摘要：自動控制系統是在無人直接參與下可使生產過程或其他過程按期望規律或預定程序進行的控制系統，它是實現自動化的主要手段。電動執行器是自控中驅動調節機構的一種控制元件，文章通過介紹電動執行器的特點以及國產跟國外中的不同來詳細的向我們論述它在實際中的應用。
　　
　　一、電動執行器結構及特點
　　
　　電動執行器在控制系統中又稱為終端控制元件。由電動執行器響應控制系統調節器發出的控制信號或運行人員手動控制信號，以驅動調節機構（調節閥、截止閥、閘閥、蝶閥等）和風門擋板。
　　
　　電動執行器與調節機構的連接方式有:（1）電動執行器安裝在調節機構（如閥門）的上部，直接驅動調節機構。該連接方式一般適用于直行程電動執行器和電動閥門的電動裝置等。（2）電動執行器與調節機構分開安裝，它們之間通過轉臂及連桿連接。該連接方式一般適用于角行程電動執行器等。目前，在我國工業生產過程控制中常用的電動執行器按輸出位移型式可分為角行程、直行程和多轉電動3種類型，各類執行器的輸出額定值見表1和表2（僅供參考）。
　　
　　電動執行器通常包括伺服放大器和執行器兩個獨立部件，帶伺服放大器的稱比例式電動執行器（圖1）,不帶伺服放大器的稱積分式電動執行器。電動執行器由兩相伺服電動機、減速器及位置發送器等部件組成。比例式電動執行器的輸入信號與位置反饋信號進行比較，其差值經過伺服放大器放大后去驅動調節執行機構等動作。　　
　　二、國產電動執行器
　　
　　天津市自動化儀表七廠生產的SD系列電動執行器為引進法國伯納德公司技術生產，其位置定位器和位置發送器及行程力矩開關均具有較高的準確度和靈敏度。GAMX-D定位器采用模擬電子式比較放大回路，并與行程開關、力矩限制開關、位置傳感器及電動機構成一個整體，安裝于執行器本體。該定位器既可輸入模擬量信號，又可輸入開關量信號，通過編碼器設定不同的輸入信號，如:（4~12）mA,（12~2O）mA，（0~2O）mA，（4~2O）mA,（0~1O）V等。
　　
　?。╨）SD去列電動執行器電動機采用特種電機，具有高啟動力矩倍數，低啟動電流和較小的轉動慣量，因而有良好的伺服特性，在電機定子內部裝有熱敏開關用于電機過熱保護，當電機在運行中出現異常過熱時，該保護開關自動斷開，當電機冷卻后，開關自動恢復接通。
　　
　?。?）位置發送器由位置傳感器和電流變送器TAM構成，其采用高精度、長壽命的導電塑料電位器，與行程控制機構同軸連接，其阻值為lkΩ，功率4W，線性精度0.2%，壽命可達54萬次，阻值隨執行機
　　
　　構輸出旋轉度而變化，一般作為位置反饋信號。
　　
　?。?）位置定位器接受調節單元或控制系統發出的弱電信號，并與位置反饋信號綜合比較后進行放大輸出，與執行器相聯，以控制執行機構定位（圖2）。
　　
　?。?）力矩行程限制器由力矩限制機構、行程控制機構、位置傳感器及接線端子等組成，與減速器機殼構成一個整體。　　
　　SD系列電動執行器在伺服放大器和執行器分體安裝時，如果出現輸入阻抗小于250Ω（或2OOΩ）或輸入回路抗干擾性能比較差等問題，必須加裝阻抗電阻，使輸入阻抗≥250Ω（或2OOΩ）。另外，還可采用加裝隔離器的方法來防止執行器在動作過程中抖動。
　　
　　上海自動化儀表十一廠1992年引進英國羅托克（ROTORK）有限公司技術制造的"M"和"A"系列電動執行器，其類型有角行程、直行程和多轉等。該執行器除具有天津自動化儀表七廠制造的執行器的功能外，還增加了微電腦、紅外線遙控等技術，大大提高了電動執行器運行的可靠性和度，克服了以往電動執行器的機械卡澀、電器元件性能差且易老化、調整不靈敏和精度低等缺點。
　　
　　目前，在工業過程控制中普遍使用的國產電動執行器的特點是結構簡單，伺服放大器與執行器一體化，體積小。采用多種保護裝置，其重要部件如電動機、行程力矩開關、位置發送器及位置定位器等可靠、。但是，與國外的品牌電動執行器相比較，國產電動執行器在位置定位器和位置發送器的靈敏度、準確性以及智能化等方面還存在差距。
　　
　　三、國外電動執行器
　　
　　SIPOS5Flash電動執行器為德國西博思電動執行機構有限公司產品，具有以下特點及功能:
　　
　?。?）將變頻調速技術應用于SIPOS5Flash電動執行機構中，不僅可控制電機的轉向，還可對電機實現*控制;采用大規模和超大規模集成電路電子器件替代傳統執行機構，并使用*的微電腦技術實現了部分功能智能化:1）測量并記錄力矩曲線功能。SIPOS5Flash電動執行器可測量并儲存3組閥門的力矩曲線，并將在線測量的閥門力矩曲線與正常的力矩曲線進行對比，根據結果判斷閥門的磨損程度，以便及時進行設備維護，從而可避免因電動執行器故障導致機組停機。2）故障自診斷功能。通過SIPOS5Flash電動執行器內部的微處理器連續監控執行器的狀態，經過自診斷發出各種報警和故障信息。3）對開關次數、開關頻度、力矩關斷次數、行程關斷次數、電動機運行時間、控制單元工作時間、運行頻度等所有重要的運行數據進行監控、儲存和累計處理。
