法國Bernard伯納德智能型電動執(zhí)行器
1.1 什么是智能型電動執(zhí)行器

智能型電動執(zhí)行器至少應(yīng)滿足如下三個條件：一是主控制器應(yīng)由微電腦芯片擔(dān)任：二是可實(shí)現(xiàn)非侵入式調(diào)試．也就是在現(xiàn)場進(jìn)行調(diào)試時，可完全通過外部控制裝置(鍵盤、旋鈕、遙控器、筆記本電腦等)對執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定，不用打開機(jī)箱，不用使用機(jī)械裝置；三是有一定的智能功能，這點(diǎn)由于各個廠家執(zhí)行器采用的控制原理不盡相同，實(shí)現(xiàn)的功能也不完全一致。

1.2 伯納德智能型電動執(zhí)行器的特點(diǎn)

      法國伯納德公司是世界著名的生產(chǎn)閥門電動執(zhí)行器的專業(yè)公司之一，始建于1936年，總部位于法國巴黎。該公司年生產(chǎn)35000多臺套電動執(zhí)行器，廣泛應(yīng)用于各行各業(yè)．包括電力、鋼鐵、煉油、天然氣、水處理、燃?xì)�、熱力、造船、汽車、鋁加工、化工等。伯納德公司在其經(jīng)典的執(zhí)行器機(jī)械結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上開發(fā)了智能型電動執(zhí)行器，經(jīng)過多年的改進(jìn)提高，形成了自己獨(dú)特的技術(shù)風(fēng)格和特點(diǎn)。

* 機(jī)械式力矩測量裝置

      采用行星齒輪傳動裝置測量執(zhí)行器的負(fù)載力矩是目前大多數(shù)傳統(tǒng)執(zhí)行器采用的方法，其特點(diǎn)是測量精度高，穩(wěn)定可靠。伯納德智能型電動執(zhí)行器依然沿用了這種方法。所不同的是采用光電絕對編碼器，輔以杠桿放大機(jī)構(gòu)，將力矩的精確數(shù)值傳送給CPU進(jìn)行處理，實(shí)現(xiàn)了高精度力矩參數(shù)采集。

*光電絕對編碼器

      光電絕對編碼器是伯納德自行開發(fā)的用于執(zhí)行器位置、力矩等測量的傳感器。具有結(jié)構(gòu)簡單、性能穩(wěn)定、采集精度高、分辨率高等特點(diǎn)，由于不需要任何電池來保存原點(diǎn)或數(shù)據(jù)，大大地提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性，降低了故障率，節(jié)約了成本。

*先進(jìn)的手輪自動離合系統(tǒng)

      伯納德智能型電動執(zhí)行器在機(jī)械結(jié)構(gòu)上采用了一種先進(jìn)的單向傳動設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了手輪驅(qū)動和電機(jī)驅(qū)動的自動切換，傳動效率高、使用方便。用戶在電機(jī)停轉(zhuǎn)的情況下可直接轉(zhuǎn)動手輪，實(shí)現(xiàn)人工驅(qū)動閥門的開閉。自動離合系統(tǒng)設(shè)計(jì)的原則是電動優(yōu)先。

*采用PDA或筆記本電腦進(jìn)行參數(shù)設(shè)定

      伯納德智能型電動執(zhí)行器使用隨機(jī)配置的操作面板，通過簡單的菜單操作，就可以實(shí)現(xiàn)對執(zhí)行器的參數(shù)沒定。同時，作為選件向用戶提供專用手持式控制器（PDA）,以紅外方式和執(zhí)行器通訊，極大的方便了用戶調(diào)試或工程師維護(hù)。當(dāng)然，我們還提供筆記本專用的紅外通訊組件,用戶可以用自己的筆記本電腦對執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定。無論是PDA還是筆記本電腦,用戶不但可以調(diào)整設(shè)定執(zhí)行器的參數(shù)。還可以將執(zhí)行器的力矩等參數(shù)，以圖表形式顯示出來。用于進(jìn)行閥門工況分析或處理機(jī)械故障等。

