上海文秉自動(dòng)化機(jī)械設(shè)備經(jīng)營(yíng)部
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1.1 什么是智能型電動(dòng)執(zhí)行器

隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展．越來越多的用戶開始應(yīng)用智能型電動(dòng)執(zhí)行器，但對(duì)什么是智能型電動(dòng)執(zhí)行器，目前尚無統(tǒng)義。通過對(duì)多數(shù)廠家智能型執(zhí)行器特點(diǎn)的分析，我們認(rèn)為，做為智能型電動(dòng)執(zhí)行器至少應(yīng)滿足如下三個(gè)條件：一是主控制器應(yīng)由微電腦芯片擔(dān)任：二是可實(shí)現(xiàn)非侵入式調(diào)試．也就是在現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行調(diào)試時(shí)，可通過外部控制裝置(鍵盤、旋鈕、遙控器、筆記本電腦等)對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定，不用打開機(jī)箱，不用使用機(jī)械裝置；三是有的智能功能，這點(diǎn)由于各個(gè)廠家執(zhí)行器采用的控制原理不盡相同，實(shí)現(xiàn)的功能也不一致。

1.2 伯納德智能型電動(dòng)執(zhí)行器的特點(diǎn)

    法國(guó)伯納德公司是世界的生產(chǎn)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的公司之一，始建于1936年，總部位于法國(guó)巴黎。該公司年生產(chǎn)35000多臺(tái)套電動(dòng)執(zhí)行器，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)．包括電力、鋼鐵、煉油、天然氣、水處理、燃?xì)?、熱力、造船、汽車、鋁加工、化工等。伯納德公司在其經(jīng)典的執(zhí)行器機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)了智能型電動(dòng)執(zhí)行器，經(jīng)過多年的改進(jìn)，形成了自己的技術(shù)風(fēng)格和特點(diǎn)。

* 機(jī)械式力矩測(cè)量裝置

    采用行星齒輪傳動(dòng)裝置測(cè)量執(zhí)行器的負(fù)載力矩是目前大多數(shù)傳統(tǒng)執(zhí)行器采用的方法，其特點(diǎn)是測(cè)量高，穩(wěn)定。伯納德智能型電動(dòng)執(zhí)行器依然沿用了這種方法。所不同的是采用光電編碼器，輔以杠桿放大機(jī)構(gòu)，將力矩的數(shù)值傳送給CPU進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了高力矩參數(shù)采集。

*光電編碼器

    光電編碼器是伯納德自行開發(fā)的用于執(zhí)行器位置、力矩等測(cè)量的傳感器。具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定、采集高、分辨率高等特點(diǎn)，由于不需要任何電池來保存原點(diǎn)或數(shù)據(jù)，大大地了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了故障率，節(jié)約了成本。

*的手輪自動(dòng)離合系統(tǒng)

    伯納德智能型電動(dòng)執(zhí)行器在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了一種的單向傳動(dòng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了手輪驅(qū)動(dòng)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)切換，傳動(dòng)效率高、使用方便。用戶在電機(jī)停轉(zhuǎn)的情況下可直接轉(zhuǎn)動(dòng)手輪，實(shí)現(xiàn)人工驅(qū)動(dòng)閥門的開閉。自動(dòng)離合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是電動(dòng)優(yōu)先。

*采用PDA或筆記本電腦進(jìn)行參數(shù)設(shè)定

    伯納德智能型電動(dòng)執(zhí)行器使用隨機(jī)配置的操作面板，通過簡(jiǎn)單的菜單操作，就可以實(shí)現(xiàn)對(duì)執(zhí)行器的參數(shù)沒定。同時(shí)，作為選件向用戶提供手持式控制器（PDA）,以紅外方式和執(zhí)行器通訊，大的方便了用戶調(diào)試或工程師維護(hù)。當(dāng)然，我們還提供筆記本的紅外通訊組件,用戶可以用自己的筆記本電腦對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定。無論是PDA還是筆記本電腦,用戶不但可以調(diào)整設(shè)定執(zhí)行器的參數(shù)。還可以將執(zhí)行器的力矩等參數(shù)，以圖表形式顯示出來。用于進(jìn)行閥門工況分析或處理機(jī)械故障等。

