電動執(zhí)行器的應用現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢
發(fā)布時間：2013-04-18 20:56:42 文章來源：未知 作者：test 人氣：
電動執(zhí)行器是工業(yè)過程控制系統(tǒng)中一個十分重要的現(xiàn)場驅(qū)動裝置，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用。電動執(zhí)行器包括電動執(zhí)行機構(gòu)和調(diào)節(jié)閥兩部分，控制精度主要決定于電動執(zhí)行機構(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)機構(gòu)，使被控介質(zhì)按系統(tǒng)要求狀
態(tài)工作。
一、電動執(zhí)行器的研制及應用現(xiàn)狀
1、國內(nèi)現(xiàn)狀
我國電動執(zhí)行器的研制起步較晚，是從蘇聯(lián)有觸點的執(zhí)行機構(gòu)進行仿制開始的，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，電動執(zhí)行器發(fā)展快速，無觸點的DKJ型角行程和DKZ型直行程電動執(zhí)行機構(gòu)兩大類產(chǎn)品進入市場，DKJ、DKZ是我國最早的、唯一生產(chǎn)的電動執(zhí)行器，此產(chǎn)品以結(jié)構(gòu)簡單、經(jīng)濟實用等優(yōu)點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)代工控計算機管理的發(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)了智能化。今天，DKJ、DKZ系列與以前相比有了兩大實質(zhì)性改進：
（1）生產(chǎn)出直接受計算機控制的智能電子型、戶外型、隔爆型等改進型產(chǎn)品；
（2）將電路控制部分灌封在一個小型塑料盒中，即模塊，形成了便于維護的即插即用型。因此，普通DKJ型和DKZ型的可靠性、精度、負載能力、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；
智能型的電動執(zhí)行器實現(xiàn)了智能控制、防護等級高、控制精度較高、重量輕、穩(wěn)定性好的功能。上海工業(yè)自動化儀器儀表研究所開發(fā)的RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構(gòu)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。此外，武漢松野智能儀表有限公司生產(chǎn)的智能電動執(zhí)行器是引用國外先進技術(shù)生產(chǎn)制造的。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)仍存在控制方面，不能組成網(wǎng)絡進行遠程控制等問題。在安全防爆性能等方面，遠遠低于氣動執(zhí)行機構(gòu)，影響了它的應用。
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驗、生產(chǎn)控制中，主要是依賴價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，電動執(zhí)行器必須提高控制性能，才能真正提高自動控制水平。
2、 國際狀況
自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界上第一臺電動執(zhí)行機構(gòu)以來，國際上電動執(zhí)行器技術(shù)水平發(fā)展迅速。20世紀80年代起，國外相繼推出了符合各種現(xiàn)場總線標準的智能執(zhí)行器，在工業(yè)現(xiàn)場取得了較好的應用效果。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執(zhí)行機構(gòu)產(chǎn)品，電子計算機技術(shù)、微機控制技術(shù)己在閥門設計中得到廣泛應用。這些智能化電動執(zhí)行器功能強大、簡單可靠、技術(shù)先進。國際著名的電動執(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)品智能電動執(zhí)行器MOE700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(lǐng)域的世界先進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公司的智能電動執(zhí)行器突出特點是動作頻率高，其動作頻率是2000～4000/h，而國內(nèi)的電動執(zhí)行器動作頻率在2000/h以下，一般動作頻率達到1200/h就是很高的了?？傊?，國際上智能電動執(zhí)行器有以下特點：
（1）智能通信，智能控制智能電動執(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，有效提高控制水平。
（2）機電一體化新型智能化電動執(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。
（3）控制策略更為先進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。Nucom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。
二、 電動執(zhí)行器的發(fā)展趨勢
電力電子技術(shù)、計算機技術(shù)及通訊技術(shù)的快速發(fā)展必將推動電動執(zhí)行器更加快速的發(fā)展，機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；功能更強大，可靠性更高，以適應不斷發(fā)展的自動控制的要求。
1、總線化、網(wǎng)絡化
國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎(chǔ)的工廠自動化（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（如RS-232或RS-422接口等）和專用的局域網(wǎng)接口，以增強其與其它控制設備間的互聯(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)?，F(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?，F(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)絡化等優(yōu)點，使它與Interent的結(jié)合成為可能，現(xiàn)場總線技術(shù)應用于電動執(zhí)行器成為必然趨勢?，F(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。目前有影響的現(xiàn)場總線主要有PROFIBUS，F(xiàn)F，HART，CAN等，其實，國外目前的智能電動執(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。
2、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)，由放大環(huán)節(jié)和積分環(huán)節(jié)組成，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)度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。相對氣動、液動執(zhí)行器來說，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。
3、 小型化、機電一體化
電力電子的高度集成化，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。
三、 結(jié)束語
國際上，電動執(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)絡化方向快速發(fā)展，國產(chǎn)電動執(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)的高性能電動執(zhí)行器十分匱乏。本文簡單的分析了我們與世界在電動執(zhí)行器方面的差距，明確目標，通過我們的努力盡快減小國產(chǎn)電動執(zhí)行器與世界先進水平的差距。
武漢松野智能儀表公司生產(chǎn)的YTDG智能型電動執(zhí)行器體積小，一體式、帶數(shù)字顯示、智能型結(jié)構(gòu)設計。
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