二、智能型電動執(zhí)行器控制系統(tǒng)的主要性能
2.1 光電絕對編碼器

* 高精度、高可靠性

伯納德智能型電動執(zhí)行器采用的是伯納德自行開發(fā)的光電絕對編碼器。由于將機(jī)械測量和電腦數(shù)據(jù)處理有機(jī)的結(jié)合在一起。數(shù)據(jù)穩(wěn)定性好、精度高，測量面無接觸，使用壽命長。

 

      光電絕對編碼器無需電池保存設(shè)定原點(diǎn)或數(shù)據(jù)，大大提高了系統(tǒng)的可靠性。方便了用戶，節(jié)約了成本。

* 位置測量光電絕對編碼器

      位置測量用光電絕對編碼器結(jié)構(gòu)如示意圖，三個編碼盤安裝在執(zhí)行器的主輸出軸上，最大編碼圈數(shù)914圈，編碼位數(shù)為15位。

* 力矩測量光電絕對編碼器

      力矩測量用光電絕對編碼器結(jié)構(gòu)如示意圖，編碼板和力矩測量彈簧相連。直接反映出彈簧的位移量，由電腦計(jì)算出實(shí)際力矩。力矩值的測量為動態(tài)測量，出廠時按用戶要求設(shè)定最大力矩限位值。編碼器的位數(shù)為5位。

2.2 中央微處理器

* 可編程微處理器

      可編程微處理器的應(yīng)用使得操作和控制更加方便準(zhǔn)確，確保了閥門和執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)，如閥位、力矩、故障狀態(tài)等始終在用戶的監(jiān)控之下。在進(jìn)行維護(hù)時，用戶也可獲得各種變化了的參數(shù)，用以判斷故障點(diǎn)。

* 巨大的存儲容量

      大容量的EEPROM存儲器，可保證所有參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集等的使用，還可記錄最近一次全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護(hù)閥門時參考。

      該存儲器無需后備電池保存數(shù)據(jù)。

2.3 控制系統(tǒng)的輸人輸出

* 多種通信方式

      智能型電動執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制和普通執(zhí)行器兼容，可通過多線連接、現(xiàn)場總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與中央控制室連接，同時還可以通過執(zhí)行器上的控制面板進(jìn)行本地操作，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執(zhí)行器。

2.2 中央微處理器

* 可編程微處理器

      可編程微處理器的應(yīng)用使得操作和控制更加方便準(zhǔn)確，確保了閥門和執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)，如閥位、力矩、故障狀態(tài)等始終在用戶的監(jiān)控之下。在進(jìn)行維護(hù)時，用戶也可獲得各種變化了的參數(shù)，用以判斷故障點(diǎn)。

* 巨大的存儲容量

      大容量的EEPROM存儲器，可保證所有參數(shù)設(shè)定、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)采集等的使用，還可記錄最近一次全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護(hù)閥門時參考。

      該存儲器無需后備電池保存數(shù)據(jù)。

2.3 控制系統(tǒng)的輸人輸出

* 多種通信方式

      智能型電動執(zhí)行器的遠(yuǎn)程控制和普通執(zhí)行器兼容，可通過多線連接、現(xiàn)場總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與中央控制室連接，同時還可以通過執(zhí)行器上的控制面板進(jìn)行本地操作，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執(zhí)行器。
* 執(zhí)行器狀態(tài)輸出（遠(yuǎn)程信號指示）

      智能型執(zhí)行器有4個雙穩(wěn)態(tài)繼電器，用來指示執(zhí)行器的狀態(tài)．可通過編程方式，在23種選項(xiàng)中設(shè)定。在隨機(jī)附帶的繼電器組不能滿足要求時．可再增加一個繼電器組(3個單穩(wěn)態(tài)繼電器，選件)。

      注：掉電釋放型繼電器無需后備電池。

* 故障指示繼電器

      故障指示繼電器是上電型繼電器，在發(fā)生故障或是斷電的情況下，繼電器釋放指示有故障存在。標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下有5種故障狀態(tài)可供選擇，可通過編程設(shè)定。

* 多種語言字符顯示窗

      智能型電動執(zhí)行器帶有可顯示多種語言的字符顯示窗．可精確顯示閥門和控制系統(tǒng)的狀志，如閥門位置（0%為全關(guān)、100%為全開）、力矩值（最大力矩值的百分比）、報(bào)警信號和設(shè)定診斷菜單等等。用戶可以自行選定熟悉的語言。