　　
　?。?）SIPOS5Flash電動執行器取消了傳統的機械式限位開關和力矩開關，采用電子式限位保護和電子式過力矩保護功能。通過信號單元和精密的塑導電位器，可準確地檢測其所處位置，一旦到達極限位置，CPU控制變頻器立即切斷電機電源，從而實現限位保護。
　　
　　（3）柔性啟動和柔性到達極限位置:1）在啟動瞬間，SIPOS5Flash電動執行器自動以zui低轉速啟動，即柔性啟動。2）可保證以zui大轉矩啟動:3）啟動電流始終不會超過電機的額定電流。
　　
　?。?）SIPOS5Flash電動執行器采用ProfiBUS-DP現場總線技術，其在現場總線中的連接方式有銅纜
　　
　　連接和光纖連接:1）銅纜連接。網絡拓撲結構是線性（總線）結構，也可以實現樹型結構。運行中可連接或斷開一個從站而不影響其它站的正常工作。傳輸介質是屏蔽雙絞線，銅纜，接口是EIA-485（RS485）。不帶中繼器的zui大電纜長度是12OOm，帶中繼器的zui大電纜長度約lOkm。不帶中繼器可站的數量zui多32個站，帶中繼器可擴展至126個站。2）光纖連接（F0）。網絡拓撲結構是星型（總線）結構，運行中連接或斷開一個站可不影響其它站的正常工作。傳輸介質為玻璃纖維（（62.5（50）~125）μm），多模。光束62.5μm纖維為6dB（5Oμm纖維為1.2dB），接收的靈敏度為24dBm，波長850nm及EIA-485（RS485）總線光纖藕合器。電動執行器之間或光纖藕合器和電動執行器之間的zui長網絡距離為20OOm。星型結構zui多連接32個從站和1個主站;總線型結構zui多連接32個電動執行器。
　　
　　四、具有現場總線技術的電動執行器的應用
　　
　　寧海電廠一期4×6OOMW亞臨界燃煤發電機組，采用南京西門子電站自動化有限公司制造的eperm-XPDCS，現場總線控制系統為電廠總線、終端總線兩級總線結構，通信采用光纖。其系統分為自動控制級、過程級和操作監視級。各自冗余的SINECHIFO工廠總線和終端總線采用星形藕合器通
　　
　　過光纖電纜連接構成虛擬環型網絡結構，其通訊速度為1OOMbit/s，zui大可配置1024個子站，單環光纜總長zui大為4.3km。該環型網絡可用率高、通訊速度快、容錯性好。
　　
　　寧海電廠ProfiBUS-DP總線控制，一是簡單地采用ProfiBUS-DP總線通訊，通過DCS的ProfiBUS-DP接口模件，將遠程I/O站或者其它系統納入DCS中。由于就地設備未能*實現數字化，這樣的系統
　　
　　只能稱為數字化DCS的一種形式;另一種是在外圍或者相對獨立的系統中實現設備級的現場總線控制。該廠的閉式循環水系統就地設備分布廣，就地控制相對簡單，因此閉式循環水系統控制采用了現場總線控制方案（圖3）。閉式循環水系統約有34個智能電動執行器，為了提高安全性和可靠性，總線光纖和作為總線上的*類DP主站的AP及相應的光電轉換裝置均采用冗余結構。AP及其接口模塊（IM308C）和2臺光電轉換裝置安裝在DCS的機柜中，總線I/O柜安裝在就地，其內含2臺光電轉換裝置。電動執行器為德國歐瑪公司制造的一體化智能型產品（AUMATIC），其帶有雙通道ProfiBUS-DP冗余總線接口，作為DP從站掛在總線上。開關型電動執行器的輸入信號為2個開關量信號（開、關無源接點），輸出信號為5個狀態反饋開關量信號（如開反饋位置、關反饋位置、開過力矩保護、關過力矩保護及故障報警）。　　
　　寧海電廠機組閉式循環水現場總線控制系統己經投入運行半年，效果良好，但目前僅實現了部分監控參數的采集，對反映設備本身運行狀況的大量的信息尚未進行監控和處理，即僅簡單地實現了使用數字化通訊代替傳統模擬量、開關量控制。如果通過現場總線控制系統能實現大量現場設備的診斷和維護等管理信息的采集和對現場設備的實時在線的狀態檢測和故障預診斷，將人工巡檢變為控制系統自動巡檢，發揮現場總線控制系統的設備管理優勢，有利于提高現場設備健康水平，保證機組長周期運行。
　　
　　用于現場總線控制系統的設備應注意:（1）在單元機組的開、閉式循環冷卻水系統和鍋爐疏水等系統范圍內使用現場總線電動閥門，其驅動裝置應配冗余現場總線接口。（2）各系統的所有壓力、差壓、流量、液位變送器應帶有HART協議。