上海文秉自動化機械設備經營部
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1.1 什么是智能型電動執行器

隨著工業技術的發展．越來越多的用戶開始應用智能型電動執行器，但對什么是智能型電動執行器，目前尚無統義。通過對多數廠家智能型執行器特點的分析，我們認為，做為智能型電動執行器至少應滿足如下三個條件：一是主控制器應由微電腦芯片擔任：二是可實現非侵入式調試．也就是在現場進行調試時，可通過外部控制裝置(鍵盤、旋鈕、遙控器、筆記本電腦等)對執行器進行設定，不用打開機箱，不用使用機械裝置；三是有的智能功能，這點由于各個廠家執行器采用的控制原理不盡相同，實現的功能也不一致。

1.2 伯納德智能型電動執行器的特點

    法國伯納德公司是世界的生產閥門電動執行器的公司之一，始建于1936年，總部位于法國巴黎。該公司年生產35000多臺套電動執行器，廣泛應用于各行各業．包括電力、鋼鐵、煉油、天然氣、水處理、燃氣、熱力、造船、汽車、鋁加工、化工等。伯納德公司在其經典的執行器機械結構基礎上開發了智能型電動執行器，經過多年的改進，形成了自己的技術風格和特點。

* 機械式力矩測量裝置

    采用行星齒輪傳動裝置測量執行器的負載力矩是目前大多數傳統執行器采用的方法，其特點是測量高，穩定。伯納德智能型電動執行器依然沿用了這種方法。所不同的是采用光電編碼器，輔以杠桿放大機構，將力矩的數值傳送給CPU進行處理，實現了高力矩參數采集。

*光電編碼器

    光電編碼器是伯納德自行開發的用于執行器位置、力矩等測量的傳感器。具有結構簡單、性能穩定、采集高、分辨率高等特點，由于不需要任何電池來保存原點或數據，大大地了系統的穩定性，降低了故障率，節約了成本。

*的手輪自動離合系統

    伯納德智能型電動執行器在機械結構上采用了一種的單向傳動設計，實現了手輪驅動和電機驅動的自動切換，傳動效率高、使用方便。用戶在電機停轉的情況下可直接轉動手輪，實現人工驅動閥門的開閉。自動離合系統設計的原則是電動優先。

*采用PDA或筆記本電腦進行參數設定

    伯納德智能型電動執行器使用隨機配置的操作面板，通過簡單的菜單操作，就可以實現對執行器的參數沒定。同時，作為選件向用戶提供手持式控制器（PDA）,以紅外方式和執行器通訊，大的方便了用戶調試或工程師維護。當然，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執行器進行設定。無論是PDA還是筆記本電腦,用戶不但可以調整設定執行器的參數。還可以將執行器的力矩等參數，以圖表形式顯示出來。用于進行閥門工況分析或處理機械故障等。

二、智能型電動執行器控制系統的主要性能
2.1 光電編碼器

* 高、高性

伯納德智能型電動執行器采用的是伯納德自行開發的光電編碼器。由于將機械測量和電腦數據處理的結合在一起。數據穩定性好、高，測量面無接觸，使用壽命長。

    光電編碼器無需電池保存設定原點或數據，大大了系統的性。方便了用戶，節約了成本。

* 位置測量光電編碼器

    位置測量用光電編碼器結構如示意圖，三個編碼盤安裝在執行器的主輸出軸上，編碼圈數914圈，編碼位數為15位。


* 力矩測量光電編碼器

    力矩測量用光電編碼器結構如示意圖，編碼板和力矩測量彈簧相連。直接反映出彈簧的位移量，由電腦計算出實際力矩。力矩值的測量為動態測量，出廠時按用戶要求設定力矩限位值。編碼器的位數為5位。

2.2 微處理器

* 可編程微處理器

    可編程微處理器的應用使得操作和控制更加方便準確，了閥門和執行器的各項參數，如閥位、力矩、故障狀態等在用戶的監控之下。在進行維護時，用戶也可獲得各種變化了的參數，用以判斷故障點。

* 大的存儲容量

    大容量的EEPROM存儲器，可參數設定、數據處理、數據采集等的使用，還可記錄近全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護閥門時參考。

    該存儲器無需后備電池保存數據。

2.3 控制系統的輸人輸出

* 多種通信方式

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


2.2 微處理器

* 可編程微處理器

    可編程微處理器的應用使得操作和控制更加方便準確，了閥門和執行器的各項參數，如閥位、力矩、故障狀態等在用戶的監控之下。在進行維護時，用戶也可獲得各種變化了的參數，用以判斷故障點。

* 大的存儲容量

    大容量的EEPROM存儲器，可參數設定、數據處理、數據采集等的使用，還可記錄近全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護閥門時參考。