* 本地狀態(tài)指示

      通過液晶顯示窗，用戶在現(xiàn)場可觀察到執(zhí)行器的工作狀態(tài)，如閥門開度、力矩百分比、報(bào)警指示等，同時還有兩個發(fā)光二極管，紅燈閃爍時，表示閥門正在關(guān)閉，綠燈閃爍時表示閥門正在開啟。

* 非接觸式旋鈕

      智能型電動執(zhí)行器配有磁性非接觸式旋鈕，通過該旋鈕用戶可進(jìn)行各種現(xiàn)場操作，如開關(guān)閥門、設(shè)定參數(shù)、讀出數(shù)據(jù)等等，由于是非接舳式，可保證執(zhí)行器實(shí)現(xiàn)各種防護(hù)功能。

* 本地控制

      紅色旋鈕的每個可設(shè)定位置部有鎖定卡口，用戶可以自行加鎖，以防誤操作。這些可設(shè)定的位置包括遠(yuǎn)程、本地和STOP，當(dāng)旋鈕置于STOP時禁止一切對執(zhí)行器的操作。

* 不用工具不用打開機(jī)箱就可進(jìn)行參數(shù)設(shè)定和診斷

      即使是在易燃易爆的環(huán)境下，不用任何工具，不用打開機(jī)箱，通過本地旋鈕和液晶視窗就可對執(zhí)行器進(jìn)行設(shè)定。

* 自動設(shè)定

      執(zhí)行器在出廠時按照用戶的訂貨要求進(jìn)行了校對和設(shè)定，用戶收到產(chǎn)品后原則上只要對全開和全關(guān)的位置進(jìn)行精確設(shè)定即可。有些應(yīng)用場合，如閘板閥，智能型執(zhí)行器可自動設(shè)定全開和全關(guān)的位置，甚至可根據(jù)測定的慣性優(yōu)化最終的設(shè)定結(jié)果。

* 紅外通訊

      標(biāo)準(zhǔn)智能型執(zhí)行器配有紅外通訊接口，可直接與手持式控制器（PDA）通訊，也可通過紅外組件與安裝了INTELLISOFT軟件的筆記本電腦通訊。如果許多執(zhí)行器的參數(shù)相同，在設(shè)定完一臺執(zhí)行器后，只要用手持式控制器或筆記本電腦將數(shù)據(jù)下載到其他執(zhí)行器中即可，省時省力，非常方便。

* 延時功能（變速功能）

      為防止諸如水錘現(xiàn)象發(fā)生．可適當(dāng)延長執(zhí)行器的運(yùn)行時間(降低執(zhí)行器操作速度)。用戶可對執(zhí)行器的運(yùn)行時間和停止時司進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)所需的控制速度。

* 動作記錄

      為方便用戶檢修和判斷故障，智能型電動執(zhí)行器可以自動記錄出廠后的總運(yùn)行時間，或某一區(qū)段的運(yùn)行時間。也可記錄出廠后的起動次數(shù)，或過去12小時內(nèi)的啟動次數(shù)。如果用手輪操作閥門，執(zhí)行器也能正確反映出來。智能型執(zhí)行器始終監(jiān)視操作閥門肘的力矩大�。�并記錄最后一次閥門全行程的力矩曲線。

* 報(bào)警

      智能控制系統(tǒng)時刻監(jiān)視執(zhí)行器各項(xiàng)功能和閥門的工作狀態(tài)，有19種報(bào)警狀態(tài)可供本地查詢或通過現(xiàn)場總線(選件)傳送到中央控制室。出現(xiàn)報(bào)警狀態(tài)時，本地液晶顯示屏上有一個小黑框不斷閃爍，用戶可通過菜單查詢是何種報(bào)警狀態(tài)。通常情況下，即使有報(bào)警出現(xiàn)，執(zhí)行器也可以正常操作(影響執(zhí)行器功能的報(bào)警除外)，如‘起動過于頻繁’。報(bào)警狀態(tài)消失后，小黑框自動關(guān)閉。