二、智能型電動(dòng)執(zhí)行器控制系統(tǒng)的主要性能
2.1 光電編碼器

* 高、高性

伯納德智能型電動(dòng)執(zhí)行器采用的是伯納德自行開發(fā)的光電編碼器。由于將機(jī)械測(cè)量和電腦數(shù)據(jù)處理的結(jié)合在一起。數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好、高，測(cè)量面無接觸，使用壽命長(zhǎng)。

    光電編碼器無需電池保存設(shè)定原點(diǎn)或數(shù)據(jù)，大大了系統(tǒng)的性。方便了用戶，節(jié)約了成本。

* 位置測(cè)量光電編碼器

    位置測(cè)量用光電編碼器結(jié)構(gòu)如示意圖，三個(gè)編碼盤安裝在執(zhí)行器的主輸出軸上，編碼圈數(shù)914圈，編碼位數(shù)為15位。


* 力矩測(cè)量光電編碼器

    力矩測(cè)量用光電編碼器結(jié)構(gòu)如示意圖，編碼板和力矩測(cè)量彈簧相連。直接反映出彈簧的位移量，由電腦計(jì)算出實(shí)際力矩。力矩值的測(cè)量為動(dòng)態(tài)測(cè)量，出廠時(shí)按用戶要求設(shè)定力矩限位值。編碼器的位數(shù)為5位。

2.2 微處理器

* 可編程微處理器

    可編程微處理器的應(yīng)用使得操作和控制更加方便準(zhǔn)確，了閥門和執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)，如閥位、力矩、故障狀態(tài)等在用戶的監(jiān)控之下。在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，用戶也可獲得各種變化了的參數(shù)，用以判斷故障點(diǎn)。

* 大的存儲(chǔ)容量

    大容量的EEPROM存儲(chǔ)器，可參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集等的使用，還可記錄近全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護(hù)閥門時(shí)參考。

    該存儲(chǔ)器無需后備電池保存數(shù)據(jù)。

2.3 控制系統(tǒng)的輸人輸出

* 多種通信方式

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制和普通執(zhí)行器兼容，可通過多線連接、現(xiàn)場(chǎng)總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與控制室連接，同時(shí)還可以通過執(zhí)行器上的控制面板進(jìn)行本地操作，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執(zhí)行器。


2.2 微處理器

* 可編程微處理器

    可編程微處理器的應(yīng)用使得操作和控制更加方便準(zhǔn)確，了閥門和執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)，如閥位、力矩、故障狀態(tài)等在用戶的監(jiān)控之下。在進(jìn)行維護(hù)時(shí)，用戶也可獲得各種變化了的參數(shù)，用以判斷故障點(diǎn)。

* 大的存儲(chǔ)容量

    大容量的EEPROM存儲(chǔ)器，可參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集等的使用，還可記錄近全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護(hù)閥門時(shí)參考。

    該存儲(chǔ)器無需后備電池保存數(shù)據(jù)。

2.3 控制系統(tǒng)的輸人輸出

* 多種通信方式

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制和普通執(zhí)行器兼容，可通過多線連接、現(xiàn)場(chǎng)總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與控制室連接，同時(shí)還可以通過執(zhí)行器上的控制面板進(jìn)行本地操作，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執(zhí)行器。
* 執(zhí)行器狀態(tài)輸出（遠(yuǎn)程信號(hào)指示）

    智能型執(zhí)行器有4個(gè)雙穩(wěn)態(tài)繼電器，用來指示執(zhí)行器的狀態(tài)．可通過編程方式，在23種選項(xiàng)中設(shè)定。在隨機(jī)附帶的繼電器組不能滿足要求時(shí)．可再增加一個(gè)繼電器組(3個(gè)單穩(wěn)態(tài)繼電器，選件)。

    注：掉電釋放型繼電器無需后備電池。

* 故障指示繼電器

    故障指示繼電器是上電型繼電器，在發(fā)生故障或是斷電的情況下，繼電器釋放指示有故障存在。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下有5種故障狀態(tài)可供選擇，可通過編程設(shè)定。

* 多種語言字顯示窗

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器帶有可顯示多種語言的字顯示窗．可顯示閥門和控制系統(tǒng)的狀志，如閥門位置（0%為全關(guān)、100%為全開）、力矩值（力矩值的百分比）、報(bào)警信號(hào)和設(shè)定診斷菜單等等。用戶可以自行選定熟悉的語言。

* 本地狀態(tài)指示

    通過液晶顯示窗，用戶在現(xiàn)場(chǎng)可觀察到執(zhí)行器的工作狀態(tài)，如閥門開度、力矩百分比、報(bào)警指示等，同時(shí)還有兩個(gè)發(fā)光二管，紅燈閃爍時(shí)，表示閥門正在關(guān)閉，綠燈閃爍時(shí)表示閥門正在開啟。

