解析无线通信技术在电动执行器中的应用

邵曙

（浙江百得自动化仪表有限公司，浙江 温州 325000）

如今，无线通信技术在工业中的应用已经非常普遍，且给工厂管理者提供了诸多便利。具体来说，它在工业中的应用主要体现在两个方面。第一是无线现场网络，即通过应用常见的无线通信技术，实现设备的短距离通信。这种通信网络既可以存在单个控制单元及检测元器件之间，也可以应用在多个控制单元及检测元器件之间。第二是无线工厂网络，多用于企业生产管理，可以帮助管理者的生产情况进行监测、监督，且还可以依据生产需要对在线生产工艺进行灵活调整。而电动执行器是自动控制系统的重要组成，是工业自动化控制的关键手段。它与无线通信技术的融合，也是工业发展的主流趋势。

1 电动执行器原理

电动执行器属于电动调节系统的重要组成部分，能够接收电动控制器的输出信号，并将其信号转变为力或力矩，以此达到连续调节生产过程中的管路流体流量的目的，从而加强生产过程的控制。具体来说，电动执行器主要是由执行机构、调节机构两个部分组成。其中，执行机构的主要作用是控制信号，产生推力，促使调节机构动作。调节机构的主要作用是调节位移或转角，进而实现流体流量的调节。而执行机构、调节机构的连接方式包括直接被固定在仪器上，或用机械连杆连接两种。

2 电动执行器运用无线通信技术优势

若应用无线通信技术设计电动执行器，那么，就可认定每个电动执行器都是无线通信网络的一部分，每个通信单元即能发送信号，也能中转信号。而且应用无线通信技术就不必在布置通信网络时设置更多的通信电缆，只要连接电动执行器的驱动电源就可。这样既能降低投入成本，也能节约场地。最重要的是，可以依据以后的需要，灵活拓展系统。另外，在无线通信网络中，无线网路还会灵活分配通信路径，保证每个设备与其他末端的通信都会自动选择最优路径。并且如果其中某个设备会出现运行故障，那么，无线通信网络就会重新分配、选择新的通信路径，替代之前的通信路径，保证设备能正常通信。显然，单一的故障不会影响到整个无线通信网络的正常运行，可以有效提升数据传输的可靠性、稳定性。即便是整个无线通信网络会出现连接失败的问题，无线通信网络也自动需求新的通信路径，并将相关故障报告发送给管理者。

3 国内研究现状

就目前来看，部分国际品牌的电动执行器已经应用了无线通信技术。但是，厂商为了保护自己的产品不会被模仿，基本上都开发了独立的封闭无线通信系统。而就国内研究现状来看，我国有关电动执行器的无线通信网络研究比较滞后。但是，近几年随着研究工作的深入，电动执行器也获得了长足发展，越来越多的新型电动执行器也被研究了出来。尤其是研究出了智能电动执行器。智能电动执行器不仅应用了无线通信技术，将饲服放大器、执行机构结合在了一起，而且还应用了各种传感器。另外，有关这方面的应用研究也有了成果。由此可见，深入研究无线通信技术，在电动执行器中的应用是具有现实意义的。

4 无线通信技术在电动执行器中的应用

4.1 无线通信技术在电动执行机构中的应用

若想将无线通信技术应用在电动执行机构中，就要配置无线通信模块，并将两者结合在一起，进而充分发挥出无线通信技术的优势。同时，还应当合理设计无线通信模块，尽量依据实际需要适当地增加其他元器件。

（1）可以直接设计带有无线通讯功能的电动执行机构。如直接配置与执行机构相适应的的无线通信系统，以此通过无线通信系统控制执行机构。同时，还可配置传感器、通讯微处理器、无线模块，确保能将及时搜集执行机构的运行参数，并交由控制微处理器进行参数等存储、记录。接下来，就要进行信号处理并使驱动模块作出动作控制执行机构。在这一过程中，通讯微处理器、控制微处理器还会进行数据的交换，并进一步将数据传送到控制性系统进行处理。简单地说，利用无线通信技术可以实现控制系统处理端与无线通讯模块的无线通信连接，完成数据读取、处理。

（2）为了保证无线通信模块能高效运行，在无线通信系统中，还需添加传感器。如温度传感器、电压传感器、速度传感器，用以搜集执行机构的运行参数。接下来，控制微处理器、通讯微处理器、无线模块才能正常运行。

（3）还需注意以下问题：第一，应设置无线通信接口，并设置通信协议，保证无线通信的安全性。第二，应装设无线电频收发器，加强电动执行机构与无线通信端的无线通信。如配置无线局域网。第三，为了减少无线通信混乱问题的发生，还需对每个无线通信节点配置识别码，使无线通信节点、识别码能一一对应。

（4）需要注意的是，若要将电动执行机构安装在存在危险的地方，操作人员还可利用无线局域网实现执行机构的远距离通信、控制。若有需要，还可增加中继器，进一步扩大电动执行机构的无线控制距离。若是在相对安全的区域进行无线通信控制，则可建立可移动的、万向的无线通信连接方式，并执行相应的操作。一旦控制人员离开通信区域后，无线通信连接就会中断，电动执行器的控制也会中断。

总之，应用无线通信技术可以设计具有无线通信功能的电动执行机构，提升调动执行机构的使用水平，进一步拓宽电动执行器的使用范围。

4.2 在智能电动执行器中的应用

随着我国工业的发展，我国有关电动执行器的研究也在不断深入。与此同时，无线通信技术在电动执行器中的应用也越来越深入。另外，随着我国智能技术的发展，智能电动执行器的研究也越来越深入。无线通信技术在智能电动执行器中也取得了显著的应用成果。

在智能型电动执行器中应用无线通信技术时，需设置专门的无线通讯模块，并合理设置无线通讯接口。除此之外，还需设置微处理器、转换电路、电机驱动模块、电源模块、显示单元，将其与无线通讯模块连接在一起，实现电动执行器的智能化。需要注意的是，在设计通信电路时，应当合理选择无线数据传输芯片，并合理设计无线通信电路的程序。同时，为了保证现场设备信息能自由交换，还需设置现场串行总线，将现场设备的数据输入通讯系统中。另外，在发挥无线通信技术优势时，还需灵活选择智能控制手段及设备。比如，可采用射频无线遥控控制电动执行器，并配置双向无线通信的无线手持操作器。同时，还需设置控制电路、驱动电路、输入输出信号接口电路、射频无线收发电路，确保能将执行机构的信号反馈到控制电路。而无线手持操作器具有显示电路、控制电路及射频无线收发电路，实现无线信号的顺利收发。总之，在智能电动执行器中应用无线通信技术，可以有效提升智能电动执行器的使用性能。

综上所述，在地理环境比较恶劣的环境中很难应用有线通信技术。只有充分利用无线通信技术，一次性完成通信网络的搭建，克服传统有限通信的缺陷，才能加强电动执行器的控制。所以，在现代化背景下，要深入研究无线通信技术在电动执行其中的应用，从而充分发挥出无线通信技术的积极作用，提高电动执行器的使用性能。