电液执行机构
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电液执行机构
一. 执行器简介
执行器概述
• 执行器作为控制系统的终端执行机构，其工作的可靠性、 •
可控性和功能的优劣，将直接影响调节、控制结果的成败 和设备的安全性，并制约着自动化总体水平的提高。 仪器仪表与自动化技术在过去25年中所取得的重大技术 进步。虽然意义深远，但如果没有性能上可以与其相适应 的执行器或驱动装置，仪器仪表的卓越性能将无法在过程 控制中得到充分发挥。
、贮油箱、加热器、旁路电磁阀（弹簧失效单元特有）等。
• REXA 调节型电液执行机构采用了液压技术方面的最新技术，即
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
专利产品流量匹配系统。这是系统中唯一的液压回路控制组件， 它的作用是使内部液体压强独立于负载的大小和方向。使得调节 型电液执行机构可以传递平滑、精确的操作而不需考虑所需的推力 。调节型电液执行机构反应迅速、定位精确。由于系统是液压的， 所以可以取得其它种类执行器难以达到的定位效果，而不会遇到 气动执行器的稳定性或电子机械设计的齿轮冲击问题。 流量匹配系统允许调节型电液执行机构以增量方式定位。马达和 泵只在执行器需要动作时动作。不动时，调节型电液执行机构锁在 原位。该系统完全能够胜任调节任务，而不受启、停或反转的限 制。
• 在调节型控制器的操作装置中有自动、设定和本地三种操作 模式 • 当执行器处在自动模式时，它会根据控制信号，通过自动调
节来达到目标位置。当执行器处在现场本地模式时，可以通 过手动方式来调节执行器位置。当执行器处在设定模式时， 可以对执行器进行校准，同时可设置其运行参数，此运行参 数控制执行器的动态特性。
• • •
• （7）可选的流量系数修正功能可以有效地改变所配的阀门的流量系
数或降低执行器的非线性误差
定、调整和控制；可实现对被控对象特性的线性修正、水锤防护、过 载保护；可对执行器的运行状态进行自动监测、诊断、报警和防护； 可与上级控制系统进行通讯，实现对被控对象的智能闭环控制。 （4）设计有单作用和双作用液压缸，可实现大推力直线位移输出和 大力矩角位移输出，100%连续调节工作和开关两位控制方式，具有 失电情况下的各种安全机制（全开、全关、保位）。 （5）对于D型动力模块，对响应速度环引入了PI控制使它在具有高 响应速度的同时具有很高的稳定性并有效地消除了超调。 （6）通过可选的双速功能，配合速度切换点参数可使当实际开度小 于某一预定值时使用预设的低速运行，从而有效地消除水锤效应对管 道及阀门带来的伤害。
工作原理
• 依赖预先设定的行程和信号范围等参数，控制器把外部送入的控制信
•
号转化为目标位置，当前位置则通过装在执行器上的反馈组件确定。 目标和当前位置之差即是误差。 如果误差超出了死区（用户设定），控制器将通过启动马达来重新校 正。
• 调节型电液执行机构内部有一个由马达驱动的可逆液压泵，该泵能够
执行器分类
• 传统执行器分为电动、气
动和液动三种。
各种执行器比较
• 电动执行器以电能为动力，
• 经常出现的问题有定位精度
差、过开过关、电机烧毁、 齿轮箱磨损等，维护费用相 对较大。
具有操作简便、易于实现远 距离控制等特点。
• 气动执行器以压缩空气为动力，具有结构简单、维护较为方便等特点
，但体积大、需要气源和空气净化装置；
性能
• （1）定位精度小于全行程的0.15%； • （2）重复率小于全行程的0.1%； • （3）死区在控制信号的0.1%~5%范围内可调，最小可达0.05% ； • （4）可接受4~20mA标准模拟量信号或脉冲信号； • （5）直行程输出位移范围0.75 inch ~ 22inch（英寸），用户可以
高压流从端口E流到缸 的右室， 由于液压回路是闭合的，与流入活塞右 侧数量相同的油必须从左侧流出。这股 油流通过FMV-2打开的逆止阀进入泵吸 口。
通过改变泵旋转方向，FMV逆向操作， 移动活塞杆到右侧。 当泵停下来后。两个开关阀均关闭。 液压油被封在油缸内。 马达不需要进行操作就可以使位置得 到保持。
二. 调节型电液执行机构
Xpac 执行器的结构
