摘 要: 电动执行机构是自动化领域的终端执行装置，其正在往智能化、变频控制的方向发展。无刷直流电机因为具有直流有刷电机的特性,同时也是频率变化的装置,电机的运转效率,低速转矩,转速精度等都比任何控制技术的变频器还要好,是目前的变频调速系统。
一、 智能型变频电动执行机构简介
电动执行机构是自动化领域的终端执行装置，他相当于自动化的手和脚，随着工业进程的发展，自动控制已延伸到工业现场的各个领域。电动执行机构是典型的机电一体化产品，其主要由结构、电机、控制三部分组成。随着市场需求的变化其正在往智能化、变频控制的方向发展。怎样选择适合于智能控制和变频控制的的电机和控制系统成了电动执行机构进行创新的关健所在。
那么什么是智能型电动执行机构? 现在还没有一个明确的标准去定义,国外的产品所具有的功能一般是国内产品发展的一个方向.目前国内市场比较的外国品牌主要有英国罗托克(rotork)、德国的西门子(siemens)、abb等，他们具有什末样的特点呢？简单的分析一下：
1、英国罗托克智能型电动执行器
英国罗托克(rotork)公司以iq系列智能型电动执行器为代表，具有如下特点：①参数遥控设定功能。采用的红外线手操器来设置执行机构参数，采用了“非侵入式”设计，这在那些要求防爆或防护等级高的场所尤为重要；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采用现场总线系统控制。⑤阀位信号传感器由过去的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)
以一九九七年进入国内市场的sipos 5系列电动执行机构为代表。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。采用一体化三相交流变频控制代替了传统的由交流接触器控制的异步电机拖动系统。使产品具有软启动和软关闭功能，能够以zui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。具有良好的人机界面，可自动显示执行机构的工作状态，并带故障自诊断功能。
3、abb智能型电动执行器
abb公司以ontrac mme800系列为代表的 智能调节型电动执行器以可靠性高、定位著称, 具有良好的机械、电机调节特性,*的微处理技术及通讯接口与pc或dcs连接,采用通用的hart 或profibus通讯协议,接受模拟量或开关量信号控制,用户通过控制面板即可进行参数调整、功能设置、执行器动作设定、远程监控等组态势,以适应阀门的*控制特性.。 其特点：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*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。
二、新一代的智能型直流变频电动执行机构
天津市特斯科过程控制设备有限公司生产dr系列智能变频电动执行机构，将直流无刷变频控制技术引入电动执行机构这个行业。无刷直流电动机brushless direct current motor ,bldc,采用方波自控式永磁同步电机,以霍尔传感器取代碳刷换向器,以钕铁硼作为转子的永磁材料;产品性能超越传统直流电机的所有优点,同时又解决了直流电机碳刷滑环的缺点,数字式控制,是当今的调速电机。其又具有率,高转矩,高精度的三高特点;同时具有体积小,重量轻,可作成各种体积形状,是当今zui率的调速电机,与传统直流有刷电机比较,或与交流变频调速比较均有更好的性能。
虽然当今交流变频调速非常普遍,但是变频调速受限于异步电机的低效率,电机运转在低速时转矩变小,谐波损耗大,速度变动率大,动态性能不佳等缺失;虽然采用速度死循环矢量控制或直接转矩控制变频器时其可以满足性能需要,但是购置费用偏高,而且异步电机的效率,功因,低速发热仍然无法改善.在注塑机行业与变频器节能改造作比较,无刷直流电机的综合节电率比交流变频要高出20%以上,注塑机没有降低生产速度(变频器降低约3%),电机温升相差20℃.在风机水泵压缩机的负载上应用,功率--速度曲线实际上应该达到三次方关系,但使用变频器驱动异步电机其曲线可能只有平方比例或稍差;采用无刷直流电机驱动其曲线可以接近三次方曲线特性,节电效果更好. 典型率异步电机及变频器驱动后的效率曲线图如图所示
无刷直流电动机的机械特性和调节特性的线性度好，调速范围广，寿命长，维护方便噪声小，不存在因电刷而引起的一系列问题，所以这种电动机在电动执行机构这个行业中是的电机。tsco与*合作开发的dr系列智能变频电动执行机构就采用了直流无刷电机作为其驱动单元.其简图如下:
dr系列电动执行机构采用的直流无刷变频调速系统是目前的调速系统，配合其它方面的*技术形成了*特色的tsco智能型电动执行机构。其比将在电动执行器行业引起一场新的革命,其特点如下：
1、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，同时测量位移、速度、转向等参数。便利的参数遥控设定功能。投入使用前，只要使用由厂家提供的设定工具，对准执行器就可进行参数的遥控设定。不仅简化了设定工作程序，还提高了设备安全运行性，特别是那些要求防爆的场所尤为重要；
2、采用直流变频技术使产品具有软启动和软关闭功能可降低启动电流、对生产机械无冲击，可以大大延长设备的使用寿命。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。节电效果明显。
3、具有良好的人机界面，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、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。
4、方便灵活的操作方式，可以通过控制面板、遥控器操作或pc接口方便的设定工作区间、改变转速、力矩限位值、运行方向等。便利的参数遥控设定功能。投入使用前，只要使用由厂家提供的设定工具，对准执行器就可进行参数的遥控设定。不仅简化了设定工作程序，还提高了设备安全运行性，特别是那些要求防爆的场所尤为重要；
5、采用非侵入式设计实现机器的长效密封。
通过对国外产品的分析我们发现智能型电动执行机构应具备的特点，1、要有良好的的人机界面，一般采用采用液晶显示技术配合控制面板、红外遥控器、现场总线接口等方式进行产品设定。2、用电子的、非接触的方式实现产品的位置检测、行程限位、力矩检测，并可通过人机界面进行设定。3、采用非侵入式设计，方便用户使用，提升产品的防护等级。4、采用变频控制系统，实现软启动和软关闭功能，的控制产品的速度和力矩。
tsco与*合作开发的dr系列智能变频电动执行机构具备了智能型电动执行机构的特点，是真正意义的智能型电动执行机构。目前该产品已通过国家相关部门检测，正式投入工业现场使用。