辛集市申科自动化仪表有限公司 支树龙
在自动化仪表行业，电动执行机构又被称为电动执行器，一般由减速机构、电动机、电气控制装置这三大部件组成。其中，电气控制装置在近10年中的发展变化最快，品种最多。国内外各著名执行器制造商都在积极不断地运用新技术、新材料、新工艺开发出顺应时代发展的各具特色的新产品，使世界各国工业生产过程自动化控制系统的控制品质得以巨大的提升。而且随着微电子、计算机、通信网络技术和机电一体化技术的迅速发展，电动执行机构中带有微处理器的智能电气控制装置，已形成执行器发展的总趋势，因此尽快了解国内外电动执行机构中电气控制装置的发展差异，对于更好地应用国外产品、进一步提升国产电动执行器的整体品质，非常必要。
以下是我们对接触比较多的几种国内外有关产品的粗浅体会，承蒙在座的各位专家和领导以及执行器专委会全体同仁的厚爱，得此机会向各位做以汇报，不当之处，敬请批评指导。
一、国外产品
1、英国罗托克智能型电动执行器
英国罗托克(ROTORK)公司的智能型电动执行器(IQ系列)的电气控制装置，具有如下特点：
①参数遥控设定功能。采用专用的红外线手操器来设置执行机构参数，实现了无需“开盖”就可以进行调拭技术，这在那些要求防爆的场所尤为重要；
②在线显示参数功能。该产品采用液晶显示技术，可准确显示阀门开、关状态和阀门正常开度参数；
③完善的自诊断及保护功能。通过测试电机电流，可在线诊断出伺服电机过载及电源的状态，能自动识别三相电源相位，系统故障时执行器可保持在当前位置或运行到预先设定的安全位置；
④采用了计算机技术。该产品将自动跟随控制技术设计为它的一项标准功能，执行器响应速度与实际要求偏差大小成比例，实现了“变速控制”，提高了执行器响应品质和控制精度；
⑤阀位信号传感器由过去的同轴双联精密电位器改变为使用无触点的霍尔传感器产生数字量阀位信号。使得控制精度和可靠性进一步提高。
2、德国的西门子(SIEMENS)
一九九七年进入国内市场的SIPOS 5系列电动执行机构。其结构简单、技术先进、性能可靠、可进行故障自诊断、智能化程度高。该产品的电气控制装置，具有如下特点：
①采用微处理器代替了机械行程限位装置和力矩传动装置等，大大提高了可靠性和使用寿命。
②一体化变频器代替了传统的交流接触器，既可改变电机转向，更可对电机进行精确控制。
③具有软启动和软关闭功能，能够以最大的力矩启动，而启动电流却永远小于电机的额定电流，并可以保证很高的定位精度；还可避免对被控对象的冲撞，减少磨损，延长被控对象的使用寿命，同时确保关闭到位。
④具有自动校正供电电源相序的功能。
⑤可自动显示执行机构的工作状态，并带故障自诊断功能，如：输入信号故障、反馈信号故障、供电电源故障、电位器故障、变频器温度、电机温度超过标准、阀门卡住、末端位置设定无效等。
3、ABB智能型电动执行器
该产品也具有恒转矩变频调速、能进行电子式速度和转矩设定、通过数字通讯或现场控制盘进行组态、采用高技术传感，调试简单、具有自诊断功能。该产品的如下特点与西门子SIPOS 5系列电动执行机构基本一致：
①利用检测电机转差率，作为输出负载的监控参数，代替传统的蝶形弹簧组件或其它压力传感器件，取消机械力矩调整装置及力矩开关，通过微处理器，使力矩保护值的大小根据现场工况的要求随意可调．
②采用霍尔传感器进行行程位置的电磁脉冲计数，取消传统的齿轮计数装置、电位器及限位开关，具有无接触无磨损，分辨率高寿命长、抗干扰能力强等特点，同时测量位移、速度、转向等参数，通过微处理器处理，可进行任意确定工作区间、改变一定转速等设定。
③采用变频控制技术，可方便的控制转速输出，达到控制要求，输出力矩不受频率、电压改变的影响。
④输出转速、过力矩保护双向独立可调，可使开阀、关阀速度不一致，以及变速定位，可使阀门寿命大大提高。
