解析無線通信技術在電動執行器中的應用

邵曙

（浙江百得自動化儀表有限公司，浙江 溫州 325000）

如今，無線通信技術在工業中的應用已經非常普遍，且給工廠管理者提供了諸多便利。具體來說，它在工業中的應用主要體現在兩個方面。第一是無線現場網絡，即通過應用常見的無線通信技術，實現設備的短距離通信。這種通信網絡既可以存在單個控制單元及檢測元器件之間，也可以應用在多個控制單元及檢測元器件之間。第二是無線工廠網絡，多用于企業生產管理，可以幫助管理者的生產情況進行監測、監督，且還可以依據生產需要對在線生產工藝進行靈活調整。而電動執行器是自動控制系統的重要組成，是工業自動化控制的關鍵手段。它與無線通信技術的融合，也是工業發展的主流趨勢。

1 電動執行器原理

電動執行器屬于電動調節系統的重要組成部分，能夠接收電動控制器的輸出信號，并將其信號轉變為力或力矩，以此達到連續調節生產過程中的管路流體流量的目的，從而加強生產過程的控制。具體來說，電動執行器主要是由執行機構、調節機構兩個部分組成。其中，執行機構的主要作用是控制信號，產生推力，促使調節機構動作。調節機構的主要作用是調節位移或轉角，進而實現流體流量的調節。而執行機構、調節機構的連接方式包括直接被固定在儀器上，或用機械連桿連接兩種。

2 電動執行器運用無線通信技術優勢

若應用無線通信技術設計電動執行器，那么，就可認定每個電動執行器都是無線通信網絡的一部分，每個通信單元即能發送信號，也能中轉信號。而且應用無線通信技術就不必在布置通信網絡時設置更多的通信電纜，只要連接電動執行器的驅動電源就可。這樣既能降低投入成本，也能節約場地。最重要的是，可以依據以后的需要，靈活拓展系統。另外，在無線通信網絡中，無線網路還會靈活分配通信路徑，保證每個設備與其他末端的通信都會自動選擇最優路徑。并且如果其中某個設備會出現運行故障，那么，無線通信網絡就會重新分配、選擇新的通信路徑，替代之前的通信路徑，保證設備能正常通信。顯然，單一的故障不會影響到整個無線通信網絡的正常運行，可以有效提升數據傳輸的可靠性、穩定性。即便是整個無線通信網絡會出現連接失敗的問題，無線通信網絡也自動需求新的通信路徑，并將相關故障報告發送給管理者。

3 國內研究現狀

就目前來看，部分國際品牌的電動執行器已經應用了無線通信技術。但是，廠商為了保護自己的產品不會被模仿，基本上都開發了獨立的封閉無線通信系統。而就國內研究現狀來看，我國有關電動執行器的無線通信網絡研究比較滯后。但是，近幾年隨著研究工作的深入，電動執行器也獲得了長足發展，越來越多的新型電動執行器也被研究了出來。尤其是研究出了智能電動執行器。智能電動執行器不僅應用了無線通信技術，將飼服放大器、執行機構結合在了一起，而且還應用了各種傳感器。另外，有關這方面的應用研究也有了成果。由此可見，深入研究無線通信技術，在電動執行器中的應用是具有現實意義的。

4 無線通信技術在電動執行器中的應用

4.1 無線通信技術在電動執行機構中的應用

若想將無線通信技術應用在電動執行機構中，就要配置無線通信模塊，并將兩者結合在一起，進而充分發揮出無線通信技術的優勢。同時，還應當合理設計無線通信模塊，盡量依據實際需要適當地增加其他元器件。

（1）可以直接設計帶有無線通訊功能的電動執行機構。如直接配置與執行機構相適應的的無線通信系統，以此通過無線通信系統控制執行機構。同時，還可配置傳感器、通訊微處理器、無線模塊，確保能將及時搜集執行機構的運行參數，并交由控制微處理器進行參數等存儲、記錄。接下來，就要進行信號處理并使驅動模塊作出動作控制執行機構。在這一過程中，通訊微處理器、控制微處理器還會進行數據的交換，并進一步將數據傳送到控制性系統進行處理。簡單地說，利用無線通信技術可以實現控制系統處理端與無線通訊模塊的無線通信連接，完成數據讀取、處理。

（2）為了保證無線通信模塊能高效運行，在無線通信系統中，還需添加傳感器。如溫度傳感器、電壓傳感器、速度傳感器，用以搜集執行機構的運行參數。接下來，控制微處理器、通訊微處理器、無線模塊才能正常運行。

（3）還需注意以下問題：第一，應設置無線通信接口，并設置通信協議，保證無線通信的安全性。第二，應裝設無線電頻收發器，加強電動執行機構與無線通信端的無線通信。如配置無線局域網。第三，為了減少無線通信混亂問題的發生，還需對每個無線通信節點配置識別碼，使無線通信節點、識別碼能一一對應。

（4）需要注意的是，若要將電動執行機構安裝在存在危險的地方，操作人員還可利用無線局域網實現執行機構的遠距離通信、控制。若有需要，還可增加中繼器，進一步擴大電動執行機構的無線控制距離。若是在相對安全的區域進行無線通信控制，則可建立可移動的、萬向的無線通信連接方式，并執行相應的操作。一旦控制人員離開通信區域后，無線通信連接就會中斷，電動執行器的控制也會中斷。

總之，應用無線通信技術可以設計具有無線通信功能的電動執行機構，提升調動執行機構的使用水平，進一步拓寬電動執行器的使用范圍。

4.2 在智能電動執行器中的應用

隨著我國工業的發展，我國有關電動執行器的研究也在不斷深入。與此同時，無線通信技術在電動執行器中的應用也越來越深入。另外，隨著我國智能技術的發展，智能電動執行器的研究也越來越深入。無線通信技術在智能電動執行器中也取得了顯著的應用成果。

在智能型電動執行器中應用無線通信技術時，需設置專門的無線通訊模塊，并合理設置無線通訊接口。除此之外，還需設置微處理器、轉換電路、電機驅動模塊、電源模塊、顯示單元，將其與無線通訊模塊連接在一起，實現電動執行器的智能化。需要注意的是，在設計通信電路時，應當合理選擇無線數據傳輸芯片，并合理設計無線通信電路的程序。同時，為了保證現場設備信息能自由交換，還需設置現場串行總線，將現場設備的數據輸入通訊系統中。另外，在發揮無線通信技術優勢時，還需靈活選擇智能控制手段及設備。比如，可采用射頻無線遙控控制電動執行器，并配置雙向無線通信的無線手持操作器。同時，還需設置控制電路、驅動電路、輸入輸出信號接口電路、射頻無線收發電路，確保能將執行機構的信號反饋到控制電路。而無線手持操作器具有顯示電路、控制電路及射頻無線收發電路，實現無線信號的順利收發。總之，在智能電動執行器中應用無線通信技術，可以有效提升智能電動執行器的使用性能。

綜上所述，在地理環境比較惡劣的環境中很難應用有線通信技術。只有充分利用無線通信技術，一次性完成通信網絡的搭建，克服傳統有限通信的缺陷，才能加強電動執行器的控制。所以，在現代化背景下，要深入研究無線通信技術在電動執行其中的應用，從而充分發揮出無線通信技術的積極作用，提高電動執行器的使用性能。