* 非接觸式旋鈕

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器配有磁性非接觸式旋鈕，通過該旋鈕用戶可進(jìn)行各種現(xiàn)場(chǎng)操作，如開關(guān)閥門、設(shè)定參數(shù)、讀出數(shù)據(jù)等等，由于是非接舳式，可執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)各種護(hù)功能。

* 本地控制

    紅色旋鈕的每個(gè)可設(shè)定位置部有鎖定卡口，用戶可以自行加鎖，以誤操作。這些可設(shè)定的位置包括遠(yuǎn)程、本地和STOP，當(dāng)旋鈕置于STOP時(shí)禁止對(duì)執(zhí)行器的操作。

* 不用工具不用打開機(jī)箱就可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和診斷

    即使是在易燃易爆的環(huán)境下，不用任何工具，不用打開機(jī)箱，通過本地旋鈕和液晶視窗就可對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定。

* 自動(dòng)設(shè)定

    執(zhí)行器在出廠時(shí)按照用戶的訂貨要求進(jìn)行了校對(duì)和設(shè)定，用戶收到產(chǎn)品后原則上只要對(duì)全開和全關(guān)的位置進(jìn)行設(shè)定即可。有些應(yīng)用場(chǎng)合，如閘板閥，智能型執(zhí)行器可自動(dòng)設(shè)定全開和全關(guān)的位置，甚至可根據(jù)測(cè)定的慣性優(yōu)化終的設(shè)定結(jié)果。

* 紅外通訊

    標(biāo)準(zhǔn)智能型執(zhí)行器配有紅外通訊接口，可直接與手持式控制器（PDA）通訊，也可通過紅外組件與安裝了INTELLISOFT軟件的筆記本電腦通訊。如果許多執(zhí)行器的參數(shù)相同，在設(shè)定完一臺(tái)執(zhí)行器后，只要用手持式控制器或筆記本電腦將數(shù)據(jù)到其他執(zhí)行器中即可，省時(shí)省力，方便。

* 功能（變速功能）

    為諸如水錘現(xiàn)象發(fā)生．可適當(dāng)延長(zhǎng)執(zhí)行器的運(yùn)行時(shí)間(降低執(zhí)行器操作速度)。用戶可對(duì)執(zhí)行器的運(yùn)行時(shí)間和停止時(shí)司進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)所需的控制速度。

* 動(dòng)作記錄

    為方便用戶檢修和判斷故障，智能型電動(dòng)執(zhí)行器可以自動(dòng)記錄出廠后的總運(yùn)行時(shí)間，或某一區(qū)段的運(yùn)行時(shí)間。也可記錄出廠后的起動(dòng)次數(shù)，或過去12小時(shí)內(nèi)的啟動(dòng)次數(shù)。如果用手作閥門，執(zhí)行器也能正確反映出來。智能型執(zhí)行器操作閥門肘的力矩大?。⒂涗浐箝y門全行程的力矩曲線。

* 報(bào)警

    智能控制系統(tǒng)時(shí)刻執(zhí)行器各項(xiàng)功能和閥門的工作狀態(tài)，有19種報(bào)警狀態(tài)可供本地查詢或通過現(xiàn)場(chǎng)總線(選件)傳送到控制室。出現(xiàn)報(bào)警狀態(tài)時(shí)，本地液晶顯示屏上有一個(gè)小黑框不斷閃爍，用戶可通過菜單查詢是何種報(bào)警狀態(tài)。通常情況下，即使有報(bào)警出現(xiàn)，執(zhí)行器也可以正常操作(影響執(zhí)行器功能的報(bào)警除外)，如‘起動(dòng)過于頻繁’。報(bào)警狀態(tài)消失后，小黑框自動(dòng)關(guān)閉。

* 相序監(jiān)控

    在三相供電時(shí)，用戶無需注意接入執(zhí)行器的電源相序，相序自動(dòng)監(jiān)控和校正系統(tǒng)可不論如何接線，執(zhí)行器保持正確的運(yùn)行方向。如果出現(xiàn)缺相，執(zhí)行器會(huì)立即停止運(yùn)行，井給出報(bào)警信號(hào)。

