智能电动执行器及其发展趋势 点击:4645 | 回复:10



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发表于:2005-04-06 11:09:00
楼主
杨平先生,上海电力学院信息与控制技术系教授、系主任;彭道刚先生;现代控制技术实验室主管;王志萍女士,控制科学与工程学科组讲师;徐兆龙先生,高级工程师,原自动化实验室主任。 关键词:电动执行器 智能化 现场总线   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:(1)无需特殊的气源和空气净化等装置。即使电源失电时,也能保持原执行位置;(2)可远距离传输信号,电缆敷设比气管和液体管道敷设方便得多,且便于线路检查;(3)与计算机连接方便简洁,更适应采用电子信息新技术。   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。 一 DKJ型电动执行器及其不足   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:   (1)产品规格品种较单一,且只有一种位移速度,不能满足一些复杂系统要求;   (2)没有力矩保护和行程开关,虽然电动机能堵转,但其转矩(或力矩)一直施加在阀门或生产设备上,使阀门或生产设备容易受损而减小使用寿命;   (3)制动器容易磨损,电容击穿问题也较大,平均故障间隔时间(MTBF)为10000h左右;   (4)在机械上不能自锁,增加了对制动器的可靠性要求。 二 智能电动执行器及特点   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:   (1)主要参数技术指标先进,如工作死区、基本误差、回差等指标已达到或接近世界先进水平,超过国内现有DDZ-II、III型电动执行器。   (2)采用先进微机和数字显示技术,以智能伺服放大器取代传统伺服放大器,以数字式操作器取代原有模拟指针式操作器,解决了数字显示跳动频繁而造成人眼疲劳的问题。   (3)功能强、使用方便,具有自诊断、自调整和PI调节等功能,尤其是PI调节功能可省去前级调节器,直接接受变送器信号。   (4)增加了流量特性软件修正。采用微处理机后,能灵活地设定、改变流量特性,提高调节阀控制性能,使一种固有特性的调节阀可以拥有多种输出特性,使不能进行阀芯形状修正(蝶阀)的阀也可改变流量特性,可以使非标准特性修正为标准特性,该功能将改变长期以来靠阀芯加工修正流量特性的现状。   (5)在调节中采用电制动和断续调节技术,对具有自锁功能的执行机构可取消机械摩擦制动器,提高了整机的可靠性。   (6)三相放大器的设计采用由单相智能伺服放大器外接三相功率转换器的组合式方案,方便了生产和备料,为控制室不进三相电源的控制提供了可能。 三 几种典型智能电动执行器 1. IKZL智能型电动执行器   IKZL智能型电动执行器由上海自动化仪表股份有限公司下属自动化仪表十一厂研制。它采用现代高效单片MCU和外围芯片组成控制单元,接收统一标准直流信号,经过运算处理后,最终驱动交流电机输出与之相对应的直线位移。该机构可方便与调节阀配套成自动调节阀,具备调节阀本身所要求的各种动作变换功能,适用于电力、冶金、石油、化工及轻工等工业部门。其主要特点:   (1)以单相交流220V电源为动力;   (2)采用高性能导电塑料电位器为位置传感器,精确度高、寿命长;   (3)用永磁式交流同步电机作驱动电机,短时间超负荷情况下不会损坏;   (4)内置记忆芯片于控制部件,在输入电压低于额定电压前的瞬间,自动记下现场数据,当输入电压恢复正常后,能保证系统继续工作;   (5)备有标准RS-485通信口。   (6)除自动跟踪输入信号实现阀门的开度操作外,也可在现场以手动操作按键方式电动改变阀门开度;   (7)当执行机构控制电路中MCU发出开或关的命令后,执行机构在6s内不动作,将被判定为电机堵转,同时显示器出现闪烁,并停止发出开或关命令,执行机构将停止运行。直到仪表被复位后,才可再次投入使用。   (8)仅配上输入信号线及单相交流电源线即可控制运转而无需另配伺服放大器;   (9)该执行器设计成全封闭,防尘、防水。采用MCU控制,无需开盖,就可进行机械行程设定,输入信号标定,且操作简单、方便; 2. ONTRAC MOE700/MME800系列智能电动执行器   该系列智能电动执行器是重庆川仪十厂由德国H&B公司(现属ABB集团)引进并推出的。MOE700系列为数字调节型-S2控制模式,MME800系列为连续调节型-S4控制模式。它们采用机械自锁的蜗轮、蜗杆结构,三相电机变频驱动和智能化监控、数字检测技术,其运行速度和力矩可在线或离线宽范围设定,标准化程度高。具有功能强大,使用简单和维护量小的特点,配上不同减速装置,可输出角位移(力矩可达40000Nm)和直线位移(推力可达80KN),驱动各类阀体或挡板。其主要特点如下:   (1)高度智能化设计,位移、力矩、速度等全方位微处理器现代控制技术,组态灵活,功能强大;   (2)电子化、数字化霍尔传感器检测,精确度高、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强;复合传感,位移、速度和转向由同一传感器检测;   (3)组态方法有本机控制、遥控或系统在线3种方式,简化了调试和设置操作;   (4)电机速度、负载变频控制,不受电源电压波动影响,同一产品应用面宽,备品少;   (5)高可靠设计,电子化监控、诊断、报警等,功能齐备,正常工作参数值为报警保护值的一半;电子参数调控型代替原机械额定值型,大大提高执行机构可靠性、可控性和寿命。   (6)输入、输出方式组态灵活,数字量、脉冲量、模拟量和现场总线方式根据需要选配,具有广泛的适用性;   (7)定位平稳,反向、减速制动,平滑定位;   (8)蜗轮、蜗杆机械传动结构,具有逆向自锁特性,电机无需刹车,维护量少;   (9)防护等级IP67,可选IP68。 3. IQ系列智能电动执行器   英国罗托克(ROTORK)公司于90年代推出了智能型电动执行器(IQ系列),与普通执行器相比具有如下特点:   (1)便利的参数遥控设定功能。投入使用前,只要使用由厂家提供的专用设定工具,对准执行器就可进行参数的遥控设定。不仅简化了设定工作程序,还提高了设备安全运行性,特别是那些要求防爆的场所尤为重要;   (2)丰富的在线显示功能。采用液晶显示技术,利用内置式液晶显示板,不仅可准确显示阀门开、关状态和正常阀门开度等,且在参数设定或执行器有故障时,也能显示出重要信息;   (3)完善的自诊断及保护功能。它可在线诊断出伺服电机过载、过热情况及电源的状态等,还能自动识别三相电源相位,紧急情况时,执行器可保位或运行到预先设定的安全位置;   (4)先进的控制功能。采用了计算机技术,把先进自动跟随控制技术设计为它的一项标准功能。执行器响应速度与实际要求偏差大小成比例,即所谓的“变速控制”,大大提高了执行器响应品质;   (5)较强的现场适应性。整机设计具有IP54级防护能力,且对执行器内部与外部信号的口也都采用光电隔离技术,提高了可靠性、特别是执行器内部控制卡件采用了防震固定法,所有接插件都



