簡(jiǎn)述化工企業(yè)中電動(dòng)執(zhí)行單元的作用

張養(yǎng)龍 陳敏

【摘要】閥門電動(dòng)執(zhí)行器既是一種電動(dòng)閥門的部件，又是機(jī)械裝置和電子裝置有機(jī)結(jié)合而形成的一種高技術(shù)裝置。

【關(guān)鍵詞】電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；處理器；電磁波輻射；布線

閥門電動(dòng)執(zhí)行器既是一種電動(dòng)閥門的部件，又是機(jī)械裝置和電子裝置有機(jī)結(jié)合而形成的一種高技術(shù)裝置。在化工生產(chǎn)中，有大量的管道系統(tǒng)，僅靠人的肉眼、感覺、經(jīng)驗(yàn)來(lái)進(jìn)行正確的操作是不夠的，還必須依靠大量的電動(dòng)閥來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其的控制。電動(dòng)閥接受調(diào)節(jié)器送來(lái)的信號(hào)，改變被調(diào)介質(zhì)的流量，從而把被調(diào)參數(shù)維持在所需要的范圍內(nèi)。電動(dòng)閥由執(zhí)行機(jī)構(gòu)和調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)組成。現(xiàn)在有的閥門電動(dòng)執(zhí)行器帶有微處理器，常應(yīng)用在環(huán)境惡劣的條件下，工作現(xiàn)場(chǎng)的干擾較重，必須重視對(duì)其抗干擾技術(shù)的研究。

干擾對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的作用可分為三部分：第一部分是空間干擾，通過電磁波輻射串人裝置；第二部分是過程通道干擾，前向輸入通道干擾使模擬信號(hào)失真，數(shù)字信號(hào)出錯(cuò)，裝置根據(jù)這些錯(cuò)誤信號(hào)做出的反應(yīng)必然是錯(cuò)誤的；后向通道干擾使各種輸出信號(hào)混亂，不能正確反應(yīng)裝置的真實(shí)輸出量。第三部分是裝置內(nèi)部，即處理器CPU，由于CPU是+5V低電壓供電，容易被干擾竄人，使總線上的數(shù)字信號(hào)混亂，引發(fā)一系列后果。

抗干擾措施有硬件措施和軟件措施。硬件措施如果得當(dāng)，可將絕大部分干擾拒之門外，但仍然會(huì)有少數(shù)干擾進(jìn)人微機(jī)裝置，因此軟件措施作為第二道防線必不可少。由于軟件抗干擾措施是以CPU為代價(jià)的，如果沒有硬件消除絕大多數(shù)干擾，CPU將長(zhǎng)期處于疲勞狀態(tài)，無(wú)暇顧及正常工作，嚴(yán)重影響裝置的工作效率和實(shí)時(shí)性。因此，一個(gè)好的抗干擾裝置是由硬件和軟件相結(jié)合構(gòu)成的。閥門電動(dòng)執(zhí)行器的抗干擾是一門實(shí)踐性很強(qiáng)的技術(shù)，從某種意義上說是一門實(shí)驗(yàn)技術(shù)，包含了相當(dāng)豐富的實(shí)踐知識(shí)。

硬件抗干擾技術(shù)包括抗空間干擾閥門電動(dòng)執(zhí)行器工作時(shí)會(huì)產(chǎn)生大量的電磁輻射，電機(jī)的起動(dòng)、換向、繼電器的吸合等，都會(huì)在周圍產(chǎn)生大量的電磁輻射。而裝置對(duì)電磁環(huán)境非常敏感，電磁輻射作用于模擬信號(hào)會(huì)使信號(hào)產(chǎn)生畸變；作用于數(shù)字信號(hào)，會(huì)引起誤信號(hào)，有時(shí)會(huì)引起控制裝置誤動(dòng)作。為防止電磁干擾，對(duì)控制器采取電磁屏蔽；采用導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬材料（銅、鋁等）制作屏蔽罩，將控制器裝在屏蔽罩里，將屏蔽罩接至大地。實(shí)踐證明此方法非常有效。而電源抗干擾在閥門電動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)行過程中，遲到的最大問題便是電源抗干擾的問題。因?yàn)槭褂酶綦x變壓器，高頻噪聲通過變壓器不是靠初、次級(jí)線圈的相互耦合，而是靠初、次級(jí)間寄生電容耦合的。因此隔離變壓器的初、次級(jí)之間用屏蔽層隔離，減小其分布電容，以提高抗共模干擾的能力。 如果采用低通濾波器，由諧波頻譜分析可以知道電源的干擾大都是高次諧波，因此采用低通濾波器讓50Hz市電基波通過，濾去高頻諧波，改善電源波形。在低壓下，當(dāng)濾波電路載有大電流時(shí)，宜用小電感和大電容構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)；當(dāng)濾波電路處于高電壓工作時(shí)，則宜采用小電容和允許的最大電感構(gòu)成濾波網(wǎng)絡(luò)。