⑤手动优先，无论电动状态或静止，手轮都能可靠的合至手动位置进行手动操作。
4．法国的伯纳德
伯纳德电动执行器的电气控制装置采用模块化组合，种类繁多，可适应不同的应用场合。具有自动校相、掉相报警、电机过热保护、过力矩保护、就地操作开关、远程本地选择等等，用户可根据需要选择电压控制(10-250V交直流)和干触点控制(内部直流电压24V)，并可通过状态继电器(4个)和故障报警继电器(1个) 渎取阀门的状态和故障种类。该产品与其他相关产品比较具：有如下特点：
①行程开关
采用专利凸轮设计：一个大直径整体凸轮架上包括四个独立可调凸轮。仅用一把螺丝刀即可将凸轮定位于3600圆周上的360个位置中的任何一个。凸轮会自动锁在调定的位置上。锁定机构可避免锁紧螺钉时产生的振动。这种结构的优点：易于设定、防止震动、精确指示。凸轮转到全开／全关位置，压住相应微动开关，除行程限位外还外送一个接点反馈信号。
②扭矩开关
伯纳德的扭矩开关设计也是该公司的技术优势之以，它具有完全的可靠性、便利的调整、高精度的特点。为了避免磨损，扭矩的检测是在固定部件上完成的，测量是通过弹簧在行星轮系外齿圈上进行的，电机一停止，弹簧的压缩即被释放，从而卸去传动机构的负荷并给出一个短信号。如果需要一个保持命令则可选配一个机械或电磁继电器(记忆)。
二、国内产品
1、天津市自动化仪表七厂
天津市自动化仪表七厂生产的SD系列电动执行器为引进法国伯纳德公司技术生产，其位置定位器和位置发送器及行程力矩开关均具有较高的准确度和灵敏度。该产品的特点如下：
①定位器GAMX-D采用模拟电子式比较放大回路，并与行程开关、力矩限制开关、位置传感器及电动机构成一个整体，安装于执行器本体。该定位器既可输入模拟量信号，又可输入开关量信号，通过编码器设定不同的输入信号；
②电动机采用特种电机，具有高启动力矩倍数，低启动电流和较小的转动惯量，因而有良好的伺服特性，在电机定子内部装有热敏开关用于电机过热保护，当电机在运行中出现异常过热时，该保护开关自动断开，当电机冷却后，开关自动恢复接通；
③位置发送器由位置传感器和电流变送器TAM构成，采用高精度、长寿命的导电塑料电位器，线性精度0．2％，寿命可达54万次，阻值随执行机构输出旋转而变化，作为位置反馈信号。
④位置定位器接受调节单元或控制系统发出的弱电信号，并与位置反馈信号综合比较后进行放大输出。
2、上海自动化仪表十一厂
上海自动化仪表十一厂l992年引进英国罗托克(ROTORK)有限公司技术制造的“M”和“A”系列电动执行器，除具有国内其他厂家相关产品的功能外，还增加了微电脑、红外线遥控等技术，进一步提高了电动执行器运行的可靠性和精确度，方便了现场调试，克服了以往电动执行器的机械卡涩、电器元件性能差且易老化、调整不灵敏和精度低等缺点。
上海自动化仪表十一厂开发的最新一代数字电路IKZL智能型电动执行器，它采用现代高效单片MCU和外围芯片组成控制单元，接收统一标准直流信号，经过运算处理后，最终驱动交流电机输出与之相对应的直线位移。该产品具有如下特点；
①以单相交流220V电源为动力；
②采用高性能导电塑料电位器为位置传感器，精确度高、寿命长；
③用永磁式交流同步电机作驱动电机，短时间超负荷情况下不会损坏；
④内置记忆芯片于控制部件，在输入电压低于额定电压前的瞬间，自动记下现场数据，当输入电压恢复正常后，能保证系统继续工作：
⑤备有标准RS一485通信口。
⑥除自动跟踪输入信号实现阀门的开度操作外，也可在现场以手动操作按键方式电动改变阀门开度；
⑦当执行机构控制电路中MCU发出开或关的命令后，执行机构在6s内不动作，将被判定为电机堵转，同时显示器出现闪烁，并停止发出开或关命令，执行机构将停止运行。直到仪表被复位后，才可再次投入使用。
3、重庆川仪十厂
