机电一体化智能大流量电动执行机构

王博

摘要：现代化进程不断加快，现代化生产过程不断改进，其中执行机构发挥着重要作用，因此必须要对执行机构进行改革创新，发挥其应有的优势。对此，我们展开讨论和分析，探究电动执行机构的硬件设计及工作原理，明确整个系统的工作原理和阀位及速度控制原理，再根据具体情况进行分析，提出该执行机构应该解决的关键性技术问题。从而实现机电一体化智能电动执行机构顺利运作。旨在发挥其运作高效、保护完善以及能够和计算机保持通讯畅通的优势和特点，保证整个机构的稳定性。

关键词：机电一体化;智能;电动执行机构;大流量

1引言

目前，我国很多国产大流量电动执行机构在发展运行的过程中出现了一些问题，比如技术手段落后，技术精准度低以及可靠程度低等劣势。又因为其同定的运行速度导致整个执行机构安全性能低下，不能进行智能运转，通用性较差。所以我们必须能够设计出一种新型电动执行机构的设计方案。因为我们必须顺应行隋发展，所以必须跟上时代的步伐，积极利用科学技术进行转变，将计算机网络等新型技术投入生产发展，并且采用机电一体化形式，保证执行机构的稳定性和可靠性，从而满足生产发展的要求。

2电动执行机构的硬件设计及工作原理

电动执行机构的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服电机和位置传感器。

2.1控制系统各功能元件的选型与设计

2.1.1单片机

通常会选用803 1单片机进行信息信号处理，为系统进行信号设定，同时为三相PWM波发生器提供控制信号，处理相应紧急信号，也为电动执行机构提供信号，在执行相应控制信号和反馈。

2.1.2三相PWM波发生器

PWM波的产生通常分为数字和模拟两种方式。前者占用内存过大，而且还不能保证系统的精度;后者精度也过低，限制系统性能。而我们在保证系统正常运转的过程中，要保证系统的整体性以及丰富多样的功能，通常情况下会选用SA8282型号的三相PWM波发生器。

2.1.3智能逆变模块IPM

采用合适的智能逆变IPM模块能够满足执行机构对于可靠性的高要求。我们今天所说的机电一体化智能大流量电动执行机构是一种适合于小功率的三相异步电机，于是，我们所选取的相应设备必须符合要求，保证运转过程的安全。

2.1.4位置检测电路

作为执行机构的重要组成部分，位置检测电路能够为其提供准确的位置信息。但是要想保证其功能正常发挥，必须保证选择正确型号的位置传感器。相对于传统，老旧的电动执行机构中所采取的位置传感器而言，脉冲数字是传感器，更加安全高效，更符合执行机构的要求，精度高，限制情况少，更不存在温度方面的限制条件。

2.1.5通讯接口

因为计算机网络等科学技术的发展，电动机构运行更加通畅，但也要再选准合适的通讯接口为前提，我们通常会选用MAX232作为系统的串行通讯接口。

2.1.6检测电压、电流

涉及到电能，就必须及时检测电压和电流，以保证系统的正常运转和安全稳定的性能。由于该执行系统特殊的电流电压不能满足正常的需求，因此我们必须采用霍尔型电流互感器检测三相电流，以保证稳定性。

2.1.7液晶显示单元

液晶显示单元能够实现人机对话，相关操作人员可以通过菜单选择，对各种信号进行设置，测试和调整。现在，随着技术的不断创新和方式的不断改进，也可以将文字与图形二者相结合，这样能够呈现出更加明朗，更加直观的数据信息等相应信号。

2.2阀位及速度控制原理

采用双环控制方案，其中内环为速度环，外环为位置环。速度给定发生器的工作原理为：通过比较实际阀位与给定阀位，当二者不相等时，以恒定加速度加速，减速点根据当前速度、阀位值、阀位给定值的大小计算得来。

3关键技术问题的解决

3.1阀位的极限位置判断

阀位的极限位置是指全开和全关位置。我们可以发现在传统老式的执行机构中，阀位的检测是机械式限位开关的作用结果。但是机械式限位开关的精确度较低，可靠性较差，容易出现隐患。而我们今天所提倡的机电一体化的智能电动执行机构的阀位的极限位置则是通过检测位置信号的增量获得。

3.2阀门柔性开关

设置阀門柔性开关是为了保护阀门不会损伤或者出现卡死的现象。当执行机构内部算出准确的输出力矩，而输出力矩又超过了原本规定的输出力矩时，阀门会降低速度，保证柔性开关。这种方法安全高效，简单快捷，不需要繁琐的程序，能够及时进行检测和调试，保证阀门的安全开启或关闭。

3.3保证提供对电机的保护

电机作为执行系统的一个组成部分，需要进行保护，以保证整个运转的安全性。之所以要对电机进行保护，是因为必须防止电机因为温度过高而毁坏。温度传感器位于电机的内部，能够感知到电机温度，如果电机温度过高，温度传感器则会自动切断电源，以保证电机的完整以及执行系统的安全。

3.4准确定位

传统的电动执行机构的电机在切断电源后会因为惯性继续移动，阀门不会立刻停止，出现超程。而机电一体化的大流量电动执行机构则是根据目前所处位置和给定位置的距离差值以及运行速度进行运算，得到一个准确定位，及时停止，关闭阀门，降低超程。

4结束语

由此可见，机电一体化智能大流量电动执行机构是现代发展过程中的必然结果，一种新型的终端控制单元。通过微机液晶显示技术提供运转的各种信息数据，简单来说，这是一种集测量、决断、执行三种功能于一体的安全可靠又科学高效的执行机构。也可以说，是时代的进步促进了这种机电一体化智能大流量电动执行机构的产生与发展，反之，这种新型电动执行机构也为未来的研究发展提供了新方向，新理念和新思路，促进了社会的整体发展，推动了现代化进程。

参考文献

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