    該存儲器無需后備電池保存數據。

2.3 控制系統的輸人輸出

* 多種通信方式

    智能型電動執行器的遠程控制和普通執行器兼容，可通過多線連接、現場總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與控制室連接，同時還可以通過執行器上的控制面板進行本地操作，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執行器。
* 執行器狀態輸出（遠程信號指示）

    智能型執行器有4個雙穩態繼電器，用來指示執行器的狀態．可通過編程方式，在23種選項中設定。在隨機附帶的繼電器組不能滿足要求時．可再增加一個繼電器組(3個單穩態繼電器，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，在發生故障或是斷電的情況下，繼電器釋放指示有故障存在。標準狀態下有5種故障狀態可供選擇，可通過編程設定。

* 多種語言字顯示窗

    智能型電動執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的狀志，如閥門位置（0%為全關、100%為全開）、力矩值（力矩值的百分比）、報警信號和設定診斷菜單等等。用戶可以自行選定熟悉的語言。

* 本地狀態指示

    通過液晶顯示窗，用戶在現場可觀察到執行器的工作狀態，如閥門開度、力矩百分比、報警指示等，同時還有兩個發光二管，紅燈閃爍時，表示閥門正在關閉，綠燈閃爍時表示閥門正在開啟。

* 非接觸式旋鈕

    智能型電動執行器配有磁性非接觸式旋鈕，通過該旋鈕用戶可進行各種現場操作，如開關閥門、設定參數、讀出數據等等，由于是非接舳式，可執行器實現各種護功能。

* 本地控制

    紅色旋鈕的每個可設定位置部有鎖定卡口，用戶可以自行加鎖，以誤操作。這些可設定的位置包括遠程、本地和STOP，當旋鈕置于STOP時禁止對執行器的操作。

* 不用工具不用打開機箱就可進行參數設定和診斷

    即使是在易燃易爆的環境下，不用任何工具，不用打開機箱，通過本地旋鈕和液晶視窗就可對執行器進行設定。

* 自動設定

    執行器在出廠時按照用戶的訂貨要求進行了校對和設定，用戶收到產品后原則上只要對全開和全關的位置進行設定即可。有些應用場合，如閘板閥，智能型執行器可自動設定全開和全關的位置，甚至可根據測定的慣性優化終的設定結果。

* 紅外通訊

    標準智能型執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。如果許多執行器的參數相同，在設定完一臺執行器后，只要用手持式控制器或筆記本電腦將數據到其他執行器中即可，省時省力，方便。

* 功能（變速功能）

    為諸如水錘現象發生．可適當延長執行器的運行時間(降低執行器操作速度)。用戶可對執行器的運行時間和停止時司進行編程，實現所需的控制速度。

* 動作記錄

    為方便用戶檢修和判斷故障，智能型電動執行器可以自動記錄出廠后的總運行時間，或某一區段的運行時間。也可記錄出廠后的起動次數，或過去12小時內的啟動次數。如果用手作閥門，執行器也能正確反映出來。智能型執行器操作閥門肘的力矩大小．并記錄后閥門全行程的力矩曲線。

* 報警

    智能控制系統時刻執行器各項功能和閥門的工作狀態，有19種報警狀態可供本地查詢或通過現場總線(選件)傳送到控制室。出現報警狀態時，本地液晶顯示屏上有一個小黑框不斷閃爍，用戶可通過菜單查詢是何種報警狀態。通常情況下，即使有報警出現，執行器也可以正常操作(影響執行器功能的報警除外)，如‘起動過于頻繁’。報警狀態消失后，小黑框自動關閉。

* 相序監控

    在三相供電時，用戶無需注意接入執行器的電源相序，相序自動監控和校正系統可不論如何接線，執行器保持正確的運行方向。如果出現缺相，執行器會立即停止運行，井給出報警信號。

* 容錯功能

    智能型電動執行器可以設定為受D控制或不受D控制，通過修改一些選項，可使D電機熱保護報警，或不管是舌有過力矩報警，強行驅動閥門等等。

* 數據表

    在智能型執行器的內存中，有一個數據區，保存了執行器的各種數據，比如用戶代碼、出廠日期、出廠系列號、電機負荷率、調節等級等等。

* 保護

    為了保護許多重要參數不被修改，在進人菜單的修改功能前，用戶可以設定進行保護。一般在次使用時輸人。

* 換向延遲

    執行器在運行中需要改變方向時，有一個小延遲時間(200mm)，用來保護執行器在突然換向中，不至造成機械損壞。

* 熔絲保護

    控制系統的主電路板有三個保險些。

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的現場調試工具，它以工業PDA為載體．操作系統采用Windows，配以專門開發的軟件．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行器通訊，通訊距離40cm，并通過藍牙、IRDA等與PC通訊。用戶可以在辦公室將有關資料從PC到PDA中，然后在現場再從PDA中到執行器中，甚至可以實現和伯納德售后服務中心遠程傳遞數據。

