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物聯網+電動執行器的智能化發展趨勢
來源: | 作者:luotuoke | 發布時間: 2017-11-24 | 997 次瀏覽 | 分享到:
  隨著微電子、計算機、通信網絡技術和機電一體化技術的迅速發展,20世紀90年代以后,國際上出現了智能電動執行器。它是一種新型帶有微處理器的智能終端執行元件。從此,智能化已形成執行器發展的總趨勢,盡快了解智能電動執行器的發展狀況非常必要。

一、智能電動執行器及特點

  近年來,電動執行機構獲得了快速發展,國內外一些廠商相繼推出帶現場總線通信協議的智能電動執行器。新型智能電動執行器利用微機和現場總線通信技術將伺服放大器與執行機構合為一體,不僅實現了雙向通信、PID調節、在線自動標定、自校正與自診斷等多種控制技術要求的功能,還增設了行程保護、過力矩保護、電動機過熱保護、斷電信號保護、輸出現場閥位指示和故障報警等功能。它可進行現場操作或遠方操作,完成手動操作及手動/自動之間無擾動切換。

  智能電動執行器采用了新穎結構部件。伺服放大器中采用了微處理器系統,所有控制功能均可通過編輯實現,還具有數字通信接口,從而具有HART協議或現場總線通信功能,成為現場總線控制系統中的一個節點。有的伺服放大器中還采用變頻器技術,可更有效控制伺服電機動作。減速器采用新穎傳動結構,運行平穩,傳動效率高,無爬行,摩擦小。位置傳送器采用新技術和新方法,有的采用霍爾效應傳感器,直接感應閥桿的縱向或旋轉動作,實現了非接觸式定位檢測;有的采用特殊電位器,電位器中裝有球軸承和特殊導電材質做成的電阻薄片;有的采用磁阻效應的非接觸式旋轉角度傳感器。


  智能電動執行器通常都有液晶顯示器和手動操作按鈕,用于顯示各種狀態信息和輸入組態數據以及手動操作等。

智能電動執行器與傳統電動執行器相比,主要有如下特點。

(1)主要參數技術指標先進,如工作死區、基本誤差、回差等指標已達到或接近世界先進水平,超過國內現有DDZ一Ⅱ、Ⅲ型電動執行器。

(2)采用先進微機和數字顯示技術,以智能伺服放大器取代傳統伺服放大器,以數字式操作器取代原有模擬指針式操作器,解決了數字顯示跳動頻繁而造成人眼疲勞的問題。

(3)功能強、使用方便,具有自診斷、自調整和PI調節等功能,尤其是PI調節功能可省去前級調節器,直接接受變送器信號。

(4)增加了流量特性軟件修正。采用微處理機后,能靈活地設定、改變流量特性,提高調節閥控制性能,使一種固有特性的調節閥可以擁有多種輸出特性,使不能進行閥芯形狀修正(蝶閥)的閥也可改變流量特性,可以使非標準特性修正為標準特性,該功能將改變長期以來靠閥芯加工修正流量特性的現狀。

(5)在調節中采用電制動和斷續調節技術,對具有自鎖功能的執行機構可取消機械摩擦制動器,提高了整機的可靠性。

(6)三相放大器的設計采用有單相智能伺服放大器外接三相功率轉換器的組合式方案,方便了生產和備料,為控制室不進三相電源的控制提供了可能。


二、幾種典型的智能電動執行器

1.IKZL智能型電動執行器

  IKZL智能型電動執行器采用現代高效單片MCU和外圍芯片組成控制單元,接受統一標準直流信號,經過運算處理后,最終驅動交流電機輸出與之相對應的直線位移。該機構可方便與調節閥配套成自動調節閥,具備調節閥本身所要求的各種動作變化功能,適用于電力、冶金、石油、化工及輕工等工業部門。其主要特點如下。

(1)以單相交流220V電源為動力。

(2)采用高性能導電塑料電位器為位置傳感器,精確度高、壽命長。

(3)用永磁式交流同步電機做驅動電機,短時問超負荷情況下不會損壞。

(4)內置記憶芯片于控制部件,在輸入電壓低于額定電壓前的瞬間,自動記下現場數據,當輸入電壓恢復正常后,能保證系統繼續工作。

(5)備有標準RS一485通信口。

(6)除自動跟蹤輸入信號實現閥門的開度操作外,也可在現場以手動操作按鍵方式電動改變閥門開度。

(7)當執行機構控制電路中MCU發出開或關的命令后,執行機構在6S內不動作,將被判定為電機堵轉,同時顯示器出現閃爍,并停止發出開或關命令,執行機構將停止運行。直到儀表被復位后,才可再次投入使用。