合理布線，在實(shí)際布線時(shí)做到以下幾點(diǎn)。

（1）強(qiáng)電信號(hào)與弱電信號(hào)分開布線；

（2）交、直流線路分開布線；

（3）主電路與控制電路分別安裝在不同的印制板上，相互之間用金屬板屏蔽。

過程通道抗干擾光耦是電流型器件，干擾信號(hào)雖然有較大的電壓幅值，但能量很小，只能形成微弱電流，而光耦的輸出信號(hào)與輸入信號(hào)流經(jīng)發(fā)光二極管的電流有關(guān)，這樣干擾信號(hào)由于不能提供足夠的電流，所以不會(huì)進(jìn)入輸出極；光耦的輸入回路和輸出回路之間分布電容很少，而絕緣電阻很大，這樣就避免了干擾通過光耦在輸入回路和輸出回路之間的耦合以及雙絞線與同軸電纜相比，雖然頻率特性差，但阻抗高，抗共模噪聲能力強(qiáng)。雙絞線能使各個(gè)小環(huán)節(jié)的電磁感應(yīng)干擾相互抵消：其分布電容為幾十pF，距離信號(hào)源近時(shí)，可起到積分作用，故雙絞線對(duì)電磁場(chǎng)具有一定的抑制作用

其他抗干擾措施，在單片機(jī)系統(tǒng)中采用看門狗是一個(gè)很好的辦法?？撮T狗措施在單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)中，由于干擾的因素，常常會(huì)出現(xiàn)程序“跑飛”或“死機(jī)”現(xiàn)象，使系統(tǒng)不能正常工作?，F(xiàn)場(chǎng)保護(hù)措施現(xiàn)場(chǎng)保護(hù)就是指如果在中斷服務(wù)子程序或調(diào)用程序中使用了主程序用到的累加器、乘法器以及內(nèi)存，而且這些數(shù)據(jù)不允許子程序?qū)ζ溥M(jìn)行修改，那么在子程序的最前面要將這些數(shù)據(jù)保存。保存的方法主要有兩種：通過傳送指令將要保護(hù)的數(shù)據(jù)放到一個(gè)保護(hù)區(qū)里；或者通過PUSH、PSHD指令將要保護(hù)的數(shù)據(jù)壓人到硬件堆棧。當(dāng)子程序退出前，需要將保護(hù)的數(shù)據(jù)按序恢復(fù)，以保證主程序的正常進(jìn)行。而指令冗余措施在重要的操作運(yùn)行指令，如開、關(guān)閉中斷，返回，跳轉(zhuǎn)指令后，再寫上同樣的指令，當(dāng)前面的指令在解釋執(zhí)行時(shí)，遇上干擾而被淹沒時(shí)，則大多數(shù)情況下，后面同樣的指令執(zhí)行可使程序運(yùn)行不受干擾的影響。另外，還有數(shù)字濾波措施等。閥門電動(dòng)執(zhí)行器采用了上述多種軟、硬件抗干擾技術(shù)后在化工現(xiàn)場(chǎng)穩(wěn)定良好運(yùn)行

隨著科技的發(fā)展，經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)昂貴的高性能閥門電動(dòng)執(zhí)行器大量出現(xiàn)，必須對(duì)其抗干擾問題引起足夠的重視，針對(duì)閥門電動(dòng)執(zhí)行器的抗干擾，理論和實(shí)踐都告訴我們，無(wú)論受干擾的情況怎樣復(fù)雜，首先是要找到干擾源，其次分析有無(wú)抑制干擾的可能性和采取相應(yīng)的措施等，這樣往往可以取得事半功倍的效果。閥門電動(dòng)執(zhí)行器由于采取了上述一系列抗干擾技術(shù)，使得其運(yùn)行穩(wěn)定可靠，故障率降低，提高了化工生產(chǎn)率，為企業(yè)的的發(fā)展創(chuàng)造更多的效益。

作者簡(jiǎn)介：

張養(yǎng)龍，陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司化肥公司電儀一車間副主任。

陳敏，陜西陜化煤化工集團(tuán)有限公司質(zhì)量計(jì)量中心計(jì)量員。