* 容錯(cuò)功能

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器可以設(shè)定為受D控制或不受D控制，通過修改一些選項(xiàng)，可使D電機(jī)熱保護(hù)報(bào)警，或不管是舌有過力矩報(bào)警，強(qiáng)行驅(qū)動(dòng)閥門等等。

* 數(shù)據(jù)表

    在智能型執(zhí)行器的內(nèi)存中，有一個(gè)數(shù)據(jù)區(qū)，保存了執(zhí)行器的各種數(shù)據(jù)，比如用戶代碼、出廠日期、出廠系列號(hào)、電機(jī)負(fù)荷率、調(diào)節(jié)等級(jí)等等。

* 保護(hù)

    為了保護(hù)許多重要參數(shù)不被修改，在進(jìn)人菜單的修改功能前，用戶可以設(shè)定進(jìn)行保護(hù)。一般在次使用時(shí)輸人。

* 換向延遲

    執(zhí)行器在運(yùn)行中需要改變方向時(shí)，有一個(gè)小延遲時(shí)間(200mm)，用來保護(hù)執(zhí)行器在突然換向中，不至造成機(jī)械損壞。

* 熔絲保護(hù)

    控制系統(tǒng)的主電路板有三個(gè)保險(xiǎn)些。

2.4 可選件

* 手持式控制器(PDA)

    手持式控制器是我公司新開發(fā)的現(xiàn)場(chǎng)調(diào)試工具，它以工業(yè)PDA為載體．操作系統(tǒng)采用Windows，配以專門開發(fā)的軟件．用戶界面友好，操作方便，幾乎具備了筆記本電腦的功能。

    該控制器以紅外方式和執(zhí)行器通訊，通訊距離40cm，并通過藍(lán)牙、IRDA等與PC通訊。用戶可以在辦公室將有關(guān)資料從PC到PDA中，然后在現(xiàn)場(chǎng)再?gòu)腜DA中到執(zhí)行器中，甚至可以實(shí)現(xiàn)和伯納德售后服務(wù)中心遠(yuǎn)程傳遞數(shù)據(jù)。

    手持式控制器可以在現(xiàn)場(chǎng)對(duì)執(zhí)行器進(jìn)行開、關(guān)、停等的操作。也可以對(duì)執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行修改和設(shè)定，甚至可以讀出并顯示力矩曲線。

* INTELLIKIT（計(jì)算機(jī)紅外組件）

    該組件是為筆記本電腦和執(zhí)行器通訊配備的。它包括（1）傳送接口，一端和計(jì)算機(jī)RS232端口相連，另端用卡環(huán)卡在執(zhí)行器的液晶視窗前，紅外頭正對(duì)液晶視窗。（2）智能操作軟件INTELLISOFT,存放在一張CDROM上,可在WIN98系統(tǒng)下安裝使用，隨紅外接口一起提供。功能和PDA類似。

* 位置傳送

    位置傳送模塊專門用來傳送閥位的模擬置信號(hào)。如 4-20mA 或 0-10V 電壓等等。該模塊采用內(nèi)部供電。輸入和輸出之間進(jìn)行了隔離。

* 力矩傳送

    可對(duì)力矩值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。輸出 4-20mA，輸入輸出進(jìn)行了隔離。本功能隨位置傳送模塊一起提供。

* 模擬信號(hào)控制模塊

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器雖然已經(jīng)具備了根據(jù)用戶的指令運(yùn)行到任何指定位置的功能，但不能直接接收模擬量控制信號(hào)，增配該模塊后．執(zhí)行器就可接收來自控制室的 4-20mA（或0-10V）模擬信號(hào)。該摸塊的設(shè)定由軟件自動(dòng)完成。且輸人輸出隔離，并包括了上述兩個(gè)模塊的功能。


* 附加信號(hào)輸出

    信號(hào)繼電器模塊提供3個(gè)單穩(wěn)態(tài)繼電器?？赏ㄟ^程序設(shè)定其功能。加上原有的四個(gè)繼電器，用戶可在23種執(zhí)行器狀態(tài)中選定要傳送的信號(hào)。
* 現(xiàn)場(chǎng)總線通訊

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器通過增配不同的總線接口，實(shí)現(xiàn)各種目前廣為流行的現(xiàn)場(chǎng)總線功能，如DUPLINE DS200，PROFIBUS，MODBUS，F(xiàn)IELDBUS FOUNDATION等等。的命令和信息都可通過總線傳遞。

