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電動執(zhí)行器現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

閱讀:2859      發(fā)布時間:2023-12-22
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電動執(zhí)行器是工業(yè)過程控制系統(tǒng)中的一個十分重要的現(xiàn)場驅(qū)動裝置,其能源取勝方便,安裝調(diào)試簡單,在電力,冶金,石油,化工等工業(yè)部門等到越來越廣泛 的應(yīng)用。電動執(zhí)行器包括電動執(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執(zhí)行器的控制性能,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。
  一電動執(zhí)行器的研制及應(yīng)用現(xiàn)狀
  (一)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(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型直行程電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)兩大類產(chǎn)品進(jìn)入市場,DKJ,DKZ是我國zui早的,*生產(chǎn)的電動執(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zui早的國營大型企業(yè)使用。
   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。
   目前國內(nèi)普遍使用DKJ型和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,才能真正埋設(shè)自動控制水平。
   (二)狀況
   自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界*臺電動執(zhí)行機(jī)構(gòu)以來,上電動執(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,目前國外已開發(fā)出新一代智能電動執(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)已在閥門設(shè)計(jì)中得到廣泛應(yīng)用。這些智能化電動執(zhí)行器功能強(qiáng)大,簡單可靠,技術(shù)先進(jìn)。上智能電動執(zhí)行器有以下特點(diǎn):
   (1)智能通信,智能控制智能電動執(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)電一體化新型智能電動執(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電動執(zhí)行器利用先進(jìn)的電制動技術(shù),控制精度可達(dá)1/250,國產(chǎn)的普通型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
   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)展必將推動電動執(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);智能通訊取代模擬;控制精度將越來越高,使用環(huán)境越來越廣;功能更加強(qiáng)大,可靠性更高,以適應(yīng)不斷發(fā)展的自動控制的要求。
   (一)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)的工廠自動化(Factory Automation)工程技術(shù)在zui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(yīng)這一發(fā)展趨勢,也應(yīng)具有標(biāo)準(zhǔn)的串行通信接 口和的局域網(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,甚至數(shù)十臺電動執(zhí)行器與上位計(jì)算機(jī)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(shè)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(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。
   (二)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,價格低廉的單片機(jī)和新型高速微處理器將全面代替模擬電子器件為主的電動執(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,從而可以在電動執(zhí)行器中應(yīng)用現(xiàn)代控制理論的先進(jìn)算法(如:*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(qiáng)大、使用可靠的智能電動執(zhí)行 器將不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。
   (三)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 般將整個控制回路線裝在一臺現(xiàn)場儀表里,將伺服電機(jī),現(xiàn)場儀表控制器安裝為一體,電動執(zhí)行器一體化,使得執(zhí)行順的安裝與調(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。
 
   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(luò)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(luò)化方面還有較大差距,具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能電動執(zhí)行器十分匱乏。本文旨在找到我們與世界在電動執(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)電動執(zhí)行器與*水平的差距。

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