解析無(wú)線通信技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用

邵曙

（浙江百得自動(dòng)化儀表有限公司，浙江 溫州 325000）

如今，無(wú)線通信技術(shù)在工業(yè)中的應(yīng)用已經(jīng)非常普遍，且給工廠管理者提供了諸多便利。具體來(lái)說(shuō)，它在工業(yè)中的應(yīng)用主要體現(xiàn)在兩個(gè)方面。第一是無(wú)線現(xiàn)場(chǎng)網(wǎng)絡(luò)，即通過(guò)應(yīng)用常見(jiàn)的無(wú)線通信技術(shù)，實(shí)現(xiàn)設(shè)備的短距離通信。這種通信網(wǎng)絡(luò)既可以存在單個(gè)控制單元及檢測(cè)元器件之間，也可以應(yīng)用在多個(gè)控制單元及檢測(cè)元器件之間。第二是無(wú)線工廠網(wǎng)絡(luò)，多用于企業(yè)生產(chǎn)管理，可以幫助管理者的生產(chǎn)情況進(jìn)行監(jiān)測(cè)、監(jiān)督，且還可以依據(jù)生產(chǎn)需要對(duì)在線生產(chǎn)工藝進(jìn)行靈活調(diào)整。而電動(dòng)執(zhí)行器是自動(dòng)控制系統(tǒng)的重要組成，是工業(yè)自動(dòng)化控制的關(guān)鍵手段。它與無(wú)線通信技術(shù)的融合，也是工業(yè)發(fā)展的主流趨勢(shì)。

1 電動(dòng)執(zhí)行器原理

電動(dòng)執(zhí)行器屬于電動(dòng)調(diào)節(jié)系統(tǒng)的重要組成部分，能夠接收電動(dòng)控制器的輸出信號(hào)，并將其信號(hào)轉(zhuǎn)變?yōu)榱蛄?，以此達(dá)到連續(xù)調(diào)節(jié)生產(chǎn)過(guò)程中的管路流體流量的目的，從而加強(qiáng)生產(chǎn)過(guò)程的控制。具體來(lái)說(shuō)，電動(dòng)執(zhí)行器主要是由執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)兩個(gè)部分組成。其中，執(zhí)行機(jī)構(gòu)的主要作用是控制信號(hào)，產(chǎn)生推力，促使調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)動(dòng)作。調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的主要作用是調(diào)節(jié)位移或轉(zhuǎn)角，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)流體流量的調(diào)節(jié)。而執(zhí)行機(jī)構(gòu)、調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)的連接方式包括直接被固定在儀器上，或用機(jī)械連桿連接兩種。

2 電動(dòng)執(zhí)行器運(yùn)用無(wú)線通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)

若應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)設(shè)計(jì)電動(dòng)執(zhí)行器，那么，就可認(rèn)定每個(gè)電動(dòng)執(zhí)行器都是無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的一部分，每個(gè)通信單元即能發(fā)送信號(hào)，也能中轉(zhuǎn)信號(hào)。而且應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)就不必在布置通信網(wǎng)絡(luò)時(shí)設(shè)置更多的通信電纜，只要連接電動(dòng)執(zhí)行器的驅(qū)動(dòng)電源就可。這樣既能降低投入成本，也能節(jié)約場(chǎng)地。最重要的是，可以依據(jù)以后的需要，靈活拓展系統(tǒng)。另外，在無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)中，無(wú)線網(wǎng)路還會(huì)靈活分配通信路徑，保證每個(gè)設(shè)備與其他末端的通信都會(huì)自動(dòng)選擇最優(yōu)路徑。并且如果其中某個(gè)設(shè)備會(huì)出現(xiàn)運(yùn)行故障，那么，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)就會(huì)重新分配、選擇新的通信路徑，替代之前的通信路徑，保證設(shè)備能正常通信。顯然，單一的故障不會(huì)影響到整個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)的正常運(yùn)行，可以有效提升數(shù)據(jù)傳輸?shù)目煽啃?、穩(wěn)定性。即便是整個(gè)無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)會(huì)出現(xiàn)連接失敗的問(wèn)題，無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)也自動(dòng)需求新的通信路徑，并將相關(guān)故障報(bào)告發(fā)送給管理者。

