摘　要：該文從電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的機(jī)理和現(xiàn)場應(yīng)用存在的問題出發(fā)，重點(diǎn)介紹了針對(duì)傳統(tǒng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)技術(shù)改造的位置調(diào)整模塊的設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

　　關(guān)鍵詞：電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；智能；位置調(diào)整模塊；閉環(huán)控制
　
0　引言　　

　　傳統(tǒng)的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)具有使用簡單、節(jié)省投資等特點(diǎn)，已被廣泛應(yīng)用于電力、冶金、石油、輕工等領(lǐng)域的生產(chǎn)過程控制系統(tǒng)中。我國的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和伺服放大器是60年代統(tǒng)一設(shè)計(jì)的，30多年來在技術(shù)上沒有大的創(chuàng)新。這種電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)控制能力差，維護(hù)量大，連接電纜多，難于滿足我國工業(yè)自動(dòng)化水平的需要。

　　目前，絕大多數(shù)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)配套的伺服放大部分通常是由輸入隔離放大電路、比較、觸發(fā)電路和功率輸出電路組成的。輸入一般用線圈隔離，再用磁放大器放大；比較電路一般采用由分立元件組成的電壓比較器，觸發(fā)電路采用張馳振蕩觸發(fā)電路，其穩(wěn)定性、可靠性均較差；功率輸出電路是用可控硅輸出電路，伺服電機(jī)轉(zhuǎn)速是固定的，輸出定位效果較差。該類電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在控制過程中不能獲得其本身的一些特性參數(shù)，使得控制精度與可靠性均不高，可輸入信號(hào)僅為一種，如電流或電阻，然后將檢測信號(hào)與輸入信號(hào)進(jìn)行比較，由此獲得的控制信號(hào)送到 驅(qū)動(dòng)電路，以控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位移輸出；有些電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中雖設(shè)置了報(bào)警電路，但沒有采用連鎖保護(hù)措施，使得在報(bào)警狀態(tài)下仍然存在不安全性，因而此類伺服放大部分控制的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)在一些精度、可靠性和穩(wěn)定性要求較高的場合不能適用。

　　如何通過集散控制系統(tǒng)(簡稱dcs)實(shí)現(xiàn)對(duì)現(xiàn)場電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的高精度的平穩(wěn)操作，是許多工礦企業(yè)技改項(xiàng)目需要考慮的問題。文中以浙大中控的jx－300xdcs為例，針對(duì)國產(chǎn)常用的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，介紹如何設(shè)計(jì)位置調(diào)整模塊(position adjusting type mod－ule，簡稱pat模塊)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閉環(huán)控制，提高閥門的定位精度和安全性，同時(shí)也簡化操作。

1　pat模塊的設(shè)計(jì)機(jī)理　　

　　pat模塊是為電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)而特殊設(shè)計(jì)的，取代了傳統(tǒng)的伺服放大器，可以看成是控制精度更高、功能更完善、更先進(jìn)，安全可靠且與dcs集成一體的新型伺服放大器。

1.1　pat模塊硬件設(shè)計(jì)

　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)一般提供5個(gè)信號(hào)點(diǎn)：1個(gè)模擬量信號(hào)，用以反饋電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的位置信號(hào)；2個(gè)開關(guān)量觸點(diǎn)輸入信號(hào)，用以反饋電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的2個(gè)極限報(bào)警信號(hào)；另外還有2個(gè)正反轉(zhuǎn)線圈的驅(qū)動(dòng)接口，用于聯(lián)接功率器件，如固態(tài)繼電器可控硅之類，伺放或pat模塊就可以通過開關(guān)量輸出信號(hào)，驅(qū)動(dòng)固態(tài)繼電器或可控硅，從而驅(qū)動(dòng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)。

　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)應(yīng)用的場合一般來說比較惡劣，而且在工業(yè)現(xiàn)場為了工程實(shí)施方便，閥位反饋信號(hào)線、供電線以及開關(guān)量輸出信號(hào)線集中為同一條電纜，信號(hào)線間串?dāng)_嚴(yán)重，因而pat模塊的硬件必須在隔離、抗干擾以及電磁兼容性方面做嚴(yán)格設(shè)計(jì)[2]。 pat模塊設(shè)計(jì)采用了光電隔離技術(shù)和電磁隔離技術(shù)，模擬量處理電路單獨(dú)隔離，開關(guān)量部分統(tǒng)一隔離。開關(guān)量輸出部分再經(jīng)過固態(tài)繼電器實(shí)現(xiàn)弱電和強(qiáng)電的隔離，有效地克服了不同信號(hào)之間的干擾；同時(shí)再在模擬量處理電路、開關(guān)量電路部分做進(jìn)一步的信號(hào)調(diào)理以及保護(hù)措施，此時(shí)pat模塊具有極強(qiáng)的抗干擾能力和良好的電磁兼容性，穩(wěn)定性和可靠性得到明顯提升。

　　電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作一般比較靈敏，即在較短的時(shí)間內(nèi)閥位變化較大，其反饋信號(hào)屬于快速變化的模擬量，在設(shè)計(jì)模擬信號(hào)處理電路時(shí)，濾波電路的濾波常數(shù)要盡量小，同時(shí)注意選擇快速的a/d芯片，如逐次比較型的a/d芯片，可以快速采樣，做到及時(shí)跟蹤閥位的變化，從而保證良好的控制效果。

　　硬件的連鎖保護(hù)具有及時(shí)可靠的優(yōu)點(diǎn)，因此在設(shè)計(jì)pat模塊時(shí)，使用極限報(bào)警信號(hào)參與輸出驅(qū)動(dòng)的連鎖保護(hù)：上極限報(bào)警輸入?yún)⑴c增輸出硬件連鎖，下極限報(bào)警輸入?yún)⑴c減輸出連鎖保護(hù)。在閥門到達(dá)上極限或下極限的時(shí)刻，可以通過硬件直接截?cái)鄍at模塊的增輸出或減輸出，無需cpu進(jìn)行處理，從而做到了及時(shí)可靠。

　　由于pat模塊需通過繼電器來驅(qū)動(dòng)現(xiàn)場電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，因此繼電器的好壞直接關(guān)系到能否進(jìn)行正�？刂�。相對(duì)于常用的電磁繼電器來說，固態(tài)繼電器是一種采用固體組件組裝而成的無觸點(diǎn)開關(guān)控制繼電器，其輸入端利用光電耦合器進(jìn)行隔離，只要很小的電流就可控制其工作。由于輸出部分內(nèi)部無可動(dòng)部件，所以具有工作可靠、開關(guān)速度快、工作頻率高、壽命長、無電磁干擾等特點(diǎn)。因此，對(duì)于調(diào)節(jié) 頻率較高的工作場合，建議采用固態(tài)繼電器。

1.2　pat模塊軟件設(shè)計(jì)

　　(1)閾值：en，與模塊、繼電器、電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)所構(gòu)成的整體慣性相關(guān)，在pat模塊的控制信號(hào)截止后，電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位的改變值的修正值；

　　(2)閥位穩(wěn)定時(shí)間，即電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)因慣性運(yùn)動(dòng)的時(shí)間：toff；

　　(3)最小動(dòng)作步進(jìn)，即能夠使電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的最小脈沖長度：ton；

　　(4)最小動(dòng)作步長，即在輸出最小動(dòng)作步進(jìn)長度的脈沖時(shí)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)閥位