石龙

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发表于:2005-04-06 22:55:00
1楼
努力开发中。。。。。 智能伺服放大模块,带一次信号(电阻,压力信号)输入,自动化控制系统模块

明亮工控室

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发表于:2005-04-10 09:20:00
2楼
如果调节阀象变频器一样能自带信号处理单元和PID调节功能就方便多了!

gksc

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发表于:2005-05-24 22:18:00
3楼
WL-3智能阀门定位器采用RS485总线、Modbus ASCII协议直接与上位机或我公司的专用控制器通讯。一台上位机或控制器最多可控制32台阀门定位器。

gongkongedit

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发表于:2005-05-30 11:12:00
4楼
对于“小牛”发表的关于IQ系列智能电动执行器的评价,个人认为,rotork的执行器列举的几个优点,国内大多执行器厂家都能够做到,而且,应该能够媲美! 个人认为,国内执行器的和rotork执行器的真正差距在于“稳定性”上,目前国内开发的执行器大都是抄袭rotork执行器的架构,但是,由于国内做此领域人员缺少,经验不足,国人的通病--求快,不求稳等特点,决定了目前还没那一家执行器在稳定性能上跟rotorl媲美,但是,其价格却是一个最大的优势,能够达到rotork执行器价格的1/5,甚至1/8,另外,维修基本可以做到5年内免费等,而rotork一次维修费用就足可以购买国内生产的执行器一台甚至2台。 所以,如何执行器国内执行器是一个最大的问题。对于选择国内执行器成本上已经不是关键,而技术是关键一关,很多执行器厂家的技术人员都比较少,一方面,是担心技术的泄密(说穿了,技术难点就那么几个);一方面,追求快,不求稳;另外一方面,做这个行业的很多公司缺少实力,资金不足;当然,目前国内有几家资金雄厚的实力公司,例如,autork等温州几家公司,但是,技术人员力量不足(个人认为是地理位置原因,导致很难招到技术过硬人员)。 那位老兄,如果也是从事进行执行器研发的人员,可以与我联系,共同商讨,我得qq:20643017

