0 引言

    電動執(zhí)行機構可分為直行程和角行程兩大類，它是自動控制系統(tǒng)中不可缺少的重要設備，其主要任務是將調節(jié)器送來的控制信號成比例的換成直線位移或角位移去帶動閥門、擋板等調節(jié)機構，以實現(xiàn)自動控制，因而廣泛用于電力、冶金、石油、化工等工業(yè)部門的自動控制領域。

    近10年來，由于廣泛采用和吸收微機控制、微機械等新成果與成熟經(jīng)驗，使電動執(zhí)行機構得到迅速發(fā)展，現(xiàn)在已經(jīng)廣泛使用“微機十隨動系統(tǒng)”結構模式的微機型電動執(zhí)行機構，它由微處理器完成信號傳遞、調節(jié)規(guī)律的綜合、調節(jié)參數(shù)切換、狀態(tài)指示、控制量的輸出等功能，以提高調節(jié)系統(tǒng)的性能、使用和維護保養(yǎng)等方面的靈活性。

    1 RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構原理及特點

    1.1 裝置概況

    針對國產(chǎn)電動執(zhí)行機構存在的可靠性和穩(wěn)定性難以保證的老大難問題，上海銳凱儀表有限公司在吸收各類電動執(zhí)行機構優(yōu)點的基礎上，組織力量開發(fā)了新一代RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構，較好地解決了這些缺陷和不足。RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構系統(tǒng)構成見圖1所示。來自現(xiàn)場的4-20mA信號（或其它類型信號）經(jīng)A/D轉換送至CPU進行運算處理，同時CPI與來自電動執(zhí)行機構的開度信號及上、下限設定值進行比較后驅動電動機構實現(xiàn)對閥門等設備的位移控制。另外，電動執(zhí)行機構輸出當前的實際位置經(jīng)CPU處理及D/A轉換后，以4-20mA標準信號輸出。

    RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構采用全封閉、一體化結構。配以單相永磁式交流同步電動機，具有體積小、重量輕、結構簡單、傳動慣量小、轉矩大等特點。傳動系統(tǒng)采用螺桿螺母式，具有傳動平穩(wěn)、承載能力強、傳動精度高、有自鎖能力等優(yōu)點。機內傳動部件采用精細加工技術，嚴格控制各零部件質量。執(zhí)行機構出廠前加足進口高級油脂，無需保養(yǎng)，也不會向外泄漏。位置反饋采用航天工業(yè)專用的高精度、高可靠性、高分辨率（0.01%）、長壽命導電塑料電位器。借助于獨特的機械設計理念，將電位器與執(zhí)行機構輸出軸相連，從而精確檢測到調節(jié)閥的位移，確保了位置反饋信號的真實性，克服了傳統(tǒng)執(zhí)行機構反饋信號依靠齒輪傳動裝置傳遞，因齒輪磨損而使輸出軸實際位置與反饋信號的誤差日趨增大的難題。限位和剎車采用逐步逼近電子技術，當接近閥門極限位置時自動減速，實現(xiàn)了閥門的“柔性全開”和“柔性全關”，取消了限位開關和剎車片，解決了長期以來困擾的限位開關易失靈、剎車片易“抱死”以及剎車時易產(chǎn)生大沖擊電流燒壞電機等老大難問題。充分利用微處理器的數(shù)據(jù)處理功能使其成為真正的智能化電動執(zhí)行機構。通過控制面板上的5個按鍵和6位超高亮度LED數(shù)碼管進行人機對話、參數(shù)設定和調整，顯示清晰的運行狀態(tài)及多種報警信息，給調試和檢修維護人員帶來很大的方便。

    為了提高整機可靠性，采用了可靠性設計、可靠性試驗、失效分析和嚴格的篩選、老化等工藝措施，并限度的減少可動部件，使整機的MTRF值達到40000小時以上。

    1.2 控制軟件

    控制軟件采用C匯編語言，為了提高程序的可靠性和可理解性，將程序設計成相對獨立的子程序，有利于程序的移植和修改�？刂栖浖闹饕δ苁墙邮諄碜钥刂浦行牡闹噶罨蚩刂破魃祥_、關鍵指令；接受閥門開度反饋信號，計算后輸出控制信號；向控制中心反饋信息；實時顯示閥門開度；故障報警、故障處理，其程序主框圖如圖2所示。

    1.3 裝置特點

    （1）可接受0-lOmA，4-20mA，0-5V，1-5V等多種模擬信號、輸入信號的選擇和正、反行程的切換以及上、下限的定位調整等，無需開蓋，只需通過顯示窗的觸摸式按鍵，就可完成所有調試；
    （2）具有多種控制方式：輸入模擬量控制、無源開關量遠程控制（內置24VDC，lOmA；外置24VDC，1OmA）、有源（220V，lOmA交流）開關量遠程控制等；
    （3）采用的智能化技術來控制過力矩保護和超限保護，取消了需要進行復雜調整的機械式力矩開關和限位開關；
    （4）可根據(jù)現(xiàn)場系統(tǒng)的需求，實現(xiàn)閥門全行程任意設定；
    （5）頻繁通斷次數(shù)可達1200次/小時；
    （6）防護等級:IP66。

    1.4 裝置自診斷功能

    （1）當輸出軸位移到行程起始點（0%）或行程終點（100%）時，電動執(zhí)行機構會輸出無源常開觸點各一付，供控制系統(tǒng)選用；
    （2）當電網(wǎng)電壓聚降或停電時，執(zhí)行機構內部控制電路會使執(zhí)行結構停留在當前位置，并自動記憶此前瞬間的有關現(xiàn)場數(shù)據(jù)，一旦電壓恢復正常，執(zhí)行機構能自動恢復有關數(shù)據(jù)而繼續(xù)正常工作；
    （3）當機械部件發(fā)生故障卡澀，致使電機超負荷時，其輸出軸會維持在原來位置上，控制電路會切斷電機電源，并發(fā)出顯示報警信號，同時輸出無源常開觸點一付（但仍保持反向運行方式）。當故障排除后，自動進人正常工作；
    （4）碰到自動系統(tǒng)故障時，可根據(jù)生產(chǎn)過程要求設定閥門的全開、關閉和保持原位3種狀態(tài)，省略了系統(tǒng)的一些聯(lián)鎖保護措施，使運行更放心；
    （5）具有多“協(xié)議”通訊功能：根據(jù)用戶要求，可設置RS-485等其它通訊“協(xié)議”，通過通訊接口，掛接到數(shù)據(jù)總線上，接收來自系統(tǒng)的指令、數(shù)據(jù)等，并協(xié)同工作。

    2 結束語

    在自動控制系統(tǒng)中，選擇高質量的電動執(zhí)行機構，對“壽命周期費用”是很重要的，如果電動執(zhí)行機構選擇不當或質量不過關，再完美的控制思路、高超的控制策略也難以達到預想的控制效果。為此，生產(chǎn)、制造和選用高可靠性的產(chǎn)品日益受到過程控制界的重視。RK-Z系列智能電動執(zhí)行機構采用機電一體化結構，利用微機技術、電子限位、獨特的機械設計理念等新技術，具有體積小、重量輕、力矩大、可靠性高、定位精度準、成本低等特點。目前已在楊樹浦、崇明、南市、高橋、洛河、匯源電廠以及冶金、化工等行業(yè)運用，其以人為本的設計思路、便利的維護調整方式，得到了現(xiàn)場技術人員的青睞，具有良好的應用市場和前景。

原創(chuàng)作者：浙江金鋒自動化儀表有限公司