機電一體化智能大流量電動執行機構

王博

摘要：現代化進程不斷加快，現代化生產過程不斷改進，其中執行機構發揮著重要作用，因此必須要對執行機構進行改革創新，發揮其應有的優勢。對此，我們展開討論和分析，探究電動執行機構的硬件設計及工作原理，明確整個系統的工作原理和閥位及速度控制原理，再根據具體情況進行分析，提出該執行機構應該解決的關鍵性技術問題。從而實現機電一體化智能電動執行機構順利運作。旨在發揮其運作高效、保護完善以及能夠和計算機保持通訊暢通的優勢和特點，保證整個機構的穩定性。

關鍵詞：機電一體化;智能;電動執行機構;大流量

1引言

目前，我國很多國產大流量電動執行機構在發展運行的過程中出現了一些問題，比如技術手段落后，技術精準度低以及可靠程度低等劣勢。又因為其同定的運行速度導致整個執行機構安全性能低下，不能進行智能運轉，通用性較差。所以我們必須能夠設計出一種新型電動執行機構的設計方案。因為我們必須順應行隋發展，所以必須跟上時代的步伐，積極利用科學技術進行轉變，將計算機網絡等新型技術投入生產發展，并且采用機電一體化形式，保證執行機構的穩定性和可靠性，從而滿足生產發展的要求。

2電動執行機構的硬件設計及工作原理

電動執行機構的控制部分主要由單片機、PWM波發生器、IPM逆變器、A/D、D/A轉換模塊、整流模塊、輸入輸出通道、故障檢測和報警電路等組成。執行驅動部分主要包括三相伺服電機和位置傳感器。

2.1控制系統各功能元件的選型與設計

2.1.1單片機

通常會選用803 1單片機進行信息信號處理，為系統進行信號設定，同時為三相PWM波發生器提供控制信號，處理相應緊急信號，也為電動執行機構提供信號，在執行相應控制信號和反饋。

2.1.2三相PWM波發生器

PWM波的產生通常分為數字和模擬兩種方式。前者占用內存過大，而且還不能保證系統的精度;后者精度也過低，限制系統性能。而我們在保證系統正常運轉的過程中，要保證系統的整體性以及豐富多樣的功能，通常情況下會選用SA8282型號的三相PWM波發生器。

2.1.3智能逆變模塊IPM

采用合適的智能逆變IPM模塊能夠滿足執行機構對于可靠性的高要求。我們今天所說的機電一體化智能大流量電動執行機構是一種適合于小功率的三相異步電機，于是，我們所選取的相應設備必須符合要求，保證運轉過程的安全。

2.1.4位置檢測電路

作為執行機構的重要組成部分，位置檢測電路能夠為其提供準確的位置信息。但是要想保證其功能正常發揮，必須保證選擇正確型號的位置傳感器。相對于傳統，老舊的電動執行機構中所采取的位置傳感器而言，脈沖數字是傳感器，更加安全高效，更符合執行機構的要求，精度高，限制情況少，更不存在溫度方面的限制條件。

2.1.5通訊接口

因為計算機網絡等科學技術的發展，電動機構運行更加通暢，但也要再選準合適的通訊接口為前提，我們通常會選用MAX232作為系統的串行通訊接口。

2.1.6檢測電壓、電流

涉及到電能，就必須及時檢測電壓和電流，以保證系統的正常運轉和安全穩定的性能。由于該執行系統特殊的電流電壓不能滿足正常的需求，因此我們必須采用霍爾型電流互感器檢測三相電流，以保證穩定性。

2.1.7液晶顯示單元

液晶顯示單元能夠實現人機對話，相關操作人員可以通過菜單選擇，對各種信號進行設置，測試和調整?，F在，隨著技術的不斷創新和方式的不斷改進，也可以將文字與圖形二者相結合，這樣能夠呈現出更加明朗，更加直觀的數據信息等相應信號。

2.2閥位及速度控制原理

采用雙環控制方案，其中內環為速度環，外環為位置環。速度給定發生器的工作原理為：通過比較實際閥位與給定閥位，當二者不相等時，以恒定加速度加速，減速點根據當前速度、閥位值、閥位給定值的大小計算得來。

3關鍵技術問題的解決

3.1閥位的極限位置判斷

閥位的極限位置是指全開和全關位置。我們可以發現在傳統老式的執行機構中，閥位的檢測是機械式限位開關的作用結果。但是機械式限位開關的精確度較低，可靠性較差，容易出現隱患。而我們今天所提倡的機電一體化的智能電動執行機構的閥位的極限位置則是通過檢測位置信號的增量獲得。

3.2閥門柔性開關

設置閥門柔性開關是為了保護閥門不會損傷或者出現卡死的現象。當執行機構內部算出準確的輸出力矩，而輸出力矩又超過了原本規定的輸出力矩時，閥門會降低速度，保證柔性開關。這種方法安全高效，簡單快捷，不需要繁瑣的程序，能夠及時進行檢測和調試，保證閥門的安全開啟或關閉。

3.3保證提供對電機的保護

電機作為執行系統的一個組成部分，需要進行保護，以保證整個運轉的安全性。之所以要對電機進行保護，是因為必須防止電機因為溫度過高而毀壞。溫度傳感器位于電機的內部，能夠感知到電機溫度，如果電機溫度過高，溫度傳感器則會自動切斷電源，以保證電機的完整以及執行系統的安全。

3.4準確定位

傳統的電動執行機構的電機在切斷電源后會因為慣性繼續移動，閥門不會立刻停止，出現超程。而機電一體化的大流量電動執行機構則是根據目前所處位置和給定位置的距離差值以及運行速度進行運算，得到一個準確定位，及時停止，關閉閥門，降低超程。

4結束語

由此可見，機電一體化智能大流量電動執行機構是現代發展過程中的必然結果，一種新型的終端控制單元。通過微機液晶顯示技術提供運轉的各種信息數據，簡單來說，這是一種集測量、決斷、執行三種功能于一體的安全可靠又科學高效的執行機構。也可以說，是時代的進步促進了這種機電一體化智能大流量電動執行機構的產生與發展，反之，這種新型電動執行機構也為未來的研究發展提供了新方向，新理念和新思路，促進了社會的整體發展，推動了現代化進程。

參考文獻

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