法國Bernard伯納德智能型電動執行器

法國Bernard伯納德智能型電動執行器
1.1 什麽是智能型電動執行器

智能型電動執行器至少應滿足如下三個條件：一是主控制器應由微電腦芯片擔任：二是可實現非侵入式調試．也就是在現場進行調試時，可完全通過外部控制裝置(鍵盤、旋鈕、遙控器、筆記本電腦等)對執行器進行設定，不用打開機箱，不用使用機械裝置；三是有一定的智能功能，這點由於各個廠家執行器採用的控制原理不盡相同，實現的功能也不完全一緻。

1.2 伯納德智能型電(diàn)動執行器的特點(diǎn)

      法國伯納德公司是世界著名的生産閥門電動執行器的專業公司之一，始建於(yú)1936年，總部位於(yú)法國巴黎。該公司年生産35000多台套電動執行器，廣泛應用於(yú)各行各業．包括電力、鋼鐵、煉油、天然氣、水處理、燃氣
、熱力、造船、汽車、鋁加工、化工等。伯納德公司在其經典的執行器機械結構基礎上開發瞭(le)智能型電動執行器，經過多年的改進提高，形成瞭(le)自己獨特的技術風格和特點。

* 機械式力矩測量裝置

      採用行星齒輪傳動裝置測量執行器的負載力矩是目前大多數傳統執行器採用的方法，其特點是測量精度高，穩定可靠。伯納德智能型電動執行器依然沿用瞭(le)這種方法。所不同的是採用光電絕對編碼器，輔以杠杆放大機構，将力矩的精確(què)數值傳送給CPU進行處理，實現瞭(le)高精度力矩參數採集。

*光電絕對編碼器

      光電絕對編碼器是伯納德自行開發的用於(yú)執行器位置、力矩等測量的傳感器。具有結構簡單、性能穩定、採集精度高、分辨率高等特點，由於(yú)不需要任何電池來保存原點或數據，大大地提高瞭(le)系統的穩定性
，降低瞭(le)故障率，節約瞭(le)成本。

*先進的手輪自動離合系統

      伯納德智能型電動執行器在機械結構上採(cǎi)用瞭(le)一種先進的單向傳動設計，實現瞭(le)手輪驅動和電機驅動的自動切換，傳動效率高、使用方便。用戶在電機停轉的情況下可直接轉動手輪，實現人工驅動閥門的開閉。自動離合系統設計的原則是電動優先。

*採(cǎi)用PDA或筆(bǐ)記本電腦進行參數設定

      伯納德智能型電動執行器使用随機配置的操作面闆，通過簡單的菜單操作
，就可以實現對執行器的參數沒定。同時，作爲選件向用戶提供專用手持式控制器（PDA）,以紅外方式和執行器通訊，極大的方便瞭(le)用戶調試或工程師維護。當然，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行器進行設定。無論是PDA還是筆記本電腦,用戶不但可以調整設定執行器的參數。還可以将執行器的力矩等參數，以圖表形式顯示出來。用於(yú)進行閥門工況分析或處理機械故障等。

二、智能型電動執行器控制系統的主要性能
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行器採(cǎi)用的是伯納德自行開發的光電絕對編碼器。由於(yú)将機械測量和電腦數據處理有機的結合在一起
。數據穩定性好
、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定原點或數據，大大提高瞭系統的可靠性。方便瞭用戶，節約瞭成本。

* 位置測量光電絕對編碼器

      位置測(cè)量用光電絕對編(biān)碼器結構如示意圖，三個編(biān)碼盤安裝在執行器的主輸出軸上，最大編(biān)碼圈數914圈，編(biān)碼位數爲15位。