3 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

就目前來(lái)看，部分國(guó)際品牌的電動(dòng)執(zhí)行器已經(jīng)應(yīng)用了無(wú)線通信技術(shù)。但是，廠商為了保護(hù)自己的產(chǎn)品不會(huì)被模仿，基本上都開(kāi)發(fā)了獨(dú)立的封閉無(wú)線通信系統(tǒng)。而就國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀來(lái)看，我國(guó)有關(guān)電動(dòng)執(zhí)行器的無(wú)線通信網(wǎng)絡(luò)研究比較滯后。但是，近幾年隨著研究工作的深入，電動(dòng)執(zhí)行器也獲得了長(zhǎng)足發(fā)展，越來(lái)越多的新型電動(dòng)執(zhí)行器也被研究了出來(lái)。尤其是研究出了智能電動(dòng)執(zhí)行器。智能電動(dòng)執(zhí)行器不僅應(yīng)用了無(wú)線通信技術(shù)，將飼服放大器、執(zhí)行機(jī)構(gòu)結(jié)合在了一起，而且還應(yīng)用了各種傳感器。另外，有關(guān)這方面的應(yīng)用研究也有了成果。由此可見(jiàn)，深入研究無(wú)線通信技術(shù)，在電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用是具有現(xiàn)實(shí)意義的。

4 無(wú)線通信技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用

4.1 無(wú)線通信技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中的應(yīng)用

若想將無(wú)線通信技術(shù)應(yīng)用在電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)中，就要配置無(wú)線通信模塊，并將兩者結(jié)合在一起，進(jìn)而充分發(fā)揮出無(wú)線通信技術(shù)的優(yōu)勢(shì)。同時(shí)，還應(yīng)當(dāng)合理設(shè)計(jì)無(wú)線通信模塊，盡量依據(jù)實(shí)際需要適當(dāng)?shù)卦黾悠渌骷?/p>

（1）可以直接設(shè)計(jì)帶有無(wú)線通訊功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)。如直接配置與執(zhí)行機(jī)構(gòu)相適應(yīng)的的無(wú)線通信系統(tǒng)，以此通過(guò)無(wú)線通信系統(tǒng)控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。同時(shí)，還可配置傳感器、通訊微處理器、無(wú)線模塊，確保能將及時(shí)搜集執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù)，并交由控制微處理器進(jìn)行參數(shù)等存儲(chǔ)、記錄。接下來(lái)，就要進(jìn)行信號(hào)處理并使驅(qū)動(dòng)模塊作出動(dòng)作控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)。在這一過(guò)程中，通訊微處理器、控制微處理器還會(huì)進(jìn)行數(shù)據(jù)的交換，并進(jìn)一步將數(shù)據(jù)傳送到控制性系統(tǒng)進(jìn)行處理。簡(jiǎn)單地說(shuō)，利用無(wú)線通信技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)處理端與無(wú)線通訊模塊的無(wú)線通信連接，完成數(shù)據(jù)讀取、處理。

（2）為了保證無(wú)線通信模塊能高效運(yùn)行，在無(wú)線通信系統(tǒng)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(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)行參數(shù)。接下來(lái)，控制微處理器、通訊微處理器、無(wú)線模塊才能正常運(yùn)行。

（3）還需注意以下問(wèn)題：第一，應(yīng)設(shè)置無(wú)線通信接口，并設(shè)置通信協(xié)議，保證無(wú)線通信的安全性。第二，應(yīng)裝設(shè)無(wú)線電頻收發(fā)器，加強(qiáng)電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)與無(wú)線通信端的無(wú)線通信。如配置無(wú)線局域網(wǎng)。第三，為了減少無(wú)線通信混亂問(wèn)題的發(fā)生，還需對(duì)每個(gè)無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)配置識(shí)別碼，使無(wú)線通信節(jié)點(diǎn)、識(shí)別碼能一一對(duì)應(yīng)。

