電動控制閥執行機構控制器設計與實現

賈華++劉艷玲++左成

摘 要：電動控制閥是工業自動化發展的產物，其執行機構已經大量應用于工業管道和流體控制等工業場合。隨著我國工業自動化的發展，市場對閥門啟閉程序的反應速度和精確程度也有了嚴格的要求，強化執行機構的性能、優化控制系統的設計就成為控制閥行業發展的當務之急。本文首先從電動控制閥整體系統的設計出發，詳細說明其各部分結構的要點，并對閥門控制系統的設計要求進行總結，致力于實現執行機構控制器的最優化設計。

關鍵詞：電動控制閥；執行機構；控制器設計

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.016

0 引言

閥門的執行機構，在整個控制系統中都極為關鍵，是其重要的設備組成。按照執行機構運行的能源供應情況，可以將其分為氣動式、液動式和電動式三種，其中電動式以其高精度和控制靈活的優勢逐漸得到市場的認同。在智能技術高速發展的今天，閥門的控制器也更趨向智能化，電動控制系統也逐漸實現新的發展。

1 電動控制閥執行機構控制器的整體設計

一直以來，國內生產的閥門在使用性能上，與國外產品還存在著一定的差距，國內產品在市場競爭上處于弱勢。在近年來國產觀念的推動下，我國的閥門行業迅速發展，其整體的性能逐漸提升，與國外先進生產技術的差距不斷縮小。執行機構是控制電動控制閥的關鍵性裝置。

根據不同用戶的需要，執行控制器按照其性質劃分為不同的模式，如實地控制閥門運行的就地模式，以按鈕控制閥門，有“維持式”按鈕操作和“脈沖式”兩種控制方式；還有遠程操作執行機構的遠程模式，有簡單控制閥門啟閉的“開關量式”，能在通信的情況下實現控制，還有能精準控制閥門啟閉程度的“模擬量式”，這兩種模式在市場上的應用較為廣泛。

依據目前市場對閥門性能的要求，優化其執行系統的設計就要從兩個方面出發，首先是硬件系統的設計優化，其基本架構及模塊設定如圖1所示。

由設計圖可以看出，系統的整個構架中最核心的部分是控制模塊，是維持系統正常運行、處理整個系統數據的關鍵。該模塊是閥門控制器的核心組成，與其他部分的電路是緊密連接的，更是執行機構運轉和工作的有力保證。閥門系統的優化設計還應考慮到整體的軟件功能，不斷提高控制器處理各類輸入信號的能力，同時強化其智能自檢的設計[1]。

閥門的執行機構主要就是根據系統的傳輸信號，對閥門進行相應的啟閉操作，以實現相應管道介質流量的控制。執行機構的具體工作原理如圖2，由原理圖可知，該機構主要由控制器（其功能是轉換系統傳達的執行命令，操縱電機進行精準的運作）和執行器（其功能是根據相關的控制命令，對閥門進行具體的驅動）組成，由圖2可以看出，執行機構還包括反饋檢測部分的工作，目的是檢查系統運作的精準度，并對出現的操作問題進行及時處理。

圖中的執行器主要包括電機設備、系統傳動設備、切換設置以及最后的反饋檢測部分；而控制器包括CPU、接口模塊、供電設備以及信號轉換處理等模塊，這兩個大的部分是實現系統優化最為重要的部分。

2 電動控制閥控制器的設計

控制器的設計同樣從軟硬件的優化入手，具體包括各個模塊性能的強化，以及軟件各部分參數的優化。

（1）閥門系統的硬件要求。首先是核心控制模塊，對電路單元進行最小化設計；合理分配其外設資源。在檢測系統的設計上，要切實保證其穩定性，實現系統的閉環控制，所以就要給電路的設計提供優質的硬件配件；包括精準的閥位控制和及時的反饋檢測。接口模塊的設計方面，保證通信信號的傳送，強化開關量在信息發送和接受方面的效果。另外，有計劃地進行模擬量在上級控制信號方面的優化工作，選擇具備較強抗干擾能力的通信電路，防止上級發送信號在傳輸的過程中受到影響。最后是人機交互的設計，這個構成部分涉及到操作和設置閥門系統的相關參數，是保障用戶便捷操作的重要部分，按照控制方式的不同氛圍就地控制和遠程控制兩種方式。除此之外，閥門系統還應該從LED指示燈、供電源和電機驅動等方面進行具體的設計優化[2]。

（2）控制器的軟件要求。電動控制閥對軟件的要求也逐漸嚴格，目前較為常見的操作系統是嵌入式，具體的優化要從軟件開發的環境、框架結構的設計、驅動類相關軟件以及人機交互等幾個方向出發，不斷細化軟件的程序設計，優化各個模塊的運行參數，把實際的需求和市場流行的操作技術結合起來，進行綜合的處理。

3 結束語

針對當前閥門行業發展過程中面臨的設計優化難題，本文首先從電動控制的整個系統進行分析，分別指出執行機構優化的方向和具體的程序配件要求，并以具體的優化方向作為指導，致力于實現系統不同模塊控制性能的提升。隨著工業自動化的推進，電動控制閥在控制系統方面的性能亟待得到優化，其控制方式也逐漸得到全新的發展，接口模塊的信號傳輸也出現多樣化的實現途徑。

參考文獻：

[1]王哲，葉慶仕，陸健等.基于STM32的電動控制閥執行機構控制器設計與實現[J].工業控制計算機，2016，29（03）：95-96.

[2]德國利，DEGuoli.電動控制閥控制系統的設計方式及系統結構[J].現代制造技術與裝備，2016（03）：82-83.