简述化工企业中电动执行单元的作用

张养龙 陈敏

【摘要】阀门电动执行器既是一种电动阀门的部件，又是机械装置和电子装置有机结合而形成的一种高技术装置。

【关键词】电动执行机构；处理器；电磁波辐射；布线

阀门电动执行器既是一种电动阀门的部件，又是机械装置和电子装置有机结合而形成的一种高技术装置。在化工生产中，有大量的管道系统，仅靠人的肉眼、感觉、经验来进行正确的操作是不够的，还必须依靠大量的电动阀来实现对其的控制。电动阀接受调节器送来的信号，改变被调介质的流量，从而把被调参数维持在所需要的范围内。电动阀由执行机构和调节机构组成。现在有的阀门电动执行器带有微处理器，常应用在环境恶劣的条件下，工作现场的干扰较重，必须重视对其抗干扰技术的研究。

干扰对阀门电动执行器的作用可分为三部分：第一部分是空间干扰，通过电磁波辐射串人装置；第二部分是过程通道干扰，前向输入通道干扰使模拟信号失真，数字信号出错，装置根据这些错误信号做出的反应必然是错误的；后向通道干扰使各种输出信号混乱，不能正确反应装置的真实输出量。第三部分是装置内部，即处理器CPU，由于CPU是+5V低电压供电，容易被干扰窜人，使总线上的数字信号混乱，引发一系列后果。

抗干扰措施有硬件措施和软件措施。硬件措施如果得当，可将绝大部分干扰拒之门外，但仍然会有少数干扰进人微机装置，因此软件措施作为第二道防线必不可少。由于软件抗干扰措施是以CPU为代价的，如果没有硬件消除绝大多数干扰，CPU将长期处于疲劳状态，无暇顾及正常工作，严重影响装置的工作效率和实时性。因此，一个好的抗干扰装置是由硬件和软件相结合构成的。阀门电动执行器的抗干扰是一门实践性很强的技术，从某种意义上说是一门实验技术，包含了相当丰富的实践知识。

硬件抗干扰技术包括抗空间干扰阀门电动执行器工作时会产生大量的电磁辐射，电机的起动、换向、继电器的吸合等，都会在周围产生大量的电磁辐射。而装置对电磁环境非常敏感，电磁辐射作用于模拟信号会使信号产生畸变；作用于数字信号，会引起误信号，有时会引起控制装置误动作。为防止电磁干扰，对控制器采取电磁屏蔽；采用导电性能优良的金属材料（铜、铝等）制作屏蔽罩，将控制器装在屏蔽罩里，将屏蔽罩接至大地。实践证明此方法非常有效。而电源抗干扰在阀门电动执行器运行过程中，迟到的最大问题便是电源抗干扰的问题。因为使用隔离变压器，高频噪声通过变压器不是靠初、次级线圈的相互耦合，而是靠初、次级间寄生电容耦合的。因此隔离变压器的初、次级之间用屏蔽层隔离，减小其分布电容，以提高抗共模干扰的能力。 如果采用低通滤波器，由谐波频谱分析可以知道电源的干扰大都是高次谐波，因此采用低通滤波器让50Hz市电基波通过，滤去高频谐波，改善电源波形。在低压下，当滤波电路载有大电流时，宜用小电感和大电容构成滤波网络；当滤波电路处于高电压工作时，则宜采用小电容和允许的最大电感构成滤波网络。

合理布线，在实际布线時做到以下几点。

（1）强电信号与弱电信号分开布线；

（2）交、直流线路分开布线；

（3）主电路与控制电路分别安装在不同的印制板上，相互之间用金属板屏蔽。

过程通道抗干扰光耦是电流型器件，干扰信号虽然有较大的电压幅值，但能量很小，只能形成微弱电流，而光耦的输出信号与输入信号流经发光二极管的电流有关，这样干扰信号由于不能提供足够的电流，所以不会进入输出极；光耦的输入回路和输出回路之间分布电容很少，而绝缘电阻很大，这样就避免了干扰通过光耦在输入回路和输出回路之间的耦合以及双绞线与同轴电缆相比，虽然频率特性差，但阻抗高，抗共模噪声能力强。双绞线能使各个小环节的电磁感应干扰相互抵消：其分布电容为几十pF，距离信号源近时，可起到积分作用，故双绞线对电磁场具有一定的抑制作用

其他抗干扰措施，在单片机系统中采用看门狗是一个很好的办法。看门狗措施在单片机应用系统中，由于干扰的因素，常常会出现程序“跑飞”或“死机”现象，使系统不能正常工作。现场保护措施现场保护就是指如果在中断服务子程序或调用程序中使用了主程序用到的累加器、乘法器以及内存，而且这些数据不允许子程序对其进行修改，那么在子程序的最前面要将这些数据保存。保存的方法主要有两种：通过传送指令将要保护的数据放到一个保护区里；或者通过PUSH、PSHD指令将要保护的数据压人到硬件堆栈。当子程序退出前，需要将保护的数据按序恢复，以保证主程序的正常进行。而指令冗余措施在重要的操作运行指令，如开、关闭中断，返回，跳转指令后，再写上同样的指令，当前面的指令在解释执行时，遇上干扰而被淹没时，则大多数情况下，后面同样的指令执行可使程序运行不受干扰的影响。另外，还有数字滤波措施等。阀门电动执行器采用了上述多种软、硬件抗干扰技术后在化工现场稳定良好运行

随着科技的发展，经济的增长昂贵的高性能阀门电动执行器大量出现，必须对其抗干扰问题引起足够的重视，针对阀门电动执行器的抗干扰，理论和实践都告诉我们，无论受干扰的情况怎样复杂，首先是要找到干扰源，其次分析有无抑制干扰的可能性和采取相应的措施等，这样往往可以取得事半功倍的效果。阀门电动执行器由于采取了上述一系列抗干扰技术，使得其运行稳定可靠，故障率降低，提高了化工生产率，为企业的的发展创造更多的效益。

作者简介：

张养龙，陕西陕化煤化工集团有限公司化肥公司电仪一车间副主任。

陈敏，陕西陕化煤化工集团有限公司质量计量中心计量员。