电动控制阀执行机构控制器设计与实现

贾华++刘艳玲++左成

摘 要：电动控制阀是工业自动化发展的产物，其执行机构已经大量应用于工业管道和流体控制等工业场合。随着我国工业自动化的发展，市场对阀门启闭程序的反应速度和精确程度也有了严格的要求，强化执行机构的性能、优化控制系统的设计就成为控制阀行业发展的当务之急。本文首先从电动控制阀整体系统的设计出发，详细说明其各部分结构的要点，并对阀门控制系统的设计要求进行总结，致力于实现执行机构控制器的最优化设计。

关键词：电动控制阀；执行机构；控制器设计

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.016

0 引言

阀门的执行机构，在整个控制系统中都极为关键，是其重要的设备组成。按照执行机构运行的能源供应情况，可以将其分为气动式、液动式和电动式三种，其中电动式以其高精度和控制灵活的优势逐渐得到市场的认同。在智能技术高速发展的今天，阀门的控制器也更趋向智能化，电动控制系统也逐渐实现新的发展。

1 电动控制阀执行机构控制器的整体设计

一直以来，国内生产的阀门在使用性能上，与国外产品还存在着一定的差距，国内产品在市场竞争上处于弱势。在近年来国产观念的推动下，我国的阀门行业迅速发展，其整体的性能逐渐提升，与国外先进生产技术的差距不断缩小。执行机构是控制电动控制阀的关键性装置。

根据不同用户的需要，执行控制器按照其性质划分为不同的模式，如实地控制阀门运行的就地模式，以按钮控制阀门，有“维持式”按钮操作和“脉冲式”两种控制方式；还有远程操作执行机构的远程模式，有简单控制阀门启闭的“开关量式”，能在通信的情况下实现控制，还有能精准控制阀门启闭程度的“模拟量式”，这两种模式在市场上的应用较为广泛。

依据目前市场对阀门性能的要求，优化其执行系统的设计就要从两个方面出发，首先是硬件系统的设计优化，其基本架构及模块设定如图1所示。

由设计图可以看出，系统的整个构架中最核心的部分是控制模块，是维持系统正常运行、处理整个系统数据的关键。该模块是阀门控制器的核心组成，与其他部分的电路是紧密连接的，更是执行机构运转和工作的有力保证。阀门系统的优化设计还应考虑到整体的软件功能，不断提高控制器处理各类输入信号的能力，同时强化其智能自检的设计[1]。

阀门的执行机构主要就是根据系统的传输信号，对阀门进行相应的启闭操作，以实现相应管道介质流量的控制。执行机构的具体工作原理如图2，由原理图可知，该机构主要由控制器（其功能是转换系统传达的执行命令，操纵电机进行精准的运作）和执行器（其功能是根据相关的控制命令，对阀门进行具体的驱动）组成，由图2可以看出，执行机构还包括反馈检测部分的工作，目的是检查系统运作的精准度，并对出现的操作问题进行及时处理。

图中的执行器主要包括電机设备、系统传动设备、切换设置以及最后的反馈检测部分；而控制器包括CPU、接口模块、供电设备以及信号转换处理等模块，这两个大的部分是实现系统优化最为重要的部分。

2 电动控制阀控制器的设计

控制器的设计同样从软硬件的优化入手，具体包括各个模块性能的强化，以及软件各部分参数的优化。

（1）阀门系统的硬件要求。首先是核心控制模块，对电路单元进行最小化设计；合理分配其外设资源。在检测系统的设计上，要切实保证其稳定性，实现系统的闭环控制，所以就要给电路的设计提供优质的硬件配件；包括精准的阀位控制和及时的反馈检测。接口模块的设计方面，保证通信信号的传送，强化开关量在信息发送和接受方面的效果。另外，有计划地进行模拟量在上级控制信号方面的优化工作，选择具备较强抗干扰能力的通信电路，防止上级发送信号在传输的过程中受到影响。最后是人机交互的设计，这个构成部分涉及到操作和设置阀门系统的相关参数，是保障用户便捷操作的重要部分，按照控制方式的不同氛围就地控制和远程控制两种方式。除此之外，阀门系统还应该从LED指示灯、供电源和电机驱动等方面进行具体的设计优化[2]。

（2）控制器的软件要求。电动控制阀对软件的要求也逐渐严格，目前较为常见的操作系统是嵌入式，具体的优化要从软件开发的环境、框架结构的设计、驱动类相关软件以及人机交互等几个方向出发，不断细化软件的程序设计，优化各个模块的运行参数，把实际的需求和市场流行的操作技术结合起来，进行综合的处理。

3 结束语

针对当前阀门行业发展过程中面临的设计优化难题，本文首先从电动控制的整个系统进行分析，分别指出执行机构优化的方向和具体的程序配件要求，并以具体的优化方向作为指导，致力于实现系统不同模块控制性能的提升。随着工业自动化的推进，电动控制阀在控制系统方面的性能亟待得到优化，其控制方式也逐渐得到全新的发展，接口模块的信号传输也出现多样化的实现途径。

参考文献：

[1]王哲，叶庆仕，陆健等.基于STM32的电动控制阀执行机构控制器设计与实现[J].工业控制计算机，2016，29（03）：95-96.

[2]德国利，DEGuoli.电动控制阀控制系统的设计方式及系统结构[J].现代制造技术与装备，2016（03）：82-83.