(8)僅配上輸入信號線及單相交流電源線即可控制運轉而無需另配伺服放大器。

(9)該執行器設計成全封閉式,防塵、防水。采用MCU控制,無需開蓋,就可進行機械行程設定,輸入信號標定,且操作簡單、方便。


2.ONTRAC MOE700/MME800系列智能電動執行器

  MOE700系列為數字調節型一S2控制模式,MME800系列為連續調節型一S4控制模式。它們采用機械自鎖的蝸輪、蝸桿結構,三相電機變頻驅動和智能化監控、數字檢測技術,其運行速度和力矩可在線和離線寬范圍設定,標準化程度高。具有功能強大,使用簡單和維護量小的特點,配上不同減速裝置,可輸出角位移(力矩可達40000Nm)和直線位移(推力可達80kN),驅動各類閥體或擋板。其主要特點如下。

(1)高度智能化設計,位移、力矩、速度等全方位微處理器現代控制技術,組態靈活,功能強大。

(2)電子化、數字化霍爾傳感器檢測,精確度高、可靠性強、穩定性好、抗干擾能力強;復合傳感,位移、速度和轉向由同一傳感器檢測。

(3)組態方法有本機控制、遙控或系統在線3種方式,簡化了調試和設置操作。

(4)電機速度、負載變頻控制,不受電源電壓波動影響,同一產品應用面寬,備品少,

(5)高可靠設計,電子化監控、診斷、報警等,功能齊備,正常工作參數值為報警保護值的一半:電子參數調控型代替原機械額定值型,大大提高了執行機械可靠性、可控性和壽命。

(6)輸入、輸出方式組態靈活,數字量、脈沖量、模擬量和現場總線方式根據需要選配,具有廣泛的適用性。

(7)定位平穩,反向、減速制動,平滑定位。

(8)蝸輪、蝸桿機械傳動結構,具有逆向自鎖特性,電機無需剎車,維護量小。

(9)防護等級IP67,可選IP68。


3.IQ系列智能電動執行器

IQ系列智能電動執行器與普通執行器相比具有如下特點:

(1)便利的參數遙控設定功能。投入使用前,只要使用由廠家提供的專用設定工具,對準執行器就可進行參數的遙控設定。不僅簡化了設定工作程序,還提高了設備安全運行性,特別是那些要求防爆的場所尤為重要。

(2)豐富的在線顯示功能。采用液晶顯示技術,利用內置式液晶顯示板,不僅可準確顯示閥門開、關狀態和正常閥門開度等,且在參數設定或執行器有故障時,也能顯示出重要信息。

(3)完善的自診斷及保護功能。它可在線診斷出伺服電機過載、過熱情況及電源的狀態等,還能自動識別三相電源相位,緊急情況時,執行器可保位或運行到預先設定的安全位置。

(4)先進的控制功能。采用了計算機技術,把先進自動跟隨控制技術設計為它的一項標準功能。執行器響應速度與實際要求偏差大小成比例,即所謂的“變速控制”,大大提高了執行器響應品質。

(5)較強的現場適應性。整機設計具有IP54級防護能力,且對執行器內部與外部信號接I=1也都采用光電隔離技術,提高了可靠性,特別是執行器內部控制卡件采用了防震固定法,所有接插件都帶有“反扣”以防松動,積木式結構使維修非常方便。


三、智能電動執行器的發展趨勢

   綜上所述,智能電動執行器的發展趨勢可以歸納為:機電一體化結構逐步取代組合式結構,智能化控制技術逐步取代純電子控制技術,運用紅外遙控的非接觸式調試技術逐步取代接觸式手動調試技術,帶通信技術功能的逐步取代不帶通信技術的,數字控制方式逐步取代傳統的模擬控制方式,物聯網加智能執行器無線網NB-lOT廣域物聯網技術逐步取代有線網絡控制及2G、3G、4G的網絡傳輸等等。
  當物聯網加智能電動執行器通信連接時,就實行遠程監控管或遠程監控,這時它不僅具有執行器的功能,還可實現構建閥門與智能電動裝置故障特性分析與診斷數據庫,構建閥門與智能電動裝置壽命預測技術數據庫,構建智慧閥門狀態監測與故障系統,構建閥門力矩實時監測,構建閥門監管(控)云服務平臺,在WEB端、APP客戶端讀取信息控制、運算和等功能。
   由此可見,我國目前新一代物聯網加智能電動執行器是符合今后發展的必然趨勢,它的成功研究與應用給電動執行器的進一步發展打下了良好的基礎,并將給智能電動執行器帶來廣闊的市場發展前景。



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