類產(chǎn)品，一些企業(yè)使用DKJ、DKZ的更新?lián)Q代產(chǎn)品，但在控制要求較高的實(shí)驗(yàn)、生產(chǎn)控制中，主要是依賴價(jià)格較高的國外智能產(chǎn)品。隨著各種過程控制要求的不斷提高，電動(dòng)執(zhí)行器必須提高控制性能，才能真正提高自動(dòng)控制水平。
2、 國際狀況
自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界上第一臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)以來，國際上電動(dòng)執(zhí)行器技術(shù)水平發(fā)展迅速。20世紀(jì)80年代起，國外相繼推出了符合各種現(xiàn)場總線標(biāo)準(zhǔn)的智能執(zhí)行器，在工業(yè)現(xiàn)場取得了較好的應(yīng)用效果。由于高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前國外己開發(fā)出新一代智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)產(chǎn)品，電子計(jì)算機(jī)技術(shù)、微機(jī)控制技術(shù)己在閥門設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。這些智能化電動(dòng)執(zhí)行器功能強(qiáng)大、簡單可靠、技術(shù)先進(jìn)。國際著名的電動(dòng)執(zhí)行器公司英國的ROTORK（羅托克）生產(chǎn)的IQ系列智能化電動(dòng)執(zhí)行器，不但具有智能通信、智能控制、支持多種現(xiàn)場總線的功能，而且其獨(dú)有的雙密封系統(tǒng)和紅外線非侵入式設(shè)定使它可用在任何環(huán)境中，防水防暴，終身可靠，調(diào)試及故障排除簡單。德國Hartmann&Braum公司新一代產(chǎn)品智能電動(dòng)執(zhí)行器MOE700實(shí)現(xiàn)了智能式電子一體化，變頻變速定位，監(jiān)控等功能。代表著該領(lǐng)域的世界先進(jìn)水平的公司還有美國的JORDAN公司和LIMITORQUE公司等幾家國外著名的公司。JORDAN公司的智能電動(dòng)執(zhí)行器突出特點(diǎn)是動(dòng)作頻率高，其動(dòng)作頻率是2000～4000/h，而國內(nèi)的電動(dòng)執(zhí)行器動(dòng)作頻率在2000/h以下，一般動(dòng)作頻率達(dá)到1200/h就是很高的了?？傊?，國際上智能電動(dòng)執(zhí)行器有以下特點(diǎn)：
（1）智能通信，智能控制智能電動(dòng)執(zhí)行器利用微機(jī)技術(shù)和現(xiàn)場通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動(dòng)標(biāo)定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能，有效提高控制水平。
（2）機(jī)電一體化新型智能化電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)將伺服放大器與執(zhí)行機(jī)構(gòu)合為一體，驅(qū)動(dòng)電路應(yīng)用功能強(qiáng)大的集成模塊，結(jié)構(gòu)簡單，控制性能好。
（3）控制策略更為先進(jìn)先進(jìn)的控制方法有利于解決電機(jī)的慣性問題，實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定位，提高控制精度。Nucom電動(dòng)執(zhí)行器利用先進(jìn)的電制動(dòng)技術(shù)，控制精度可達(dá)1/250，國產(chǎn)的普通型DKZ及DKJ電動(dòng)執(zhí)行器控制精度一般為2.5/100。
二、 電動(dòng)執(zhí)行器的發(fā)展趨勢
電力電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)技術(shù)及通訊技術(shù)的快速發(fā)展必將推動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行器更加快速的發(fā)展，機(jī)電一體化將取代分體式結(jié)構(gòu)；智能通訊的取代模擬的；控制精度將越來越高，使用環(huán)境越來越廣；功能更強(qiáng)大，可靠性更高，以適應(yīng)不斷發(fā)展的自動(dòng)控制的要求。
1、總線化、網(wǎng)絡(luò)化
國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動(dòng)化（Factory