* 相序監(jiān)控

      在三相供電時，用戶無需注意接入執(zhí)行器的電源相序，相序自動監(jiān)控和校正系統(tǒng)可保證不論如何接線，執(zhí)行器始終保持正確的運(yùn)行方向。如果出現(xiàn)缺相，執(zhí)行器會立即停止運(yùn)行，井給出報(bào)警信號。

* 容錯功能

      智能型電動執(zhí)行器可以設(shè)定為受ESD控制或不受ESD控制，通過修改一些選項(xiàng)，可使ESD超越電機(jī)熱保護(hù)報(bào)警，或不管是舌有過力矩報(bào)警，強(qiáng)行驅(qū)動閥門等等。

* 數(shù)據(jù)表

      在智能型執(zhí)行器的內(nèi)存中，有一個數(shù)據(jù)區(qū)，保存了執(zhí)行器的各種數(shù)據(jù)，比如用戶代碼、出廠日期、出廠系列號、電機(jī)負(fù)荷率、調(diào)節(jié)等級等等。

* 密碼保護(hù)

      為了保護(hù)許多重要參數(shù)不被修改，在進(jìn)人菜單的修改功能前，用戶可以設(shè)定密碼進(jìn)行保護(hù)。一般在第一次使用時輸人密碼。

* 換向延遲

      執(zhí)行器在運(yùn)行中需要改變方向時，有一個最小延遲時間(200mm)，用來保護(hù)執(zhí)行器在突然換向中，不至造成機(jī)械損壞。

* 熔絲保護(hù)

      控制系統(tǒng)的主電路板有三個保險些。

2.4 可選件

* 手持式控制器(PDA)

      手持式控制器是我公司最新開發(fā)的現(xiàn)場調(diào)試工具，它以工業(yè)PDA為載體．操作系統(tǒng)采用Windows，配以專門開發(fā)的軟件．用戶界面友好，操作方便，幾乎具備了筆記本電腦的所有功能。

      該控制器以紅外方式和執(zhí)行器通訊，通訊距離40cm，并通過藍(lán)牙、IRDA等與PC通訊。用戶可以在辦公室將有關(guān)資料從PC下載到PDA中，然后在現(xiàn)場再從PDA中下載到執(zhí)行器中，甚至可以實(shí)現(xiàn)和伯納德售后服務(wù)中心遠(yuǎn)程傳遞數(shù)據(jù)。

      手持式控制器可以在現(xiàn)場對執(zhí)行器進(jìn)行開、關(guān)、停等的操作。也可以對執(zhí)行器的各項(xiàng)參數(shù)進(jìn)行修改和設(shè)定，甚至可以讀出并顯示力矩曲線。

 

 

* INTELLIKIT（計(jì)算機(jī)紅外組件）

      該組件是為筆記本電腦和執(zhí)行器通訊配備的。它包括（1）專用紅外線傳送接口，一端和計(jì)算機(jī)RS232端口相連，另端用卡環(huán)卡在執(zhí)行器的液晶視窗前，紅外頭正對液晶視窗。（2）智能操作軟件INTELLISOFT,存放在一張CDROM上,可在WIN98系統(tǒng)下安裝使用，隨紅外接口一起提供。功能和PDA類似。

* 位置傳送

      位置傳送模塊專門用來傳送閥位的模擬置信號。如 4-20mA 或 0-10V 電壓等等。該模塊采用內(nèi)部供電。輸入和輸出之間進(jìn)行了隔離。

* 力矩傳送

      可對力矩值進(jìn)行連續(xù)監(jiān)控。輸出 4-20mA，輸入輸出進(jìn)行了隔離。本功能隨位置傳送模塊一起提供。

* 模擬信號控制模塊

      智能型電動執(zhí)行器雖然已經(jīng)具備了根據(jù)用戶的指令運(yùn)行到任何指定位置的功能，但不能直接接收模擬量控制信號，增配該模塊后．執(zhí)行器就可接收來自中央控制室的 4-20mA（或0-10V）模擬信號。該摸塊的設(shè)定由軟件自動完成。且輸人輸出隔離，并包括了上述兩個模塊的功能。