2.5 非侵入式調(diào)試

    執(zhí)行器在出廠時(shí)已經(jīng)按照用戶的訂貨要求進(jìn)行了設(shè)定。原則上用戶無需修改參數(shù)。

* 執(zhí)行器配裝閥門后的設(shè)定

    執(zhí)行器和閥門配裝后，往往需要對(duì)閥門開位和關(guān)位重新設(shè)定。智能型執(zhí)行器有兩種設(shè)定方式，一是手動(dòng)，二是自動(dòng)。手動(dòng)時(shí)可在現(xiàn)場(chǎng)通過操作面板的旋鈕進(jìn)入程序菜單。按照菜單上的步驟一步一步操作即可（詳見操作說明書）。自動(dòng)時(shí)執(zhí)行器會(huì)以力矩大小來判斷閥門的狀態(tài)，運(yùn)行一個(gè)來回后，探測(cè)出閥門的開位和關(guān)位，并計(jì)算轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，以優(yōu)狀態(tài)完成設(shè)定。

* 執(zhí)行器參數(shù)修改

    要時(shí)可修改執(zhí)行器參數(shù)，方法同上。通?？尚薷牡闹饕獏?shù)有，閥門關(guān)閉方向、力矩關(guān)閥或行程關(guān)閥、閥門開啟（或關(guān)閉）優(yōu)先，力矩限位等等。

* 使用PDA或筆記本電腦

    上述執(zhí)行器的設(shè)定和參數(shù)修改都可通過PDA或筆記本電腦實(shí)現(xiàn)，也可將已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)輸入到執(zhí)行器中，從而完成設(shè)定。
2.6 故障診斷和維護(hù)

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器可以給用戶提大量信息，以便判斷故障或制定維護(hù)方案。

* 功能

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器監(jiān)測(cè)內(nèi)部元件的工作狀態(tài)，如力矩傳感器、位置傳感器、微處理器、EEPROM存儲(chǔ)器等，一旦出現(xiàn)問題能及時(shí)報(bào)警，維修人員可根據(jù)報(bào)警信號(hào)查找故障所在。同時(shí)，執(zhí)行器也著運(yùn)行狀態(tài)，如出現(xiàn)過行程、電機(jī)阻轉(zhuǎn)、運(yùn)行方向不對(duì)、電源缺相、電機(jī)過熱保護(hù)等等，也會(huì)及時(shí)發(fā)出報(bào)警信號(hào)。

* 力矩監(jiān)控

    執(zhí)行器可實(shí)時(shí)檢測(cè)作用到閥門上的力矩值，為了保護(hù)閥門或執(zhí)行器．在一個(gè)開或關(guān)的行程內(nèi)，用戶可以有兩個(gè)不同的力矩限定值。例如閘板閥，在閥門即將閉合的小段行程內(nèi)，為了閥門關(guān)閉嚴(yán)密，需有一個(gè)較大的關(guān)閉力矩，可以設(shè)定為力矩1,在其他行程內(nèi)需要克服運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的非正常阻力，力矩限定相對(duì)較小，可以設(shè)定為力矩2。

    一些對(duì)慣量有要求的場(chǎng)合，智能型執(zhí)行器可以在閥門開啟的，將力矩限位屏蔽。以閥門正常開啟。

* 記錄力矩曲線

    智能型電動(dòng)執(zhí)行器自動(dòng)記錄近全開或全關(guān)的力矩曲線，同時(shí)可以存儲(chǔ)一條用戶認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的力矩曲線，以便維護(hù)時(shí)參考。力矩曲線可以通過紅外裝置上傳至PDA、筆記本電腦，或通過現(xiàn)場(chǎng)總線上傳到控制室，甚至是辦公室個(gè)人電腦，供用戶分析參考。

一、法國(guó)伯納德公司原裝產(chǎn)品技術(shù)特點(diǎn)：

  1、控制電路與執(zhí)行機(jī)構(gòu)一體化；

  2、電路集成化；

  3、帶終端電器限位；

  4、具有力矩保護(hù)；

  5、電機(jī)過熱保護(hù)；

  6、護(hù)等級(jí)IP68;

  7、多種安裝方式；多種運(yùn)行速度任意選擇；供電電源單相或三相；

     體積小重量輕；智能型數(shù)字化電路。

二、ST多轉(zhuǎn)式電動(dòng)執(zhí)行器的選型及參數(shù)

（一）、ST系列------開關(guān)型

（二）、ST系列-----調(diào)節(jié)型