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2018-04-01

[摘 要]随着我国装备制造业的高速发展抄孔,传统机械装置和简单的模拟电子技术结合控制的阀门控制器已不能满足工业自动化要求安算。为了提高阀门控制器的智能程度乾膝温,需要研究一款智能化阀门电动控制器晨寐。控制器需具有良好的人机界面罗,方便现场人员操作敖氖,智能地提示阀门故障情况;支持现场总线技术赐,方便现场人员排除故障和远程故障诊断心挛,控制器稳定可靠裤暮,这样可以缩小与国外阀门控制器生产厂商的差距百阔汹。全文首先介绍阀门电动控制器的发展趋势熄,并阐述了其驱动电机无刷直流电机的工作机理菊豢。  
  一鹊、阀门电动装置概述 
  装备制造业是我国工业经济重要的支柱产业渺琉,其中阀门电动控制器作为机械行业控制阀门关闭的器件皇臂别,在化工生产趁磨,开采石油翠猾、金属冶炼奇、能源发电嗓、煤矿生产等行业琶蹄刨,可以起到很重要的作用[1]林褂。随着我国经济和工业自动化的快速发展翁攀,阀门产业的发展程度十分重要退粒,工业领域对于阀门的需求量很大擎惊。质量稳定虾派眷、寿命长剃骇屯、免维护痕僧胸、科技含量高这些技术指标成为是阀门行业的发展趋势祥。 
  当前虾篓涡,我国生产的阀门主要还是采用机械装置和简单的模拟电子技术结合控制的产品偶弥,阀门控制器的技术含量比较低粮矛。随着现代工业化进程的快速发展完回佩,智能诊断技术瓶、自动控制技术揣房、电力电子技术筷被、通信技术等技术已经高度融合尘,所以对阀门设备需要提高智能化程度来满足工业自动化的要求共苛喇。阀门电动控制器作为阀门的重要组成部件之一楔,如何改善阀门工作特性委、提高阀门开度控制精度胜、灵活调节阀门开关时间崔狮、智能诊断阀门故障情况以及增加阀门远程控制方式[3]龟,成为了阀门行业研究的重点对象惮钮。因此镜,作为控制阀门电动控制器的控制器研究显得尤为重要胎。 
  阀门在工业控制领域使用很广泛坏仟缓,在工业生产中的作用十分重要扇软奈。伴随着工业自动化水平逐步提高旦,电动阀门由于供电方式简单和现场维护方便等优点郎,已经逐步取代了传统的以液压和气动为驱动方式的阀门庞短,在工业控制领域使用广泛孤渭。特别是智能化电动阀门的出现窃,以其故障保护方式多样部纫、控制精度高单宦不、可靠程度高潘沙鞭、体积小等优点受到工业现场客户的喜爱萄锣。 
  二廷、阀门电动控制器的发展现状与趋势 
  随着电力电子技术随诞、现场总线技术和电机控制理论技术的发展浅,使得阀门电动控制器的综合性能指标不断提高巧别,可以满足工业控制领域质量可靠特坪、故障智能诊断就透,远程控制等要求酬诧,所以智能阀门电动控制器使用十分广泛捅。针对阀门电动控制器的关键部件-电动控制器辈椭味,全世界都进行了大量的研究开发工作哥虎。在90年代初期熟排,很多欧美发达国家的工业控制巨头都开发了阀门电动控制器的新产品入墓狈,它们能够满足不同工业场合的使用需求撤歪迷,这些产品功能完善呻济拦,操作使用简单蹋,性能稳定碑,支持多种控制方式托烫挤,他们都符合阀门电动控制器国际通用标准蹿林,综合性能强大煤密搽。生产阀门电动控制器的厂家众多垫蓬崩,其中国际上著名的有美国米勒(MILLER)既圃、德国西门子(SIEMENS)爸撅、ZMG想号,美国的BAILEY袖司,英国的罗托克(ROTORK)遁扩康,日本的富士戒侥、安川等公司]肩凭。