    手持式控制器可以在現場對執行器進行開、關、停等的操作。也可以對執行器的各項參數進行修改和設定，甚至可以讀出并顯示力矩曲線。

* INTELLIKIT（計算機紅外組件）

    該組件是為筆記本電腦和執行器通訊配備的。它包括（1）傳送接口，一端和計算機RS232端口相連，另端用卡環卡在執行器的液晶視窗前，紅外頭正對液晶視窗。（2）智能操作軟件INTELLISOFT,存放在一張CDROM上,可在WIN98系統下安裝使用，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。如 4-20mA 或 0-10V 電壓等等。該模塊采用內部供電。輸入和輸出之間進行了隔離。

* 力矩傳送

    可對力矩值進行連續監控。輸出 4-20mA，輸入輸出進行了隔離。本功能隨位置傳送模塊一起提供。

* 模擬信號控制模塊

    智能型電動執行器雖然已經具備了根據用戶的指令運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，增配該模塊后．執行器就可接收來自控制室的 4-20mA（或0-10V）模擬信號。該摸塊的設定由軟件自動完成。且輸人輸出隔離，并包括了上述兩個模塊的功能。


* 附加信號輸出

    信號繼電器模塊提供3個單穩態繼電器。可通過程序設定其功能。加上原有的四個繼電器，用戶可在23種執行器狀態中選定要傳送的信號。
* 現場總線通訊

    智能型電動執行器通過增配不同的總線接口，實現各種目前廣為流行的現場總線功能，如DUPLINE DS200，PROFIBUS，MODBUS，FIELDBUS FOUNDATION等等。的命令和信息都可通過總線傳遞。

2.5 非侵入式調試

    執行器在出廠時已經按照用戶的訂貨要求進行了設定。原則上用戶無需修改參數。

* 執行器配裝閥門后的設定

    執行器和閥門配裝后，往往需要對閥門開位和關位重新設定。智能型執行器有兩種設定方式，一是手動，二是自動。手動時可在現場通過操作面板的旋鈕進入程序菜單。按照菜單上的步驟一步一步操作即可（詳見操作說明書）。自動時執行器會以力矩大小來判斷閥門的狀態，運行一個來回后，探測出閥門的開位和關位，并計算轉動慣量，以優狀態完成設定。

* 執行器參數修改

    要時可修改執行器參數，方法同上。通常可修改的主要參數有，閥門關閉方向、力矩關閥或行程關閥、閥門開啟（或關閉）優先，力矩限位等等。

* 使用PDA或筆記本電腦

    上述執行器的設定和參數修改都可通過PDA或筆記本電腦實現，也可將已經設定好的參數輸入到執行器中，從而完成設定。
2.6 故障診斷和維護

    智能型電動執行器可以給用戶提大量信息，以便判斷故障或制定維護方案。

* 功能

    智能型電動執行器監測內部元件的工作狀態，如力矩傳感器、位置傳感器、微處理器、EEPROM存儲器等，一旦出現問題能及時報警，維修人員可根據報警信號查找故障所在。同時，執行器也著運行狀態，如出現過行程、電機阻轉、運行方向不對、電源缺相、電機過熱保護等等，也會及時發出報警信號。

* 力矩監控

    執行器可實時檢測作用到閥門上的力矩值，為了保護閥門或執行器．在一個開或關的行程內，用戶可以有兩個不同的力矩限定值。例如閘板閥，在閥門即將閉合的小段行程內，為了閥門關閉嚴密，需有一個較大的關閉力矩，可以設定為力矩1,在其他行程內需要克服運行過程中可能出現的非正常阻力，力矩限定相對較小，可以設定為力矩2。

    一些對慣量有要求的場合，智能型執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

    智能型電動執行器自動記錄近全開或全關的力矩曲線，同時可以存儲一條用戶認為是標準的力矩曲線，以便維護時參考。力矩曲線可以通過紅外裝置上傳至PDA、筆記本電腦，或通過現場總線上傳到控制室，甚至是辦公室個人電腦，供用戶分析參考。

一、法國伯納德公司原裝產品技術特點：

  1、控制電路與執行機構一體化；

  2、電路集成化；

  3、帶終端電器限位；

  4、具有力矩保護；

  5、電機過熱保護；

  6、護等級IP68;

  7、多種安裝方式；多種運行速度任意選擇；供電電源單相或三相；

     體積小重量輕；智能型數字化電路。

二、ST多轉式電動執行器的選型及參數

（一）、ST系列------開關型

（二）、ST系列-----調節型