近年來(lái)閥門(mén)電動(dòng)裝置逐漸取代機(jī)械執(zhí)行機(jī)構(gòu),成為一個(gè)不可或缺的執(zhí)行單元在工業(yè)控制系統(tǒng)中.本文首先對(duì)閥門(mén)電動(dòng)裝置研究的現(xiàn)狀及趨勢(shì)做了介紹。結(jié)合智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的特殊要求，對(duì)智能執(zhí)行機(jī)構(gòu)各個(gè)部分進(jìn)行了設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，該系統(tǒng)低功耗、耐高溫、能長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行在高溫和惡劣的井下環(huán)境。
    近年來(lái),在智能儀器儀表的領(lǐng)域重點(diǎn)發(fā)展的技術(shù)是數(shù)據(jù)通信、智能現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備和開(kāi)放系統(tǒng)。電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的實(shí)用階段是控制系統(tǒng)的雙向、全數(shù)字化、多站通信的發(fā)展、現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)等。智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)近些年發(fā)展比較迅速。我們分析了國(guó)內(nèi)和國(guó)外的產(chǎn)品,我國(guó)電動(dòng)執(zhí)行結(jié)構(gòu)還存在很多問(wèn)題,控制精度較低、結(jié)構(gòu)不合理、穩(wěn)定性差等等,使得產(chǎn)品跟不上社會(huì)的步伐。國(guó)外的產(chǎn)品雖好，但是價(jià)格就非常的貴，售后的服務(wù)也不是很好。所以開(kāi)發(fā)一套符合我們使用習(xí)慣的新型智能電動(dòng)閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的產(chǎn)品是十分有意義的。
    總體設(shè)計(jì)方案
    智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)是一個(gè)復(fù)雜的系統(tǒng)，它是集機(jī)、電、儀一體的機(jī)電一體化系統(tǒng)。設(shè)計(jì)之初，要完成總體設(shè)計(jì)，總設(shè)的原則是簡(jiǎn)單實(shí)用、操作方便、安全可靠、技術(shù)先進(jìn)。這一主題的原則的優(yōu)點(diǎn)在國(guó)內(nèi)外同類(lèi)產(chǎn)品的基礎(chǔ)上爭(zhēng)取一個(gè)突破和創(chuàng)新。
    智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)作為一種常規(guī)的儀器，它具有控制、檢測(cè)等功能，系統(tǒng)由控制、通信、顯示、保護(hù)等構(gòu)成、我們把它分為兩個(gè)部分：執(zhí)行部分和控制部分；執(zhí)行部分主要是電動(dòng)機(jī)、傳感器、各種部分等組成。控制部分主要由PLC、馬達(dá)、接觸器等組成；通過(guò)圖1可以看出，智能閥門(mén)控制是閉環(huán)控制，控制電機(jī)的運(yùn)行主要由反饋信號(hào)和設(shè)置信號(hào)，控制精度較高。
    系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)
    2.1設(shè)計(jì)原則
    2.1.1模塊化的原則
    模塊化的設(shè)計(jì)，基本設(shè)計(jì)思想是系統(tǒng)自上向下設(shè)計(jì)，把系統(tǒng)分為各個(gè)子系統(tǒng)，分別進(jìn)行設(shè)計(jì)。這樣進(jìn)行設(shè)計(jì)，方便檢查缺陷和簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)工作。模塊化設(shè)計(jì)系統(tǒng)為未來(lái)設(shè)計(jì)帶來(lái)極大的便利,良好的模塊設(shè)計(jì)可以使系統(tǒng)變成各個(gè)模塊的組合。
    2.1.2標(biāo)準(zhǔn)化的原則
    標(biāo)準(zhǔn)化包括兩個(gè)方面：自定義標(biāo)準(zhǔn)和法定的標(biāo)準(zhǔn)，標(biāo)準(zhǔn)化的設(shè)計(jì)可以為今后的設(shè)計(jì)工作帶來(lái)極大的便利。