重庆川仪十厂由德国H&B公司(现属ABB集团)引进并推出的MOET00系列、MME800系列电动执行机构，采用三相电机变频驱动和智能化监控、数字检测技术，其运行速度和力矩可在线或离线宽范围设定，标准化程度高。具有功能强大，使用简单和维护量小的特点，其主要特点如下：①全方位微处理器现代控制技术，组态灵活，功能强大；位移、力矩、速度等电子化监控、诊断、报警功能齐备，正常工作参数值为报警保护值的一半；电子参数调控型代替原机械额定值型，大大提高执行机构的可靠性、可控性和寿命；
②电子化、数字化霍尔传感器检测，精确度高、可靠性高、稳定性好、抗干扰能力强；复合传感，位移、速度和转向由同一传感器检测；
③组态方法有本机控制、遥控或系统在线3种方式，简化了调试和设置操作；
④电机速度、负载变频控制，不受电源电压波动影响，同一产品应用面宽，备品少；
⑤输入、输出方式组态灵活，数字量、脉冲量、模拟量和现场总线方式根据需要选配，具有广泛的适用性；
三、电动执行器中的控制装置在使用中的问题
除了以上描述的产品外，国外的如德国欧玛(auma)、韩国(HQ)以及美国的利密托克(Limitorque)等产品，国内的如扬修、奥托克、瑞基等产品的电气控制装置也具有很多先进的技术和特点，都具有可靠性高、定位精确，输出力矩大，适应能力强的优点和良好的机械、电机调节特性，有些还采用了更加先进的通讯接口与PC 或DCS连接，采用了Hart或Profibus通讯协议，都可以接受模拟量或开关量信号控制，用户通过控制面板或者红外线遥控器即可进行参数调整、功能设置、执行器动作设定、远程监控等组态。
这些产品在军工、电力、石化、冶金、建材、坏保等高端领域的自动化程度较高的生产线上，有着非常重要的作用；而普通电动执行机构如DKJ、DKZ等系列产品，目前在国内外低端领域的使用数量仍然很大。这些产品安全可靠地运行以及相关产品配件、维护等及时周到的服务，对于每个具体控制系统的影响都是非常重要的，在实际使用过程中，特别是在高端领域的自动化程度较高的生产线上普遍具有以下特点：
①用户尽管进行了合理而且非常谨慎的设计选型，但是客观上，绝对不出现任何使用问题的产品几乎不存在。
②部分用户设计选型不太合理，有些系统根本不需要的功能或者参数闲置，设备出现问题后又急于很快地以最低的成本解决。
③有些智能化或者多功能的执行机构电气控制装置产品，由于产品本身问题或者现场操作工的原因，对于现场不需要的功能或者参数处理的不恰当，影响了对现场问题的判断和处理。
④在高端领域使用的电动执行机构的电气控制装置备品备件价格，特别是国外产品的备件非常昂贵，并且供货周期很长。
⑤现场原来使用的普通产品例如DKJ、DKZ系列产品，由于系统需要升级或者生产过程工艺的改变，需要对使用的电动执行机构电气控制装置进行更换或者改造。
⑥用户越来越注重产品的实用性、可靠性和产品价格。
四、解决电动执行器中的控制装置在使用中的问题
用户在设计选型和现场应用过程中，全面认真地了解有关产品的性能、熟练地掌握使用方法很有必要；同样，全面认真地结合实际应用情况、尽可能地方便使用者的理念，对产品设计制造过程也具有很重要的意义。
辛集市中科自动化仪表有限公司，多年来在电动执行器专业各有关单位、业内各位专家和有关科研院所、院校以及政府职能部门的帮助和支持下，从事各类电动执行机构中电气控制装置的生产制造和现场服务，积累了一定的经验，在一定程度上，解决了电动执行器中控制装置的问题。
①RK一0 1电动执行机构控制器
