随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的迅速发展,90 年代以后,国际上出现了智能电动执行器。它是一种新型带有微处理器的智能终端执行元件。从此,智能化已形成执行器发展的总趋势,尽快了解智能电动执行器的发展状况非常必要。
工业生产过程自动调节系统一般由检测器、调节器、执行器和调节对象组成。其中执行器总是不可缺少,一般由执行机构和调节机构(一般称为调节阀)组成,此外根据需要还可配上阀门定位器和手轮机构等附件。
执行器在现代生产过程自动化中起着十分重要的作用,常被称为实现生产过程自动化的"手足"。电动执行器以电能为动力,接受调节器来的标准信号(模拟量或数字量),通过将这信号变成相对应的机械位移(转角、直线或多转)来自动改变操作变量(调节阀、风门、挡板开度等),以达到对被调参数(温度、压力、流量、液位等)进行自动调节的目的,使生产过程按预定要求进行。所以电动执行器对自动调节系统的安全运行、可靠性及调节品质的优劣都有很大影响。
相对气动、液动执行器而言,电动执行器主要有 3 点优势:
电动执行器有角行程和线行程之分。DKJ 型角行程电动执行器是 DDZ-II 型电动单元组合仪表中的执行单元,是传统电动执行器的典型产品。它主要由伺服放大器和执行机构两部分组成,接受来自调节单元、变送单元或手动操作器输出的统一标准电流信号,将其转换成与之相对应的机械位移输出。
虽然 DKJ 型电动执行器在各工业部门都有较多应用,但它存在着不足,主要有以下几点:
近年来,电动执行机构获得了快速发展,国内外一些厂商相继推出带现场总线通信协议的智能电动执行器。新型智能电动执行器利用微机和现场总线通信技术将伺服放大器与执行机构合为一体,不仅实现了双向通信、PID 调节、在线自动标定、自校正与自诊断等多种控制技术要求的功能,还增设了行程保护、过力矩保护、电动机过热保护、断电信号保护、输出现场阀位指示和故障报警等功能。它可进行现场操作或远方操作,完成手动操作及手动/自动之间无扰动切换。
智能电动执行器采用新颖结构部件:伺服放大器中采用了微处理器系统,所有控制功能均可通过编程实现,还具有数字通信接口,从而具有 HART 协议或现场总线通信功能,成为现场总线控制系统中的一个节点;有的伺服放大器中还采用变频器技术,可更有效控制伺服电机动作。减速器采用新颖传动结构,运行平稳、传动效率高、无爬行、摩擦小。位置发送器采用新技术和新方法:有的采用霍尔效应传感器,直接感应阀杆的纵向或旋转动作,实现了非接触式定位检测;有的采用特殊电位器,电位器中装有球轴承和特种导电材质做成的电阻薄片;有的采用磁阻效应的非接触式旋转角度传感器。
智能电动执行器通常都有液晶显示器和手动操作按钮,用于显示各种状态信息和输入组态数据以及手动操作等。
智能电动执行器与传统电动执行器相比,主要有如下特点:
综上所述,智能电动执行器的发展趋势可以归纳为:机电一体化结构逐步取代组合式结构,智能化控制技术逐步取代纯电子控制技术,带通信技术功能的逐步取代不带通信技术的,数字控制方式逐步取代传统的模拟控制方式,运用红外遥控的非接触式调试技术逐步取代接触式手动调试技术等等。
当智能电动执行器与现场总线连接时,智能执行器就成了现场总线控制系统(FCS)中的一块现场仪表,这时它不仅具有执行器功能,还具有控制、运算和通信等功能。由此可见,我国目前新一代符合现场总线的智能电动执行器产品,是执行机构今后发展的必然趋势。它的成功研究与应用给电动执行器的进一步发展打下良好基础,并将给智能电动执行器带来广阔的市场发展前景。