贴片电阻

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发表于:2005-06-28 17:04:00
5楼
我想那位高人可以帮我一下,关于用PLC模拟量怎样控制执行器!

hzxgd

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发表于:2005-07-28 14:04:00
6楼
文中有谬误!!! ABB ONTRAC系列电动执行机构从未向川仪转让, 也不存在合作生产的问题。 川仪有仿制产品但系统稳定性欠佳,我方已收 到数起用户投诉。 详情可垂讯ABB(上海)工程有限公司 上海西藏中路268号来福士广场35楼 021-61998895 冯晓平 北京朝阳区酒仙桥路10号恒通广场B6-3 010-84566688-6213 李兆华

long chen

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发表于:2005-08-10 00:27:00
7楼
我觉得贴主是否忽视了电机部分?另外智能电动执行器是不是很贵呀?我们进的电动执行器不算智能的,只是新型的就比DKJ贵了2倍多。

任文

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发表于:2006-02-08 10:46:00
8楼
我觉得在执行器这个领域,英国的ROTORK和德国的SIPOS是比较先进的。至于国产的执行器,在技术和质量上都明显显得粗糙,根本无法和以上的两大品牌相比,能做到智能化就已经很不错了。比如SIPOS的智能变频调速,这就是一个根本原理上的差距。上仪和川仪也从来没有生产出真正有竞争力的执行器。

DINGHENG

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发表于:2006-02-08 10:51:00
9楼
派科公司(ZPA PECKY)是世界著名的阀门电动执行器专业生产厂,始建于1874年,总部位于杜塞尔多夫。现在,派科公司年产电动执行器6万多套,广泛应用于电力、钢铁、石油化工、天然气、水处理、水泥、楼宇、食品等行业。派科(ZPA PECKY)公司于2005年在新加坡成立了代表处,8月份,派科和柏勒夫国际公司(BELLOFRAM INTERNATIONAL)强强联合,成立了派科亚洲有限公司,致力服务于广大的中国用户。派科公司(ZPA PECKY)的核级电动执行器技术在世界上首屈一指,是美国西屋电气和俄罗斯圣彼得堡核动力院的长期配套商,目前全球已经有120多座核电站使用了派科的电动执行器,其中,中国的田湾核电站使用派科MOA OC(核岛用)系列电动执行器300多套。
派科公司(ZPA PECKY)新推出的MOPED系列智能型执行器,在阀门控制领域处于世界领先地位,采用先进的微处理技术、通讯接口与PC或DCS连接,采用通用的Hart 或Profibus通讯协议,接受模拟量或开关量信号控制,用户通过控制面板或电脑或红外线设定器就可完成参数调整、功能设置、执行器动作设定、远程监控等的组态.产品系列包括迷你型、直行程、角行程、部分回转型、多回转型、带拐臂输出型、核岛用、常规岛用等,防爆等级做到EEX D IIC T6,防护等级有IP55、IP65、IP67、IP68,产品的全面性和专业性在同行业中是占有优势的.

zpa电动执行器的特点:
1)世界著名的阀门电动执行器的专业厂家,生产经验丰富,产品系列齐全。
2)机械传动部分采用先进的行星齿轮传动方式。
4)手动/电动控制切换不需要离合器
3)就地控制功能和液晶显示窗口,断电时依然可以显示。
4)高性能RISC微处理芯片,保障强大的系统自诊断和报警功能。
5) 全智能控制系统,自主研发的软件MODACT(R)软件用于PC对执行器的组态和分析
6)红外线遥感控制技术
7)完善的保护功能
8)插拔式电缆Harting连接器
9) 开放式通讯功能,可以将执行器纳入Foundation、Modbus、Profibus网络中。
10)使用寿命长,通常可达40年。
11) 产品以核电站电动执行机构为龙头产品,广泛配套给西屋电气、西门子电气、俄罗斯核电建设集团等电站承包商。

开心果

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发表于:2006-02-08 15:01:00
10楼
本公司多年经营德国AUMA电动执行器系列产品,凭借国外供货商强大的产品支持,可以最优惠的价格及快捷的进口渠道在产品供货方面给广大用户提供优质服务,并协助用户适当地选配、选型产品,使用户能够最大限度地降低采购成本,作为AUMA执行器备件的存货商,现货供应AUMA执行器备件(位返板、按纽板、逻辑板、接口板、定位板、电源板,接触器,固态继电器),价格具有竞争优势,公司备有高水平的专业技术队伍,免费提供技术资料,技术咨询,维修技巧和解答疑难,根据顾客要求,负责上门维修服务,对顾客提出的问题48小时答复处理。

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