電動(dòng)執行器現狀及發(fā)展趨勢

電動(dòng)執行器是工業(yè)過(guò)程控制系統中的一個(gè)十分重要的現場(chǎng)驅動(dòng)裝置，其能源取勝方便，安裝調試簡(jiǎn)單，在電力，冶金，石油，化工等工業(yè)部門(mén)等到越來(lái)越廣泛 的應用。電動(dòng)執行器包括電動(dòng)執行機構和調節閥兩部分，控制精度主要決定于電動(dòng)執行器的控制性能，它能夠將系統的控制信號轉換成輸出軸的角位移，直線(xiàn)位移， 控制閥門(mén)等截流件的位置或其它調節機構，使被控介質(zhì)按系統要求狀態(tài)工作。
　 一電動(dòng)執行器的研制及應用現狀
　 （一）國內現狀
　 我國電動(dòng)執行器的研制起步較晚，是從蘇聯(lián)有觸點(diǎn)的執行機構進(jìn)行仿制開(kāi)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(lái)，隨著(zhù)電力電子技術(shù)的發(fā)展，電動(dòng)執行器發(fā)展快速，無(wú)觸點(diǎn)的DKJ型角行程和DKZ型直行程電動(dòng)執行機構兩大類(lèi)產(chǎn)品進(jìn)入市場(chǎng)，DKJ，DKZ是我國zui早的，*生產(chǎn)的電動(dòng)執行器，此產(chǎn)品以結構簡(jiǎn)單，經(jīng)濟實(shí)用等優(yōu)點(diǎn)被zui早的國營(yíng)大型企業(yè)使用。
　　 隨著(zhù)現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，多數產(chǎn)品實(shí)現了智能化。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)出直接受計算機控制的智能電子型，戶(hù)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)執行器實(shí)現了智能控制，防護等級高，控制精度較高，重量輕，穩定性好的功能。
　　 目前國內普遍使用DKJ型和DKZ型兩大類(lèi)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，生產(chǎn)控制中，主要是依賴(lài)價(jià)格較高的國外智能產(chǎn)品。隨著(zhù)各種過(guò)程控制要求的不斷提高，電動(dòng)執行器必須提高控制性能，才能真正埋設自動(dòng)控制水平。
　　 （二）狀況
　　 自1929年LIMITORQUE公司制造出了世界*臺電動(dòng)執行機構以來(lái)，上電動(dòng)執行器技術(shù)水平發(fā)展迅速。20世紀80年代起，國外相繼 推出了符合各種現場(chǎng)總線(xiàn)標準的智能執行器，在工業(yè)現場(chǎng)取得了較好的應用效果。由于高新技術(shù)的迅猛發(fā)展，目前國外已開(kāi)發(fā)出新一代智能電動(dòng)執行機構產(chǎn)品，電子 計算機技術(shù)，微機控制技術(shù)已在閥門(mén)設計中得到廣泛應用。這些智能化電動(dòng)執行器功能強大，簡(jiǎn)單可靠，技術(shù)先進(jìn)。上智能電動(dòng)執行器有以下特點(diǎn)：
　　 （１）智能通信，智能控制智能電動(dòng)執行器利用微機技術(shù)和現場(chǎng)通信技術(shù)，實(shí)現雙向通信，PID調節，在線(xiàn)自動(dòng)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電動(dòng)執行機構將伺服放大器與執行機構合為一體，驅動(dòng)電路應用功能強大的集成模塊，結構簡(jiǎn)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的慣性問(wèn)題，實(shí)現準確定位，提高控制精度。Nucom電動(dòng)執行器利用先進(jìn)的電制動(dòng)技術(shù)，控制精度可達1/250，國產(chǎn)的普通型DKJ電動(dòng)執行器控制精度一般為2.5/100。
　　 二電動(dòng)執行器的發(fā)展
　　 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(dòng)電動(dòng)執行器更加快速的發(fā)展，機電一體化將取代分體式結構；智能通訊取代模擬；控制精度將越來(lái)越高，使用環(huán)境越來(lái)越廣；功能更加強大，可靠性更高，以適應不斷發(fā)展的自動(dòng)控制的要求。