* 力矩測量光電絕對編碼器

      力矩測(cè)量用光電絕對編(biān)碼器結構如示意圖，編(biān)碼闆和力矩測(cè)量彈簧相連。直接反映出彈簧的位移量，由電腦計算出實際力矩。力矩值的測(cè)量爲動态測(cè)量，出廠時按用戶要求設定最大力矩限位值。編(biān)碼器的位數爲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用使得操作和控制更加方便準確(què)，確(què)保瞭(le)閥門和執行器的各項參數，如閥位、力矩、故障狀态等始終在用戶的監控之下。在進行維護時，用戶也可獲得各種變化瞭(le)的參數，用以判斷故障點。

* 巨大的存儲容量

      大容量的EEPROM存儲器，可保證所有參(cān)數設定、數據處理、數據採(cǎi)集等的使用，還可記錄最近一次全行程閥門力矩曲線圈
，提供給用戶在維護閥門時參(cān)考。

      該存儲(chǔ)器無需後備(bèi)電池保存數據。

2.3 控制系統(tǒng)的輸(shū)人輸(shū)出

* 多種通信方式

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

2.2 中央微處理器

* 可編程微處理器

      可編程微處理器的應用使得操作和控制更加方便準確(què)，確(què)保瞭(le)閥門和執行器的各項參數，如閥位、力矩、故障狀态等始終在用戶的監控之下。在進行維護時，用戶也可獲得各種變化瞭(le)的參數，用以判斷故障點。

* 巨大的存儲容量

      大容量的EEPROM存儲器，可保證所有參(cān)數設定、數據處理、數據採(cǎi)集等的使用，還可記錄最近一次全行程閥門力矩曲線圈，提供給用戶在維護閥門時參(cān)考。

      該存儲(chǔ)器無需後備(bèi)電池保存數據。

2.3 控制系統(tǒng)的輸(shū)人輸(shū)出

* 多種通信方式

      智能型電動執行器的遠程控制和普通執行器兼容，可通過多線連接
、現場總線(附加模塊)、4-20mA(附加模塊)等與中央控制室連接，同時還可以通過執行器上的控制面闆進行本地操作
，或通過手持式控制器、筆記本電腦（需紅外通訊組件），直接控制執行器。
* 執行器狀态輸出（遠程信号指示）

      智能型執行器有4個雙穩态繼電器，用來指示執行器的狀态．可通過編(biān)程方式，在23種選項中設定。在随機附帶(dài)的繼電器組不能滿足要求時．可再增加一個繼電器組(3個單穩态繼電器，選件)。

      注：掉電(diàn)釋放型繼電(diàn)器無需後備(bèi)電(diàn)池。

* 故障指示繼電器

      故障指示繼電(diàn)器是上電(diàn)型繼電(diàn)器，在發生故障或是斷電(diàn)的情況下，繼電(diàn)器釋放指示有故障存在。标準狀态下有5種故障狀态可供選擇，可通過編(biān)程設定。

* 多種語言字符顯示窗

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

* 本地狀态指示

      通過液晶顯示窗
，用戶在現場可觀察到執行器的工作狀态，如閥門開度、力矩百分比、報(bào)警指示等，同時還有兩個發光二極管，紅燈閃爍時，表示閥門正在關閉(bì)，綠燈閃爍時表示閥門正在開啓。

* 非接觸式旋鈕

      智能型電動執行器配有磁性非接觸式旋鈕，通過該旋鈕用戶可進行各種現場操作，如開關閥門、設定參(cān)數、讀出數據等等，由於(yú)是非接舳式，可保證執行器實現各種防護功能。

* 本地控制

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

* 不用工具不用打開機箱就可進行參(cān)數設定和診斷(duàn)

      即使是在易燃易爆的環境下，不用任何工具，不用打開機箱，通過(guò)本地旋鈕和液晶視窗就可對(duì)執行器進行設定。

* 自動設定

      執行器在出廠時按照用戶的訂貨要求進行瞭(le)校對和設定，用戶收到産品後原則上隻要對全開和全關的位置進行精確(què)設定即可。有些應用場合
，如閘闆閥，智能型執行器可自動設定全開和全關的位置，甚至可根據測定的慣性優化最終的設定結果。