* 附加信號輸出

      信號繼電器模塊提供3個單穩(wěn)態(tài)繼電器�？赏ㄟ^程序設(shè)定其功能。加上原有的四個繼電器，用戶可在23種執(zhí)行器狀態(tài)中選定要傳送的信號。
* 現(xiàn)場總線通訊

      智能型電動執(zhí)行器通過增配不同的總線接口，實(shí)現(xiàn)各種目前廣為流行的現(xiàn)場總線功能，如DUPLINE DS200，PROFIBUS，MODBUS，F(xiàn)IELDBUS FOUNDATION等等。所有的命令和信息都可通過總線傳遞。

 

 

2.5 非侵入式調(diào)試

      所有執(zhí)行器在出廠時已經(jīng)按照用戶的訂貨要求進(jìn)行了設(shè)定。原則上用戶無需修改參數(shù)。

* 執(zhí)行器配裝閥門后的設(shè)定

      執(zhí)行器和閥門配裝后，往往需要對閥門開位和關(guān)位重新設(shè)定。智能型執(zhí)行器有兩種設(shè)定方式，一是手動，二是自動。手動時可在現(xiàn)場通過操作面板的旋鈕進(jìn)入程序菜單。按照菜單上的步驟一步一步操作即可（詳見操作說明書）。自動時執(zhí)行器會以力矩大小來判斷閥門的狀態(tài)，運(yùn)行一個來回后，探測出閥門的開位和關(guān)位，并計(jì)算轉(zhuǎn)動慣量，以最優(yōu)狀態(tài)完成設(shè)定。

* 執(zhí)行器參數(shù)修改

      必要時可修改執(zhí)行器參數(shù)，方法同上。通�？尚薷牡闹饕獏�數(shù)有，閥門關(guān)閉方向、力矩關(guān)閥或行程關(guān)閥、閥門開啟（或關(guān)閉）優(yōu)先，力矩限位等等。

* 使用PDA或筆記本電腦

      上述執(zhí)行器的設(shè)定和參數(shù)修改都可通過PDA或筆記本電腦實(shí)現(xiàn)，也可將已經(jīng)設(shè)定好的參數(shù)輸入到執(zhí)行器中，從而完成設(shè)定。
2.6 故障診斷和維護(hù)

      智能型電動執(zhí)行器可以給用戶提大量信息，以便判斷故障或制定維護(hù)方案。

* 功能監(jiān)視

      智能型電動執(zhí)行器隨時監(jiān)測內(nèi)部元件的工作狀態(tài)，如力矩傳感器、位置傳感器、微處理器、EEPROM存儲器等，一旦出現(xiàn)問題能及時報(bào)警，維修人員可根據(jù)報(bào)警信號查找故障所在。同時，執(zhí)行器也監(jiān)視著運(yùn)行狀態(tài)，如出現(xiàn)過行程、電機(jī)阻轉(zhuǎn)、運(yùn)行方向不對、電源缺相、電機(jī)過熱保護(hù)等等，也會及時發(fā)出報(bào)警信號。

* 力矩監(jiān)控

      執(zhí)行器可實(shí)時檢測作用到閥門上的力矩值，為了保護(hù)閥門或執(zhí)行器．在一個開或關(guān)的行程內(nèi)，用戶可以有兩個不同的力矩限定值。例如閘板閥，在閥門即將閉合的小段行程內(nèi)，為了保證閥門關(guān)閉嚴(yán)密，需有一個較大的關(guān)閉力矩，可以設(shè)定為力矩1,在其他行程內(nèi)僅僅需要克服運(yùn)行過程中可能出現(xiàn)的非正常阻力，力矩限定相對較小，可以設(shè)定為力矩2。

      一些對慣量有特殊要求的場合，智能型執(zhí)行器可以在閥門開啟的瞬間，將力矩限位屏蔽。以保證閥門正常開啟。

* 記錄力矩曲線

      智能型電動執(zhí)行器自動記錄最近一次全開或全關(guān)的力矩曲線，同時可以存儲一條用戶認(rèn)為是標(biāo)準(zhǔn)的力矩曲線，以便維護(hù)時參考。力矩曲線可以通過紅外裝置上傳至PDA、筆記本電腦，或通過現(xiàn)場總線上傳到中央控制室，甚至是辦公室個人電腦，供用戶分析參考