　　 （一）總線(xiàn)化，網(wǎng)絡(luò )化
　　 國外，以工業(yè)局域網(wǎng)技術(shù)為基礎的工廠(chǎng)自動(dòng)化（Factory Automation）工程技術(shù)在zui近十年來(lái)得到了長(cháng)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 口和的局域網(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，就可以將數臺，甚至數十臺電動(dòng)執行器與上位計算機連接成為整個(gè)數控系 統?，F場(chǎng)總線(xiàn)是安裝在生產(chǎn)過(guò)程區域的現場(chǎng)設備／儀表與控制室內的自動(dòng)控制裝置／系統之間的一種串行，數字式，多點(diǎn)通信的數據總線(xiàn)現場(chǎng)總線(xiàn)企業(yè)網(wǎng)作為今后控 制系統的發(fā)展方向，以其所具有的開(kāi)放性，網(wǎng)絡(luò )化優(yōu)點(diǎn)，使它與Interent的結合成為可能，現場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)應用于電動(dòng)執行器成為必然趨勢?，F場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的 應用，取代了傳統的4~20mA模擬信號，實(shí)現了電動(dòng)執行器的遠程監控，狀態(tài)，故障，參數信息傳送，完成遠程參數化工作，提高了它的可靠性，降低了系統及 工程成本。目前有影響的現場(chǎng)總線(xiàn)主要有PROFIBUS，FF，HART，CAN等，其實(shí)，國外目前的智能電動(dòng)執行器一般都帶有現場(chǎng)總線(xiàn)接口，我國也開(kāi)發(fā) 了一些帶現場(chǎng)總線(xiàn)接口的智能執行器。
　　 （二）數字化，智能化
　　 智能化是當前一切工業(yè)控制設備的流行趨勢，價(jià)格低廉的單片機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(dòng)執行器的控制單元，從而實(shí)現完 全數字化的控制系統。全數字化的實(shí)現，將原有的硬件控制變成了軟件控制，從而可以在電動(dòng)執行器中應用現代控制理論的先進(jìn)算法（如：*控制、人工智能、模 糊控制、神經(jīng)元網(wǎng)絡(luò )等）來(lái)提高控制性能。傳統的電動(dòng)執行器一般被看作是線(xiàn)性系統，由放大環(huán)節和積分環(huán)節組成，但實(shí)際上，絕大多數執行器參數在運行期間會(huì )顯 著(zhù)地發(fā)生改變，應用參數調度和模型辨識自適應控制將大大提高電動(dòng)執行器的控制性能。相對氣動(dòng)液動(dòng)執行器來(lái)說(shuō)，接線(xiàn)簡(jiǎn)單、功能強大、使用可靠的智能電動(dòng)執行 器將不斷擴大應用范圍。
　　 （三）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(dòng)執行器的體積越來(lái)越小，向小型化，輕便化發(fā)展。目前，智能電動(dòng)執行器一 般將整個(gè)控制回路線(xiàn)裝在一臺現場(chǎng)儀表里，將伺服電機，現場(chǎng)儀表控制器安裝為一體，電動(dòng)執行器一體化，使得執行順的安裝與調試工作都得到了簡(jiǎn)化；將整個(gè)控制 回路裝在一臺現場(chǎng)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的影響，提高了系統的可靠性。
　
　　 上，電動(dòng)執行器正朝著(zhù)小型化，一體化，數字化，智能化，總線(xiàn)化和網(wǎng)絡(luò )化方向快速發(fā)展，國產(chǎn)電動(dòng)執行器在產(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)權的高性能電動(dòng)執行器十分匱乏。本文旨在找到我們與世界在電動(dòng)執行器方面的差距，明確目標，通過(guò)我 們的努力盡快減小國產(chǎn)電動(dòng)執行器與*水平的差距。