该产品是专门为英国ROTORK早期的IQ系列电动执行机构配套生产的一种智能型控制板。产品在设计过程中，汇集了国内外众多专家的现场经验，保留了适合我国现场情况的相关功能。采用了仪表专用微处理器CPU。所有的参数设置、功能方式选择、模拟量输入、输出的准确度标定，均通过与之配套外附编程器实现。编程完毕后，编程器可拆除。使现场按装调试既快捷又简便。该控制板的长乘宽面积及按装孔位、接线插座位置，基本上与原来的ROTORK电动执行机构中的控制板是一致的，并且将原来的放大板和反馈板的常用功能，均合成在RK—Ol控制器一块板中。故RK一01控制器可直接替换原来的比例放大板和反馈板，现场改造时不需要曾加任何连线和焊点。增加的抗拒各种工业干扰信号、过力矩保护、任意中途限位等功能均通过软件的方式实现。由于采用CPU智能化控制，减少了分离元件的设置，降低了由于分离元件参数的离散性变化带来的故障率，从而提高了可靠性。该产品是河北省电力公司2002年的科技攻关项目，并且荣获河北省电力公司科技进步二等奖。
②ZDW—Ol系列智能定位器模块
该产品是采用仪表专用超人规模集成电路开发设计的一种新型智能化控制模块，将国内外智能型执行器控制装置中所具备的伺服放大、位置信号发送、断信号保护、力矩保护、任意限位、电源故障保护、自动标定、自动诊断和校正等功能集中在一个83×53 X 59(姗)的模块中。模块的现场调试、灵敏度设定、功能参数等设定，均通过模块上面的三个按键来实现。该模块还具有USB通讯接口，连接它，可以远程操作总线上所有使用该类模块的执行器，进行调用现场参数或者进行功能参数的设定、修改。该产品为石家庄市2003年科学技术研究与发展指令性计划重大重点科研课题，是由河北省科研经费和技术创新资金资助的科研项目，荣获科技进步二等奖。
该系列产品在替换和改造国内外智能型电动执行机构的电气控制装置(例如：伯纳德、罗托克、奥马、西门子、奥地利、利密托克等)、在普通电动执行机构(例如DKJ、DKZ等)升级换代等技术改造工程项目中，取得了较好的业绩。在河北的西柏坡发电厂、石家庄热电厂、邯郸热电厂、马头发电总厂、邢台发电厂、衡丰发电厂、微水发电厂、保定热电厂、一五零发电厂，云南的宣威发电厂和山西、山东、辽宁、江苏等地的火力发电厂都有很好的应用效果。在天津、西安、．大连等地的电动执行器制造厂家有批量的使用。
③ZDW一058型智能定位器控制装置该产品是由电流传感器、智能位置定位器模块等组成的一套智能化控制装置。
它广泛应用于电厂、石化冶金、轻纺制药等工业生产过程自动控制系统中，用来控制电动阀门的开启和关闭，并且能够自动识别和处理阀门或电机发生的故障等异常情况。解决了目前各类电动阀门存在的过力矩保护、限位开关不易调整，以及调整好后经过一段时间运行又出现的开展或关闭位置不理想，出现漏流、漏气现象，甚至发生撞坏减速机构或阀门甚至烧毁电机的严重问题，减轻了现场运行人员的劳动强度，保证了电动阀门能够根据系统的指令及时、稳定、可靠地工作。该控制装置安装调试非常简单，即可以直接按装在电动阀门的内部，也可以按装在MCC柜或电动阀门的配电柜、配电箱中。可通过随机附带的编程器直观地了解电机运行电流、设置运行参数等信息。不仅适用于电动阀门整机制造企业用来升级换代产品，而且适用于对现场运行的电动阀门很方便地进行技术改造。
该产品是辛集市申科自动化仪表有限公司与华电石家庄热电厂合作开发成功的，是华电石家庄热电厂2005年的科研项目，并获得河北华电集团的表彰和科研经费的资助。
从辛集市申科自动化仪表有限公司的有关产品和其对现场产品的改造过程，特别是从近几年上海自仪十一厂、天津市自动化仪表七厂、天津仪表四厂、川仪执行器记录仪表分公司、吴忠仪表、上海澳托克数字仪器有限公司、鞍山自控等国内电动执行器、电动阀门专业制造企业，不断开发出具有国际先进水平新产品的业绩，我们看到了国内外产品的差距正在逐步缩短；从国内外对该类产品的需求来看，电动执行机构正朝着：机电一体化结构，智能化、数字化控制，非接触式调试，带通信技术功能，符合现场总线的方向发展，这类产品的成功研究与应用必将给智能电动执行器带来广阔的市场发展前景。