罗托克(ROTORK)公司的IQ系列智能阀门装置的主要特点是免开盖维护蚕拓,可以通过红外遥控设置阀门参数孰冈釜,液晶显示参数直观明了欣,外壳防护等级可以达到IP68筹,兼容IrDA标准弦,能够支持计算机远程分析和诊断阀门状态丰,阀门控制技术先进滤,支持多种现场总线通讯协议接。其他主要代表产品有虫鳖瘦:西门子(SIEMENS)公司的SIPOS5系列阀门电动控制器娩缅截,它采用简单模块化设计的思路露,实现电机使用最优控制能使电机控制精度高竟,利用先进的技术对电机有全面的保护翻、支持多种总线通信协议;此外赤签侣,还有像ABB公司的ONTRAC智能型电动阀门装置熊,定位精确矮探乖,可靠性高钙,支持MODBUS和HART协议别,可以接收模拟量或开关量信号控制阀门开关偷,有良好的机械和电机特性涝。 
  国内的阀门电动控制器的研究起步比较晚锚渴妓,刚开始发展主要是通过模仿国外先进产品绘,但有些核心技术还未掌握弯扛毛。但我国已经有一些科研院所开始研发阀门电动控制器糖,上海工业自动化仪表研究所研制出了新型智能阀门电动控制器毙,控制精度也较高腥,维护简单沛埠,智能化程度高酬技,支持多种现场总线通讯协议剔,但装置的外壳防护等级不高姐脓位,阀门的保护方式没有国外同类产品强大阿间。经过一段时间的发展寄膘,国内的阀门电动控制器产品与国外的差距在逐步缩小信酥。 
  由上面可以得出胁惯雀,阀门电动控制器的发展趋势主要如下所示敞翻写: 
  1.控制器通过红外遥控器设定免开盖调试 
  传统的阀门电动控制器支持遥控设置参数功能且项,修改阀门扭矩保护值不用开盖调节电路元件调节扭矩保护值劣,也不需要像传统的阀门通过机械装置改变扭矩保护值和设定阀门全开位置和全关位置粪,通过红外遥控器可以方便快速地标定阀门完全打开和完全关闭位置类,设置阀门电动控制器的扭矩保护值和通讯地址汝鳖梗,这样减小了现场工程人员的调试工作量卿,提高了工程人员的工作效率姜惧外。 
  2.控制器智能化程度高 
  首先阀门电动控制器通过液晶显示屏或者数码管等信息显示窗口璃烷,可以将阀门的各种状态信息传达给现场控制人员惹,当阀门发生故障时可通过信息显示窗口快速显示故障貌嗡,现场控制人员根据故障提示快速解决问题烫丢,这样减少了现场维修诊断时间扳叮豢、能够快速恢复正常生产磊害钦。其次丢画,阀门电动控制器具有多种保护功能柒,例如斡剧,阀门的齿轮箱经常会因为扭矩保护功能不及时而损坏涎,而智能阀门电动控制器可以实时检测阀门扭矩值饺,当扭矩值异常及时提供保护废雀。另外阀门电动控制器还具有强大的故障自诊断功能梆某醒,在阀门运行的每一阶段实时检测阀门故障庞硼,有故障时及时提示工作人员镶,便于工作人员及时解决处理铂携俗,如果不能解决荡舷革,阀门电动控制器还具有远程诊断功能狡,可以通过智能网络将故障信息上传给控制器生产厂家祟,方便生产厂商的专家及时分析解决馆硷,这样也提高了问题解决的效率书句厂,减小了阀门生产厂商后期维护的成本倪。 
  3.支持现场总线控制 
  智能阀门电动控制器可通过工业现场总线技术与上位机相连劣亩,支持阀门远程控制李茂晦,这样工作人员可以远程通过计算机对阀门的状态信息进行监控钡苦,修改阀门的开度躺膳戒,阀门的控制方式以及阀门控制器的通信地址餐溯。由此可见何瘸腐,智能阀门电动控制器的应用前景广阔夹,现场总线控制也符合电动阀门控制装置智能化和网络化的發展趋势颊然。

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