介紹了國內(nèi)外智能型電動(dòng)裝置的生產(chǎn)流通現(xiàn)狀及主要智能型電裝的技術(shù)指示情況，分析了我國智能型電裝國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的主要內(nèi)容，并陳述了制訂該標(biāo)準(zhǔn)的體會(huì)。

1、概述

　　隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，智能化技術(shù)、總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)取得了飛速發(fā)展，在閥門及其電動(dòng)裝置的生產(chǎn)和使用過程中，對自動(dòng)化控制技術(shù)水平的要求也越來越高。智能化電裝控制精度高，人機(jī)界面清晰方便，電裝參數(shù)調(diào)整便利，可采用多種控制方式，可直接聯(lián)網(wǎng)，是電裝技術(shù)發(fā)展的最新成果。根據(jù)國內(nèi)智能型閥門電動(dòng)裝置( 以下簡稱智能電裝) 的生產(chǎn)現(xiàn)狀，為了提高智能電裝的設(shè)計(jì)水平，規(guī)范產(chǎn)品生產(chǎn)制造和使用，通過引進(jìn)技術(shù)的消化吸收，經(jīng)國家標(biāo)準(zhǔn)化管理委員會(huì)正式批準(zhǔn)，制定了GB /T 28270 - 2012《智能型閥門電動(dòng)裝置》，2012 年12 月1 日執(zhí)行。

2、性能分析

　　目前，國內(nèi)智能電裝的產(chǎn)品為引進(jìn)( 仿制) 國外技術(shù)和自創(chuàng)的產(chǎn)品等，有些廠家稍加改進(jìn)加一個(gè)顯示器或加一個(gè)遙控器，就稱其為智能電裝，但真空技術(shù)網(wǎng)(http://www.lalazzu.cn/)認(rèn)為在實(shí)際使用上達(dá)不到智能電裝的技術(shù)水平。關(guān)于智能電裝的定義，目前沒有一個(gè)統(tǒng)一的名稱，分別被稱為智能電裝、非侵入式智能電裝、智能型電裝或智能一體化電裝等。GB /T 28270 - 2012 標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的名詞定義為內(nèi)嵌微處理器的控制單元，同時(shí)具有人機(jī)交互界面，運(yùn)行數(shù)據(jù)記錄、參數(shù)組態(tài)、故障自診斷和保護(hù)等功能，并可具有數(shù)字通信接口的閥門電動(dòng)裝置。

2.1、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

　　(1) 機(jī)械結(jié)構(gòu)簡單。智能電裝使用專用電機(jī)，其輸出軸前端為蝸桿，省去了傳統(tǒng)電裝的機(jī)械結(jié)構(gòu)，使整機(jī)結(jié)構(gòu)簡單輕便。

　　(2) 扭矩傳感器測量力矩。傳統(tǒng)的機(jī)械式電裝力矩控制使用碟簧加微動(dòng)開關(guān)，力矩只能限定在一個(gè)數(shù)值，通常只能起一個(gè)保護(hù)作用。使用傳感器，擴(kuò)大了力矩的控制范圍，增加了對閥門的操控性能。

　　(3) 使用增量編碼器或絕對編碼器測量位移，提高了位移測量精度。

　　(4) 使用遙控器或者開關(guān)進(jìn)行現(xiàn)場設(shè)置。

　　(5) 多種形式的總線控制方式。

　　(6) 少數(shù)制造廠采用變頻技術(shù)控制電機(jī)。

2.2、基本功能

　　(1) 配有內(nèi)嵌微處理器。內(nèi)嵌式微處理器是智能化的基礎(chǔ)，能夠使設(shè)備具有最基本的智能化能力。

　　(2) 人機(jī)交互界面。只有通過人機(jī)界面操作人員才能與設(shè)備交流，將需要的工作方式傳導(dǎo)給設(shè)備，是基本智能化的外在形式。

　　(3) 數(shù)據(jù)記錄。操作人員能夠?qū)σ酝�發(fā)生過的工作情況，故障狀態(tài)進(jìn)行查詢。

　　(4) 現(xiàn)場組態(tài)和故障自診斷�？梢詫�(shí)現(xiàn)故障自檢和現(xiàn)場組態(tài)，使智能電裝適應(yīng)多種現(xiàn)場要求，輸出各種信號，使得設(shè)備工作狀況能夠反饋的更加完整。