* 紅外通訊

      标準智能型執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瞭(le)INTELLISOFT軟件的筆(bǐ)記本電腦通訊。如果許多執行器的參數相同，在設定完一台執行器後，隻要用手持式控制器或筆(bǐ)記本電腦将數據下載到其他執行器中即可，省時省力
，非常方便。

* 延時功能（變速功能）

      爲防止諸如水錘現象發生．可适當延長(zhǎng)執行器的運行時間(降低執行器操作速度)。用戶可對執行器的運行時間和停止時司進行編(biān)程，實現所需的控制速度。

* 動作記錄

      爲方便用戶檢修和判斷故障，智能型電動執行器可以自動記錄出廠後的總運行時間，或某一區段的運行時間。也可記錄出廠後的起動次數，或過去12小時内的啓動次數。如果用手輪操作閥門，執行器也能正確(què)反映出來。智能型執行器始終監視操作閥門肘的力矩大小．並(bìng)記錄最後一次閥門全行程的力矩曲線。

* 報警

      智能控制系統時刻監視執行器各項功能和閥門的工作狀态，有19種報(bào)警狀态可供本地查詢或通過現場總線(選件)傳送到中央控制室。出現報(bào)警狀态時，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)警狀态。通常情況下，即使有報(bào)警出現，執行器也可以正常操作(影響執行器功能的報(bào)警除外)，如‘起動過於(yú)頻繁’。報(bào)警狀态消失後，小黑框自動關閉。

* 相序監控

      在三相供電時，用戶無需注意接入執行器的電源相序，相序自動監控和校正系統可保證不論如何接線，執行器始終保持正確(què)的運行方向。如果出現缺相，執行器會立即停止運行，井給出報(bào)警信号。

* 容錯功能

      智能型電(diàn)動執行器可以設定爲受ESD控制或不受ESD控制，通過修改一些選項，可使ESD超越電(diàn)機熱保護報(bào)警，或不管是舌有過力矩報(bào)警
，強行驅動閥門等等。

* 數據表

      在智能型執行器的内存中，有一個數據區，保存瞭(le)執行器的各種數據，比如用戶代碼、出廠(chǎng)日期、出廠(chǎng)系列号、電機負荷率、調節等級等等。

* 密碼保護

      爲瞭(le)保護許多重要參(cān)數不被修改，在進人菜單的修改功能前，用戶可以設定密碼進行保護。一般在第一次使用時輸人密碼。

* 換向延遲

      執行器在運行中需要改變(biàn)方向時，有一個最小延遲(chí)時間(200mm)，用來保護執行器在突然換向中，不至造成機械損壞
。

* 熔絲保護

      控制系統的主電(diàn)路闆有三個(gè)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的現場調試工具，它以工業PDA爲載體．操作系統採(cǎi)用Windows，配以專門開發的軟件．用戶界面友好，操作方便，幾乎具備瞭(le)筆記本電腦的所有功能。

      該控制器以紅外方式和執行器通訊，通訊距離40cm，並(bìng)通過藍牙、IRDA等與PC通訊。用戶可以在辦(bàn)公室将有關資料從PC下載到PDA中，然後在現場再從PDA中下載到執行器中，甚至可以實現和伯納德售後服務中心遠程傳遞數據。

      手持式控制器可以在現場對執行器進行開、關、停等的操作
。也可以對執行器的各項參(cān)數進行修改和設定，甚至可以讀出並(bìng)顯示力矩曲線。

 

 

* INTELLIKIT（計算機紅外組件）

      該組件是爲筆(bǐ)記本電腦和執行器通訊配備(bèi)的。它包括（1）專用紅外線傳送接口，一端和計算機RS232端口相連，另端用卡環卡在執行器的液晶視窗前，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系統下安裝使用，随紅外接口一起提供。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拟置信号。如 4-20mA 或 0-10V 電壓等等。該模塊採(cǎi)用内部供電。輸入和輸出之間進行瞭(le)隔離。

