机电一体化中的电机控制与保护
内容摘要：据机电一体化技术的发展前景，提出一种新型电动执行机构的设计方案，详细介绍了
该执行机构各功能元件的选型与设计、阀位及速度控制原理以及各种关键问题的解决方法。该执行
机构将阀门、伺服电机、控制器合为一体，采用 8031 单片机、变频技术实现了阀门的动作速度和位
置控制，解决了阀门的精确定位、阀门柔性开关、极限位置判断、电机保护及模拟信号隔离等技术
问题。现场运行情况表明，该电动执行机构具有动作快、保护完善以及便于和
充分利用了机电一体化技术带来的方便快捷。
关键词：电动机阀门 继电器保护 机电一体化技术总结
引 言
在现代化生产过程控制中，执行机构起着十分重要的作用，它是自动控制系统中不可缺少的组
成部分。现有的国产大流量电动执行机构存在着控制手段落后、机械传动机构多、结构复杂、定位精
度低、可靠性差等问题。而且执行机构的全程运行速度取决于其电机的输出轴转速和其内部减速齿
轮的减速比，一旦出厂，这一速度固定不可调整，其通用性较弱。整个机构缺乏完善的保护和故
障诊断措施以及必要的
手段，系统的安全性较差，不便与计算机联网。鉴于以上原因，采用
传统的大流量电动执行机构的控制系统，可靠性和稳定性较差。随着
、现场总线等技术
在工业过程中的应用，这种执行机构已远远不能满足工业生产的要求。笔者设计的大流量电动执
行机构，采用机电一体化技术，将阀门、伺服电机、控制器合为一体，利用异步电动机直接驱动阀
门的开与关。通过内置变频器，采用模糊神经网络，实现阀门的动作速度、精确定位、柔性开关以
及电机转矩等控制。该电动执行机构省去了用于控制电机正、反转的接触器和可控硅换向开关模件、
机械传动装置和复杂、昂贵的控制柜和配电柜，具有动作快、保护较完善、便于和计算机联网等优
点。实际运行表明，该执行机构工作稳定，性能可靠 。自电子技术一问世,电子技术和机械技术的
结合就开始了,只是出现了半导体集成电路,尤其是出现了以微处理器为代表的大规模集成电路以
后,"机电一体化"技术之后有了明显进展,引起了人们的广泛注重.
机电一体化技术发展历程及其趋向
机电一体化是机械、微电子、控制、计算机、信息处理等多学科的交叉融合，其发展和进步有赖于相
关技术的进步与发展，其主要发展方向有数字化、智能化、模块化、网络化、人性化、微型化、集成化、
带源化和绿色化。
1．1 机电一体化技术发展历程
1.数控机床的问世,写下了"机电一体化"历史的第一页;
2.微电子技术为"机电一体化''带来勃勃生气;
3.可编程序控制器、"电力电子"等的发展为"机电一体化"提供了坚强基础;
4.激光技术、模糊技术、信息技术等新技术使"机电一体化"跃上新台阶.
1．2 机电一体化发展趋向
1 数字化
微控制器及其发展奠定了机电产品数字化的基础，如不断发展的数控机床和机器人；而计算机网
络的迅速崛起，为数字化设计与制造铺平了道路，如虚拟设计、计算机集成制造等。数字化要求机
电一体化产品的软件具有高可靠性、易操作性、可维护性、自诊断能力以及友好人机界面。数字化的
实现将便于远程操作、诊断和修复。
2 智能化
即要求机电产品有一定的智能,使它具有类似人的逻辑思考、判断推理、自主决策等能力。例如在
CNC 数控机床上增加人机对话功能，设置智能 I/O 接口和智能工艺数据库，会给使用、操作和维
护带来极大的方便。随着模糊控制、神经网络、灰色理论、小波理论、混沌与分岔等人工智能技术的