　　(5) 數(shù)字通信接口。為智能化、網(wǎng)絡(luò)化水平開設(shè)發(fā)展空間。

2.3、特征要素

　　(1) 在不開啟罩蓋的情況下，能通過人機(jī)交互界面對轉(zhuǎn)矩、行程和輸入輸出信號等參數(shù)進(jìn)行設(shè)定。

　　(2) 在不開啟罩蓋的情況下，通過人機(jī)交互界面對電裝各種參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。規(guī)定不開蓋設(shè)置，可有效地保持智能電裝的密封性，這也是智能型裝置的一個(gè)基本特征。

　　(3) 具有電源相序自適應(yīng)功能。智能化電裝必須具有自動(dòng)調(diào)相的功能，杜絕由于相序改變引起的電機(jī)反轉(zhuǎn)損壞電裝的現(xiàn)象。

　　(4) 運(yùn)行狀態(tài)指示中具有不少于4 路開關(guān)量輸出且不少于2 路電源掉電后其狀態(tài)不改變和可選1路模擬量狀態(tài)信號的輸出( 通信控制時(shí)除外) 。

　　(5) 狀態(tài)信號輸出、遠(yuǎn)方和就地控制方式及其轉(zhuǎn)矩與行程等均可在現(xiàn)場不開啟罩蓋的情況實(shí)施配置。

3、參數(shù)比較

　　國際上主要的智能電裝為羅托克( 英國) 、里米托克( 美國) 、伯納德( 法國) 及西博思( 德國) 等產(chǎn)品。國內(nèi)外主要智能電裝的技術(shù)情況及其基本技術(shù)參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的比較見表1。

表1 智能電裝基本技術(shù)參數(shù)

4、國標(biāo)介紹

　　隨著總線和網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，生產(chǎn)控制的信號傳輸都向著總線形式的方向發(fā)展。智能電裝也應(yīng)全部實(shí)現(xiàn)總線化，網(wǎng)絡(luò)化。數(shù)字傳輸可以將閥門的所有參數(shù)精確的傳送給總控機(jī)。但是，由于在現(xiàn)有的控制方式中，大量的存在著單機(jī)控制及PLC 控制方式。為了適應(yīng)這種現(xiàn)狀，智能電裝增加與現(xiàn)有設(shè)備聯(lián)系的界面。所以GB /T 28270 - 2012 中規(guī)定了4路開關(guān)量的輸出要求。以便給單機(jī)和PLC 控制發(fā)送閥門的各種狀態(tài)信息。雖然需要增加許多繼電器，把數(shù)字信號改成觸點(diǎn)信號，既提高了成本，又增加了故障率。特別是規(guī)定在有2 路電源掉電后保持狀態(tài)的信號輸出。如果掉電后，對閥門進(jìn)行過手動(dòng)操作，保持的狀態(tài)并不能反應(yīng)真實(shí)的閥門狀態(tài)，但由于在大多數(shù)情況下，掉電后并不需要手動(dòng)操作，此項(xiàng)規(guī)定也是出于考慮目前現(xiàn)狀的一種方案。

　　標(biāo)準(zhǔn)中現(xiàn)場組態(tài)條款規(guī)定了智能電裝能夠達(dá)到的基本功能，還特地規(guī)定了免開蓋的要求。閥門電裝出廠時(shí)通常是能夠保證密封性能的，但如果在現(xiàn)場調(diào)整時(shí)，打開了密封蓋，就非常容易破壞密封性能。對于智能電裝，免開蓋調(diào)整是最基本的功能。設(shè)定免開蓋的要求似乎多余，但是在實(shí)踐中，確有使用原有技術(shù)加上一些數(shù)字顯示來偽裝成智能電裝的現(xiàn)象。由于機(jī)械結(jié)構(gòu)的電裝在現(xiàn)場設(shè)定時(shí)必須開蓋設(shè)置，為了明確阻擋這種現(xiàn)象，所以在國家標(biāo)準(zhǔn)中提出了免開蓋的要求，這主要是出于考慮到國內(nèi)目前現(xiàn)狀，采取的一點(diǎn)措施。

