智能型電動執(zhí)行機構(gòu)是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設備,在邯鋼燒結(jié)及球團廠得到了廣泛應用。智能型電動執(zhí)行機構(gòu)將調(diào)節(jié)器送來的控制信號成比例地轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移去帶動閥門、擋板等調(diào)節(jié)機構(gòu),以實現(xiàn)自動控制,因而也廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門的自動控制領域。
研制與應用
隨著現(xiàn)代工控計算機管理的發(fā)展,目前我國儀器儀表行業(yè)綜合技術(shù)水平普遍上升,微電子技術(shù)和計算機技術(shù)在儀器儀表產(chǎn)品中普遍采用,多數(shù)產(chǎn)品實現(xiàn)了初步智能化。智能型的電動執(zhí)行器的智能控制、防護等級高、控制精度高、重量輕、穩(wěn)定性好,位置控制基本誤差±1%,重復性誤差(設定行程時間≥25s)≤1%,采用全封閉、一體化結(jié)構(gòu);傳動系統(tǒng)采用螺桿螺母式,傳動平穩(wěn)、承載能力強、傳動精度高;具有自診斷、自調(diào)整和PID調(diào)節(jié)功能。但是與國際上先進的智能化電動執(zhí)行器相比,現(xiàn)有的國產(chǎn)電動執(zhí)行機構(gòu)仍存在控制方式落后,不能根據(jù)生產(chǎn)的實際要求進行參數(shù)的現(xiàn)場調(diào)整,不能組成網(wǎng)絡進行遠程控制等問題,安全防爆性能也遠遠低于氣動執(zhí)行機構(gòu)。
隨著高新技術(shù)的迅猛發(fā)展,國外己開發(fā)出新一代智能化電動執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品。這些智能化電動執(zhí)行器功能強大、簡單可靠、技術(shù)先進,不但具有智能通信、智能控制、支持多種現(xiàn)場總線的功能,而且其獨有的雙密封系統(tǒng)和紅外線非侵入式設定使它可用在任何環(huán)境中,防水防爆、終身可靠,調(diào)試及故障排除簡單,實現(xiàn)了智能式電子一體化、變頻變速定位、監(jiān)控等功能。代表著該領域的世界先進水平的公司有美國的JORDAN公司和松巖機電公司等。
機構(gòu)特點
智能通信技術(shù)
智能型電動執(zhí)行器利用微機技術(shù)和現(xiàn)場通信技術(shù),實現(xiàn)雙向通信、PID調(diào)節(jié)、在線自動標定、自校正與自診斷等多種控制技術(shù)要求的功能。國外,以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎的工廠自動化,工程技術(shù)近十年來得到了長足的發(fā)展,作為自動控制中自動化儀表之一的電動執(zhí)行器為適應這一發(fā)展趨勢,也應具有標準的串行通信接口,專用的局域網(wǎng)接口,以增強其與其他控制設備間的互聯(lián)能力,只需要一根電纜或光纜,就可以將數(shù)臺、甚至數(shù)十臺電動執(zhí)行器與上位計算機連接成為整個數(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)場設備/儀表與控制室內(nèi)的自動控制裝置/系統(tǒng)之間的一種串行、數(shù)字式、多點通信的數(shù)據(jù)總線,以其所具有的開放性,網(wǎng)絡化等優(yōu)點,使它與的結(jié)合成為可能,現(xiàn)場總線技術(shù)的應用,取代了傳統(tǒng)的4~20mA模擬信號,實現(xiàn)了電動執(zhí)行器的遠程監(jiān)控,狀態(tài)、故障、參數(shù)信息傳送,完成遠程參數(shù)化工作,提高了它的可靠性,降低了系統(tǒng)及工程成本。有影響的現(xiàn)場總線主要有PROFIBUS,FF,HART,CAN等,目前國外的智能電動執(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。
機電一體化
電子電路的高度集成、單片機的使用以及一些功能強大模塊的使用,使電動執(zhí)行器的體積越來越小,向小型化、輕便化發(fā)展。目前,智能型電動執(zhí)行器一般將整個控制回路裝在一臺現(xiàn)場儀表里,將伺服電機、現(xiàn)場儀表控制器安裝為一體。電動執(zhí)行器的一體化,使得執(zhí)行器的安裝與調(diào)試工作都得到了簡化;將整個控制回路裝在一臺現(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。
新型智能化電動執(zhí)行機構(gòu)將伺服放大器與執(zhí)行機構(gòu)合為一體,驅(qū)動電路應用功能強大的集成模塊,結(jié)構(gòu)簡單,控制性能好。
數(shù)字化、智能化
智能化是當前一切工業(yè)控制設備的流行趨勢,價格低廉的單片機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執(zhí)行器的控制單元,從而實現(xiàn)完全數(shù)字化的控制系統(tǒng)。全數(shù)字化的實現(xiàn),將原有的硬件控制變成了軟件控制,從而可以在電動執(zhí)行器中應用現(xiàn)代控制理論的先進算法(如:最優(yōu)控制、人工智能、模糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡等)來提高控制性能。傳統(tǒng)的電動執(zhí)行器一般被看作是線性系統(tǒng),但實際上,絕大多數(shù)執(zhí)行器參數(shù)在運行期間會顯著地發(fā)生改變,應用參數(shù)調(diào)節(jié)和模型辨識自適應控制將大大提高電動執(zhí)行器的控制性能。控制策略更為先進的控制方法有利于解決電機的慣性問題,實現(xiàn)準確定位,提高控制精度。例如,電動執(zhí)行器利用先進的電制動技術(shù),控制精度可達1/250,國產(chǎn)的普通型DKZ及DKJ電動執(zhí)行器控制精度一般為2.5/100。
相對于氣動、液動執(zhí)行器而言,接線簡單、功能強大、使用可靠的智能電動執(zhí)行器將不斷擴大應用范圍。