Automation）工程技術(shù)在最近十年來得到了長足的發(fā)展，作為自動(dòng)控制中自動(dòng)化儀表之一的電動(dòng)執(zhí)行器為適應(yīng)這一發(fā)展趨勢，也應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接口（如RS-232或RS-422接口等）和專用的局域網(wǎng)接口，以增強(qiáng)其與其它控制設(shè)備間的互聯(lián)能力，只需要一根電纜或光纜，就可以將數(shù)臺(tái)、甚至數(shù)十臺(tái)電動(dòng)執(zhí)行器與上位計(jì)算機(jī)連接成為整個(gè)數(shù)控系統(tǒng)。現(xiàn)場總線是安裝在生產(chǎn)過程區(qū)域的現(xiàn)場設(shè)備/儀表與控制室內(nèi)的自動(dòng)控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點(diǎn)通信的數(shù)據(jù)總線。現(xiàn)場總線企業(yè)網(wǎng)作為今后控制系統(tǒng)的發(fā)展方向，以其所具有的開放性，網(wǎng)絡(luò)化等優(yōu)點(diǎn)，使它與Interent的結(jié)合成為可能，現(xiàn)場總線技術(shù)應(yīng)用于電動(dòng)執(zhí)行器成為必然趨勢?，F(xiàn)場總線技術(shù)的應(yīng)用，取代了傳統(tǒng)的4～20mA模擬信號，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程監(jiān)控，狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送，完成遠(yuǎn)程參數(shù)化工作，提高了它的可靠性，降低了系統(tǒng)及工程成本。目前有影響的現(xiàn)場總線主要有PROFIBUS，F(xiàn)F，HART，CAN等，其實(shí)，國外目前的智能電動(dòng)執(zhí)行器一般都帶有現(xiàn)場總線接口，我國也開發(fā)了一些帶現(xiàn)場總線接口的智能執(zhí)行器。
2、數(shù)字化、智能化
智能化是當(dāng)前一切工業(yè)控制設(shè)備的流行趨勢，價(jià)格低廉的單片機(jī)和新型高速微處理器將全面代替以模擬電子器件為主的電動(dòng)執(zhí)行器的控制單元，從而實(shí)現(xiàn)完全數(shù)字化的控制系統(tǒng)。全數(shù)字化的實(shí)現(xiàn)，將原有的硬件控制變成了軟件控制，從而可以在電動(dòng)執(zhí)行器中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法（如：最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò)等）來提高控制性能。傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行器一般被看作是線性系統(tǒng)，由放大環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)組成，但實(shí)際上，絕大多數(shù)執(zhí)行器參數(shù)在運(yùn)行期間會(huì)顯著地發(fā)生改變，應(yīng)用參數(shù)調(diào)度和模型辨識自適應(yīng)控制將大大提高電動(dòng)執(zhí)行器的控制性能。相對氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行器來說，接線簡單、功能強(qiáng)大、使用可靠的智能電動(dòng)執(zhí)行器將不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
3、 小型化、機(jī)電一體化
電力電子的高度集成化，單片機(jī)的使用以及一些功能強(qiáng)大模塊的使用，使電動(dòng)執(zhí)行器的體積越來越小，向小型化，輕便化發(fā)展。目前，智能電動(dòng)執(zhí)行器一般將整個(gè)控制回路裝在一臺(tái)現(xiàn)場儀表里，將伺服電機(jī)，現(xiàn)場儀表控制器安裝為一體。電動(dòng)執(zhí)行器一體化，使得執(zhí)行器的安裝與調(diào)試工作都得到了簡化；將整個(gè)控制回路裝在一臺(tái)現(xiàn)場儀表里，又減少了因信號傳輸中的泄露和干擾等因素對系統(tǒng)的影響，提高了系統(tǒng)的可靠性。
三、 結(jié)束語
國際上，電動(dòng)執(zhí)行器正朝著小型化、一體化、數(shù)字化、智能化、總線化和網(wǎng)絡(luò)化方向快速發(fā)展，國產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器在產(chǎn)品的品種、控制精度、工藝水平、可靠性、智能化和網(wǎng)絡(luò)化方面還有較大差距，具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能電動(dòng)執(zhí)行器十分匱乏。本文簡單的分析了我們與世界在電動(dòng)執(zhí)行器方面的差距，明確目標(biāo)，通過我們的努力盡快減小國產(chǎn)電動(dòng)執(zhí)行器與世界先進(jìn)水平的差距。
武漢松野智能儀表公司生產(chǎn)的YTDG智能型電動(dòng)執(zhí)行器體積小，一體式、帶數(shù)字顯示、智能型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。
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