智能型非侵入電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的研制.pdf

1、工業(yè)過(guò)程控制自動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般由檢測(cè)器、調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)對(duì)象組成，其中執(zhí)行機(jī)構(gòu)是不可缺少。相對(duì)氣動(dòng)、液動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而言，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有無(wú)需特殊的氣源和空氣凈化等裝置，可遠(yuǎn)距離傳輸信號(hào)，與計(jì)算機(jī)連接方便簡(jiǎn)潔，更適應(yīng)采用電子信息新技術(shù)。隨著微電子、計(jì)算機(jī)、通信網(wǎng)絡(luò)技術(shù)和機(jī)電一體化技術(shù)的迅速發(fā)展。上世紀(jì)90年代末，國(guó)際上出現(xiàn)了智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。它是一種新型帶有微處理器的智能終端執(zhí)行元件。從此，智能化已形成電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)發(fā)展的總趨勢(shì)。國(guó)際上一

2、些先進(jìn)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)廠家如英國(guó)的Rotork、美國(guó)的Limitorgue、德國(guó)的SPIOS等生產(chǎn)廠家，相繼推出了智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，有些已經(jīng)進(jìn)入國(guó)內(nèi)市場(chǎng)。因此，集微處理器、人機(jī)界面、支持現(xiàn)場(chǎng)總線的智能型電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)已經(jīng)成為一種發(fā)展趨勢(shì)。
　　 常州電站輔機(jī)總廠是國(guó)內(nèi)最大的閥門(mén)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)專業(yè)生產(chǎn)廠家之一。為了能夠在技術(shù)和市場(chǎng)份額上保持領(lǐng)先地位，公司決定開(kāi)發(fā)智能型非侵入式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。此開(kāi)發(fā)項(xiàng)目獲得2006年江蘇省經(jīng)貿(mào)委重點(diǎn)創(chuàng)新項(xiàng)目

3、經(jīng)費(fèi)的資助。項(xiàng)目完成后能使產(chǎn)品在性能上達(dá)到國(guó)外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，而產(chǎn)品售價(jià)則為國(guó)外同類產(chǎn)品的30％，既提高了公司產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，又能在智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制系統(tǒng)的研制上填補(bǔ)國(guó)內(nèi)的空白。
　　 電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)械結(jié)構(gòu)已經(jīng)相當(dāng)成熟，所以本文研究的重點(diǎn)是智能型非侵入式電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的控制系統(tǒng)。該控制系統(tǒng)主要由可編程序控制器、絕對(duì)編碼式行程控制器、電子力矩、人機(jī)界面、電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)五部分組成，核心控制部分是以施耐德公司微型可編程序控制器T

4、WDLMDA40DTK為基礎(chǔ)進(jìn)行定制開(kāi)發(fā)的專用可編程序控制器。軟件的開(kāi)發(fā)主要集中在可編程序控制器的程序編制和人機(jī)界面的組態(tài)設(shè)計(jì)，二者均需運(yùn)用上位機(jī)軟件進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。開(kāi)發(fā)的難度是專用PLC的數(shù)據(jù)采集處理和保存以及人機(jī)界面是否符合用戶的使用習(xí)慣。為此作者調(diào)研了許多行業(yè)用戶的使用要求，并參照國(guó)外產(chǎn)品特性，結(jié)合公司在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)行業(yè)多年的制造經(jīng)驗(yàn)對(duì)軟件設(shè)計(jì)部分進(jìn)行了多次優(yōu)化。硬件設(shè)計(jì)方面，絕對(duì)編碼式行程控制器和電子力矩的設(shè)計(jì)是執(zhí)行機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)非侵入

5、式控制的基礎(chǔ)，分別采用了由反射式光電傳感器組成的絕對(duì)編碼器技術(shù)和電阻應(yīng)變技術(shù)。這兩個(gè)部件的設(shè)計(jì)沒(méi)有現(xiàn)成的成熟產(chǎn)品可供參考，需要從底層開(kāi)始設(shè)計(jì)并進(jìn)行大量試驗(yàn)以便驗(yàn)證。電機(jī)驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)需要考慮同時(shí)滿足開(kāi)關(guān)型和調(diào)節(jié)型的要求。
　　 項(xiàng)目已經(jīng)開(kāi)發(fā)完成，在具備資質(zhì)的權(quán)威檢測(cè)機(jī)構(gòu)進(jìn)行了型式試驗(yàn)、熱老化試驗(yàn)、高低溫試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)，防護(hù)等級(jí)試驗(yàn)和電磁兼容試驗(yàn)，各項(xiàng)功能指標(biāo)達(dá)到設(shè)計(jì)要求。在2007年12月通過(guò)中國(guó)機(jī)械工業(yè)聯(lián)合會(huì)的科技成果鑒定，2008