　　另外，智能電裝的一些新技術(shù)已經(jīng)開始使用，但是考慮到目前我國智能電裝的現(xiàn)狀，在標(biāo)準(zhǔn)GB /T28270 - 2012 中對變頻技術(shù)等未作規(guī)定。智能電裝有一部分在調(diào)節(jié)閥上使用，在調(diào)節(jié)閥上使用的智能電裝的電機(jī)控制有接觸器、固態(tài)繼電器和變頻調(diào)速器。由于轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的原因，在停止過程中，超調(diào)的現(xiàn)象經(jīng)常發(fā)生。特別是高速、大口徑調(diào)節(jié)閥在小區(qū)間中工作時(shí)，極易發(fā)生震蕩。為了減少振蕩，有時(shí)就不得不規(guī)定比較大的死區(qū)。在使用接觸器控制時(shí)，切斷與接通接觸器的時(shí)間是隨機(jī)變化的，雖然這種變化很小，但相對于小區(qū)間工作時(shí)，這種時(shí)間差異會(huì)導(dǎo)致控制的結(jié)果不確定。固態(tài)繼電器的時(shí)間控制非常可靠，但由于閥門控制的流體壓力和流速是在不斷變化的，閥門的扭矩也相應(yīng)改變，不容易使任何狀態(tài)下的控制非常準(zhǔn)確。變頻技術(shù)的使用，使調(diào)節(jié)控制變得非常精確，變頻技術(shù)和模糊技術(shù)結(jié)合，可以使調(diào)節(jié)非常迅速和準(zhǔn)確，不產(chǎn)生任何振蕩。變頻技術(shù)對于閥門電裝來講，成本還是過高了。不過，隨著電子技術(shù)的進(jìn)步，成本的下降，變頻技術(shù)將來很有可能會(huì)成為閥門智能電裝的標(biāo)準(zhǔn)配置。

　　在標(biāo)準(zhǔn)中增加了試驗(yàn)項(xiàng)目。傳統(tǒng)電裝雖然也是機(jī)電一體化產(chǎn)品，由于采用的都是微動(dòng)開關(guān)及電流表等分立元件，并不涉及微電子技術(shù)，只能算是一個(gè)初級的機(jī)電一體化產(chǎn)品。因此，在對電裝的試驗(yàn)項(xiàng)目中僅采用了GB /T 3797 電氣控制設(shè)備的標(biāo)準(zhǔn)。智能電裝增加了內(nèi)嵌微處理器的控制單元，使得智能電裝變成精密的電子產(chǎn)品。增加了試驗(yàn)項(xiàng)目，如靜電放電抗擾度試驗(yàn)，電快速脈沖群抗擾度試驗(yàn)，射頻電磁場輻射抗擾度試驗(yàn)，射頻場感應(yīng)的傳導(dǎo)騷擾抗擾度試驗(yàn)，電源端子騷擾電壓試驗(yàn)，電磁輻射騷擾試驗(yàn)等。

5、結(jié)語

　　標(biāo)準(zhǔn)GB /T 28270 - 2012 僅規(guī)定了智能電裝產(chǎn)品設(shè)計(jì)、流通及其使用中所必須共同遵守的規(guī)則與技術(shù)要求。對于采用不同方法、結(jié)構(gòu)、原理及元件等可以達(dá)到智能電裝要求的，標(biāo)準(zhǔn)中未作具體規(guī)定。標(biāo)準(zhǔn)中的一些規(guī)定項(xiàng)目是在傳統(tǒng)電裝生產(chǎn)企業(yè)所沒有遇到過的，為傳統(tǒng)電裝置制造企業(yè)提高了技術(shù)要求，增加了產(chǎn)品設(shè)計(jì)和生產(chǎn)制造的難度。傳統(tǒng)電裝企業(yè)通過智能電裝的生產(chǎn)，可以拓展技術(shù)提高的空間，對國內(nèi)智能型閥門電動(dòng)裝置整體的技術(shù)進(jìn)步也有很大的促進(jìn)作用。