摘　要：该文从电动执行机构的机理和现场应用存在的问题出发，重点介绍了针对传统电动执行机构技术改造的位置调整模块的设计要点。

　　关键词：电动执行机构；智能；位置调整模块；闭环控制
　
0　引言　　

　　传统的电动执行机构具有使用简单、节省投资等特点，已被广泛应用于电力、冶金、石油、轻工等领域的生产过程控制系统中。我国的电动执行机构和伺服放大器是60年代统一设计的，30多年来在技术上没有大的创新。这种电动执行机构控制能力差，维护量大，连接电缆多，难于满足我国工业自动化水平的需要。

　　目前，绝大多数电动执行机构配套的伺服放大部分通常是由输入隔离放大电路、比较、触发电路和功率输出电路组成的。输入一般用线圈隔离，再用磁放大器放大；比较电路一般采用由分立元件组成的电压比较器，触发电路采用张驰振荡触发电路，其稳定性、可靠性均较差；功率输出电路是用可控硅输出电路，伺服电机转速是固定的，输出定位效果较差。该类电动执行机构在控制过程中不能获得其本身的一些特性参数，使得控制精度与可靠性均不高，可输入信号仅为一种，如电流或电阻，然后将检测信号与输入信号进行比较，由此获得的控制信号送到 驱动电路，以控制执行机构的位移输出；有些电动执行机构中虽设置了报警电路，但没有采用连锁保护措施，使得在报警状态下仍然存在不安全性，因而此类伺服放大部分控制的电动执行机构在一些精度、可靠性和稳定性要求较高的场合不能适用。

　　如何通过集散控制系统(简称dcs)实现对现场电动执行机构的高精度的平稳操作，是许多工矿企业技改项目需要考虑的问题。文中以浙大中控的jx－300xdcs为例，针对国产常用的电动执行机构，介绍如何设计位置调整模块(position adjusting type mod－ule，简称pat模块)，实现电动执行机构的闭环控制，提高阀门的定位精度和安全性，同时也简化操作。

1　pat模块的设计机理　　

　　pat模块是为电动执行机构而特殊设计的，取代了传统的伺服放大器，可以看成是控制精度更高、功能更完善、更先进，安全可靠且与dcs集成一体的新型伺服放大器。

1.1　pat模块硬件设计

　　电动执行机构一般提供5个信号点：1个模拟量信号，用以反馈电动执行机构的位置信号；2个开关量触点输入信号，用以反馈电动执行机构的2个极限报警信号；另外还有2个正反转线圈的驱动接口，用于联接功率器件，如固态继电器可控硅之类，伺放或pat模块就可以通过开关量输出信号，驱动固态继电器或可控硅，从而驱动电动执行机构的正转或反转。

　　电动执行机构应用的场合一般来说比较恶劣，而且在工业现场为了工程实施方便，阀位反馈信号线、供电线以及开关量输出信号线集中为同一条电缆，信号线间串扰严重，因而pat模块的硬件必须在隔离、抗干扰以及电磁兼容性方面做严格设计[2]。 pat模块设计采用了光电隔离技术和电磁隔离技术，模拟量处理电路单独隔离，开关量部分统一隔离。开关量输出部分再经过固态继电器实现弱电和强电的隔离，有效地克服了不同信号之间的干扰；同时再在模拟量处理电路、开关量电路部分做进一步的信号调理以及保护措施，此时pat模块具有极强的抗干扰能力和良好的电磁兼容性，稳定性和可靠性得到明显提升。

　　电动执行机构动作一般比较灵敏，即在较短的时间内阀位变化较大，其反馈信号属于快速变化的模拟量，在设计模拟信号处理电路时，滤波电路的滤波常数要尽量小，同时注意选择快速的a/d芯片，如逐次比较型的a/d芯片，可以快速采样，做到及时跟踪阀位的变化，从而保证良好的控制效果。

　　硬件的连锁保护具有及时可靠的优点，因此在设计pat模块时，使用极限报警信号参与输出驱动的连锁保护：上极限报警输入参与增输出硬件连锁，下极限报警输入参与减输出连锁保护。在阀门到达上极限或下极限的时刻，可以通过硬件直接截断pat模块的增输出或减输出，无需cpu进行处理，从而做到了及时可靠。

　　由于pat模块需通过继电器来驱动现场电动执行机构，因此继电器的好坏直接关系到能否进行正常控制。相对于常用的电磁继电器来说，固态继电器是一种采用固体组件组装而成的无触点开关控制继电器，其输入端利用光电耦合器进行隔离，只要很小的电流就可控制其工作。由于输出部分内部无可动部件，所以具有工作可靠、开关速度快、工作频率高、寿命长、无电磁干扰等特点。因此，对于调节 频率较高的工作场合，建议采用固态继电器。

1.2　pat模块软件设计

　　(1)阈值：en，与模块、继电器、电动执行机构所构成的整体惯性相关，在pat模块的控制信号截止后，电动执行机构阀位的改变值的修正值；

　　(2)阀位稳定时间，即电动执行机构因惯性运动的时间：toff；

　　(3)最小动作步进，即能够使电动执行机构运动的最小脉冲长度：ton；

　　(4)最小动作步长，即在输出最小动作步进长度的脉冲时电动执行机构阀位