（4）需要注意的是，若要將電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)安裝在存在危險(xiǎn)的地方，操作人員還可利用無(wú)線局域網(wǎng)實(shí)現(xiàn)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的遠(yuǎn)距離通信、控制。若有需要，還可增加中繼器，進(jìn)一步擴(kuò)大電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的無(wú)線控制距離。若是在相對(duì)安全的區(qū)域進(jìn)行無(wú)線通信控制，則可建立可移動(dòng)的、萬(wàn)向的無(wú)線通信連接方式，并執(zhí)行相應(yīng)的操作。一旦控制人員離開(kāi)通信區(qū)域后，無(wú)線通信連接就會(huì)中斷，電動(dòng)執(zhí)行器的控制也會(huì)中斷。

總之，應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)可以設(shè)計(jì)具有無(wú)線通信功能的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，提升調(diào)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的使用水平，進(jìn)一步拓寬電動(dòng)執(zhí)行器的使用范圍。

4.2 在智能電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用

隨著我國(guó)工業(yè)的發(fā)展，我國(guó)有關(guān)電動(dòng)執(zhí)行器的研究也在不斷深入。與此同時(shí)，無(wú)線通信技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用也越來(lái)越深入。另外，隨著我國(guó)智能技術(shù)的發(fā)展，智能電動(dòng)執(zhí)行器的研究也越來(lái)越深入。無(wú)線通信技術(shù)在智能電動(dòng)執(zhí)行器中也取得了顯著的應(yīng)用成果。

在智能型電動(dòng)執(zhí)行器中應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)時(shí)，需設(shè)置專(zhuān)門(mén)的無(wú)線通訊模塊，并合理設(shè)置無(wú)線通訊接口。除此之外，還需設(shè)置微處理器、轉(zhuǎn)換電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊、顯示單元，將其與無(wú)線通訊模塊連接在一起，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)執(zhí)行器的智能化。需要注意的是，在設(shè)計(jì)通信電路時(shí)，應(yīng)當(dāng)合理選擇無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸芯片，并合理設(shè)計(jì)無(wú)線通信電路的程序。同時(shí)，為了保證現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備信息能自由交換，還需設(shè)置現(xiàn)場(chǎng)串行總線，將現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的數(shù)據(jù)輸入通訊系統(tǒng)中。另外，在發(fā)揮無(wú)線通信技術(shù)優(yōu)勢(shì)時(shí)，還需靈活選擇智能控制手段及設(shè)備。比如，可采用射頻無(wú)線遙控控制電動(dòng)執(zhí)行器，并配置雙向無(wú)線通信的無(wú)線手持操作器。同時(shí)，還需設(shè)置控制電路、驅(qū)動(dòng)電路、輸入輸出信號(hào)接口電路、射頻無(wú)線收發(fā)電路，確保能將執(zhí)行機(jī)構(gòu)的信號(hào)反饋到控制電路。而無(wú)線手持操作器具有顯示電路、控制電路及射頻無(wú)線收發(fā)電路，實(shí)現(xiàn)無(wú)線信號(hào)的順利收發(fā)。總之，在智能電動(dòng)執(zhí)行器中應(yīng)用無(wú)線通信技術(shù)，可以有效提升智能電動(dòng)執(zhí)行器的使用性能。

綜上所述，在地理環(huán)境比較惡劣的環(huán)境中很難應(yīng)用有線通信技術(shù)。只有充分利用無(wú)線通信技術(shù)，一次性完成通信網(wǎng)絡(luò)的搭建，克服傳統(tǒng)有限通信的缺陷，才能加強(qiáng)電動(dòng)執(zhí)行器的控制。所以，在現(xiàn)代化背景下，要深入研究無(wú)線通信技術(shù)在電動(dòng)執(zhí)行其中的應(yīng)用，從而充分發(fā)揮出無(wú)線通信技術(shù)的積極作用，提高電動(dòng)執(zhí)行器的使用性能。