    2.1.3復(fù)用的原則
    在硬件的設(shè)計(jì)中，盡量采用模塊化的設(shè)計(jì)，在以后的設(shè)計(jì)中可以使用，盡量減少錯(cuò)誤。一般來(lái)說(shuō)，要更新一個(gè)系統(tǒng)，其實(shí)就是改變其核心硬件的設(shè)計(jì)，就可以更新產(chǎn)品。系統(tǒng)的前期采用模塊化的設(shè)計(jì)，可以使產(chǎn)品的后續(xù)開(kāi)發(fā)節(jié)省時(shí)間和成本。
    2.2電機(jī)的驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)
    交流接觸器的使用有很多優(yōu)點(diǎn)，如壽命長(zhǎng)、寬電壓等。采用LC1-D18施耐德公司的產(chǎn)品用于電機(jī)控制
其控制原理圖如圖2所示:正轉(zhuǎn),正轉(zhuǎn)按鈕SB_F關(guān)閉接觸器KM_F 電動(dòng)關(guān)閉,然后電動(dòng)機(jī)M正轉(zhuǎn)；同理，逆轉(zhuǎn)，SB_R反向按鈕關(guān)閉,換向接觸器KMR電動(dòng)關(guān)閉,所以電機(jī)M反轉(zhuǎn)。為了防止KM_F和KM_R導(dǎo)通的同時(shí),在電源電路、串聯(lián)電路中KM_R 、KM_F聯(lián)鎖控制。
    系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)
    根據(jù)閥門(mén)控制系統(tǒng)響應(yīng)快和自動(dòng)化程度高的特點(diǎn)，符合嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用，硬件和軟件組成嵌入式系統(tǒng)，兩者互相配合，使系統(tǒng)工作。任何一部分出現(xiàn)故障，系統(tǒng)都不能正常工作，軟件作為系統(tǒng)的兩大組件之一，扮演者重要的角色在系統(tǒng)中。
    3.1嵌入式系統(tǒng)特點(diǎn)
    嵌入式系統(tǒng)一般具有4個(gè)優(yōu)點(diǎn)：1）支持多任務(wù)的處理，較短的中斷響應(yīng)時(shí)間，程序簡(jiǎn)潔有效；2）模塊化設(shè)計(jì)，存儲(chǔ)保護(hù)功能；3）具有可擴(kuò)展的處理器結(jié)構(gòu)；4）系統(tǒng)具有較低的功耗；
    嵌入式系統(tǒng)與通用型計(jì)算機(jī)系統(tǒng)相比有以下幾個(gè)特點(diǎn)：1）大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)的系統(tǒng)設(shè)計(jì)是為一個(gè)特定的用戶(hù)群；2）硬件和軟件在嵌入式系統(tǒng)中的設(shè)計(jì)是高效的；3）嵌入式系統(tǒng)和具體應(yīng)用有機(jī)地結(jié)合在一起,具有較長(zhǎng)的生命周期；4）嵌入式系統(tǒng)是將計(jì)算機(jī)技術(shù)、電子技術(shù)和、導(dǎo)體技術(shù)結(jié)和應(yīng)用結(jié)合的產(chǎn)品，是一個(gè)高度分散、不斷創(chuàng)新的系統(tǒng)；
    3.2嵌入式軟件
    嵌入式的軟件主要由三部分組成：1）嵌入式操作系統(tǒng)；2）嵌入式支撐軟件；3）嵌入式應(yīng)用軟件；
    （1）系統(tǒng)需求分析：根據(jù)用戶(hù)的需求，軟硬件功能劃分；
    （2）軟件需求分析：算法和各個(gè)程序模塊的劃分；
    （3）設(shè)計(jì)：系統(tǒng)架構(gòu)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、算法描述,流程和接口等進(jìn)行詳細(xì)的描述，各個(gè)模塊描述；
    （4）編碼：應(yīng)用合適的語(yǔ)言，編寫(xiě)程序代碼；
    （5）測(cè)試及維護(hù)：測(cè)試程序的缺陷進(jìn)行修改完善，并對(duì)軟件進(jìn)行維護(hù)；

    經(jīng)過(guò)不斷對(duì)智能電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)進(jìn)行研究,通過(guò)不斷學(xué)習(xí)和創(chuàng)新,大量的調(diào)查和研究工作。初步完成智能閥門(mén)控制器的設(shè)計(jì),最終目標(biāo)應(yīng)用智能閥門(mén)控制器在工業(yè)的領(lǐng)域。發(fā)展的過(guò)程必然接受檢驗(yàn)在實(shí)踐中,不斷發(fā)現(xiàn)不足之處,提出新的要求,逐步向工業(yè)化的道路前進(jìn);