* 力矩傳送

      可對力矩值進行連續監控。輸出 4-20mA，輸入輸出進行瞭(le)隔離。本功能随位置傳(chuán)送模塊一起提供。

* 模拟信号控制模塊

      智能型電動執行器雖然已經具備瞭(le)根據用戶的指令運行到任何指定位置的功能，但不能直接接收模拟量控制信号，增配該模塊後．執行器就可接收來自中央控制室的 4-20mA（或0-10V）模拟信号。該摸塊的設定由軟件自動完成。且輸人輸出隔離，並(bìng)包括瞭(le)上述兩個模塊的功能。

* 附加信号輸出

      信号繼電器模塊提供3個單穩态繼電器。可通過程序設定其功能。加上原有的四個繼電器，用戶可在23種執行器狀态中選定要傳送的信号。
* 現場總線通訊

      智能型電動執行器通過增配不同的總線接口，實現各種目前廣爲流行的現場(chǎng)總線功能，如DUPLINE DS200，PROFIBUS，MODBUS，FIELDBUS FOUNDATION等等。所有的命令和信息都可通過總線傳(chuán)遞。

 

 

2.5 非侵入式調試

      所有執行器在出廠時已經按照用戶的訂貨要求進行瞭(le)設定。原則上用戶無需修改參(cān)數。

* 執行器配裝閥(fá)門後(hòu)的設定

      執行器和閥門配裝後，往往需要對閥門開位和關位重新設定。智能型執行器有兩種設定方式，一是手動，二是自動。手動時可在現場通過操作面闆的旋鈕進入程序菜單。按照菜單上的步驟一步一步操作即可（詳見操作說明書）。自動時執行器會以力矩大小來判斷閥門的狀态，運行一個來回後，探測(cè)出閥門的開位和關位，並(bìng)計算轉動慣量，以最優狀态完成設定。

* 執行器參數修改

      必要時可修改執行器參(cān)數，方法同上。通常可修改的主要參(cān)數有，閥門關閉(bì)方向、力矩關閥或行程關閥、閥門開啓（或關閉(bì)）優先，力矩限位等等。

* 使用PDA或筆(bǐ)記本電(diàn)腦

      上述執行器的設定和參數修改都可通過PDA或筆記本電腦實現，也可将已經設定好的參數輸入到執行器中，從而完成設定。
2.6 故障診斷和維護

      智能型電(diàn)動(dòng)執行器可以給用戶提大量信息，以便判斷故障或制定維護方案。

* 功能監視

      智能型電動執行器随時監測内部元件的工作狀态，如力矩傳感器、位置傳感器、微處理器、EEPROM存儲器等，一旦出現問題能及時報(bào)警，維修人員可根據報(bào)警信号查找故障所在。同時，執行器也監視著(zhe)運行狀态，如出現過行程、電機阻轉、運行方向不對、電源缺相、電機過熱保護等等，也會及時發出報(bào)警信号。

* 力矩監控

      執行器可實時檢測作用到閥門上的力矩值，爲瞭(le)保護閥門或執行器．在一個開或關的行程内，用戶可以有兩個不同的力矩限定值。例如閘闆閥，在閥門即将閉(bì)合的小段行程内，爲瞭(le)保證閥門關閉(bì)嚴密，需有一個較大的關閉(bì)力矩，可以設定爲力矩1,在其他行程内僅僅需要克服運行過程中可能出現的非正常阻力，力矩限定相對較小，可以設定爲力矩2。

      一些對(duì)慣量有特殊要求的場(chǎng)合，智能型執行器可以在閥門開啓的瞬間，将力矩限位屏蔽。以保證閥門正常開啓。

* 記錄力矩曲線

      智能型電動執行器自動記錄最近一次全開或全關的力矩曲線，同時可以存儲一條用戶認爲是标準的力矩曲線，以便維護時參考。力矩曲線可以通過紅外裝置上傳至PDA、筆(bǐ)記本電腦，或通過現場總線上傳到中央控制室，甚至是辦(bàn)公室個人電腦，供用戶分析參考