1、 摘要 提出一种新型电动执行机构的设计方案， 详细介绍了该执行机构各功能 元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行 机构将阀门、伺服电机制器合为一体，采用 8031 技术实现了阀门的动作速度和 位置控制，解决了阀门的精确定位、阀门柔性开关、极限位置判断、电机模拟信 号隔离等技术问题。现场运行情况表明，该电动执行机构具有动作快、保护完善 以及便于和计算机通讯等优点。 在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系 统中不可缺少的组成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落 后、机械传动机构多、结构复杂、定位精度低、可靠性差等问题。而且执
2、行机构 的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿轮的减速比， 一旦出 厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故障诊 断措施以及必要的通信手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上 原因，采用传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着 计算机网络、现场总线等技术在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满 足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执行机构，采用机电一体化技术，将 阀门、伺腹点机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀门的开与关。通 过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关 以及电机转矩等
3、控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和 可控硅换向开关模件、机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作 快、保护较完善、便于和计算机联网等优点。实际运行表明，该执行机构工作稳 定，性能可靠。 关键词：电动执行机构、阀门、位置控制 - 2 - 目录 第一章 电动执行机构的硬件设计及工作原理. - 3 - 第三节 智能逆变模块 IPM. - 6 - 第四节 位置检测电路.- 11 - 第五节 电压及电流检测 - 12 - 第六节 通讯接口 - 13 - 第七节 时钟电路 - 15 - 第八节 液晶显示单元 - 18 - 第九节 程序出格自恢复电路 - 18 - 第二章 阀
4、位及速度控制原理. - 19 - 第三章 关键技术问题的解决. - 21 - 第一节 阀门柔性开关 - 21 - 第二节 电机保护的实现 - 22 - 第三节 准确定位 - 23 - 第四节 模拟信号的隔离 - 24 - 结束语. - 25 - 谢 辞. - 26 - 参考文献错误错误!未定义书签。未定义书签。 - 3 - 第一章第一章 电动执行机构的硬件设计及工作原理电动执行机构的硬件设计及工作原理 电动执行机构控制系统原理。智能执行机构从结构上主要分为控制部分和执行驱动部 分。 控制部分主要由单片机、PWM 波发生器、IPM 逆变器、A/D、D/A 转换模块、整流模 块、输入输出通道、故障检测和报警电路等组成。执行驱动部分主要包括三相伺报电机和位 置传感器。 系统工作原理： 霍尔电流、 电压传感器及位置传感器检测到的逆变模块三相输出电流、 电压及阀门的位 置信号，经 A/D 转换后送入单片机。单片机通过 8255 控制 PWM 波发生器，产生的 PWM 波经光电耦合作用于逆变模块 IPM， 实现电机的变频调速以及阀位控制。 逆变模块工作时所 需要的直流电压信号由整流电路对 3