• REXA 调节型执行器包含两个主要部分，即执行器（缸和电液动力组
件）部分和控制箱部分。执行器装在驱动装置上，控制箱远程安装。 连接它们的是模块电缆和反馈电缆。
控制箱
• 控制箱包括位置控制处理器、电源供应、马
达驱动器、保险丝和电源滤波器以及接线端 子。
现智能化、操作简便之特点，又具 有液动执行器高精度、高可靠性、 高寿命、负载能力大之优点。由于 一体化模块结构，使其体积小、结 构简单，安装、调整、维护方便， 不需要庞大的独立外供油源或气源 ，简化了系统结构。
REXA执行器分类
• REXA执行器主要有调节型(Xpac)和开关型(Mpac) • 下图为两种Xpac型执行器，左图为直行程，右图为旋转型
• 通过按钮操作可以使位置控制处理器进入“设置”模式，在这里，速
•
度、行程、死区和控制信号可以通过三键区和显示器设置。编程参数 可以从永久存储器中获得。 控制器能够对执行器的各种故障进行诊断。错误代码以两位字母表示 在液晶显示屏上，错误代码的前面显示“E-”字样。
动力模块
• 执行器部分的核心是电液动力模块，包括电机、齿轮泵、流量匹配阀
通过两个流量匹配阀中的一个来增压（FMV-1和FMV-2）。每个FMV 由一个开口阀芯组成，该阀芯带有一个集成的起引导作用的逆止阀。 两个FMV的端口尺寸严格一致。
• 为把活塞移动到左边，泵改变旋转方向，通过A端口使FMV-2加压，
FMV-2的阀芯在压差的作用下失去平衡移向左侧，托起它的逆止阀， 打开端口D到口B，端口A到E口。
• 普通的液压执行器以高压油为动力，具有负载能力大，调节精度高等
特点，但需要配备有庞大的独立供油设备，维护工作量也相对较大
• 为集电动、气动、液动执行器之优点克服其缺点，美国REXA公司于
二十世纪80年代末期，开发了机电液一体化智能型执行器（简称 REXA执行器）。
• REXA执行器具有电动执行器易于实
特点
• （1）采用机电液一体化、
集成化、模块化、小型化 设计，易于实现系列化。 结构简单、体积小，无须 外接油源和气源，可靠性 高，寿命长。安装、调整 方便，维护工作量小，对 使用环境的适应性强；
• （2）具有标准模拟量、脉冲量信号控制方式，易于与控制器接口， 接受任何控制系统的控制信号； • （3）智能化设计输出位移，可实现速度、加速度、死区等参数的设
一. 执行器简介
执行器概述
• 执行器作为控制系统的终端执行机构，其工作的可靠性、 •
可控性和功能的优劣，将直接影响调节、控制结果的成败 和设备的安全性，并制约着自动化总体水平的提高。 仪器仪表与自动化技术在过去25年中所取得的重大技术 进步。虽然意义深远，但如果没有性能上可以与其相适应 的执行器或驱动装置，仪器仪表的卓越性能将无法在过程 控制中得到充分发挥。
、贮油箱、加热器、旁路电磁阀（弹簧失效单元特有）等。
• REXA 调节型电液执行机构采用了液压技术方面的最新技术，即
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
•
专利产品流量匹配系统。这是系统中唯一的液压回路控制组件， 它的作用是使内部液体压强独立于负载的大小和方向。使得调节 型电液执行机构可以传递平滑、精确的操作而不需考虑所需的推力 。调节型电液执行机构反应迅速、定位精确。由于系统是液压的， 所以可以取得其它种类执行器难以达到的定位效果，而不会遇到 气动执行器的稳定性或电子机械设计的齿轮冲击问题。 流量匹配系统允许调节型电液执行机构以增量方式定位。马达和 泵只在执行器需要动作时动作。不动时，调节型电液执行机构锁在 原位。该系统完全能够胜任调节任务，而不受启、停或反转的限 制。
• 在调节型控制器的操作装置中有自动、设定和本地三种操作 模式 • 当执行器处在自动模式时，它会根据控制信号，通过自动调
节来达到目标位置。当执行器处在现场本地模式时，可以通 过手动方式来调节执行器位置。当执行器处在设定模式时， 可以对执行器进行校准，同时可设置其运行参数，此运行参 数控制执行器的动态特性。
• • •
• （7）可选的流量系数修正功能可以有效地改变所配的阀门的流量系
数或降低执行器的非线性误差
定、调整和控制；可实现对被控对象特性的线性修正、水锤防护、过 载保护；可对执行器的运行状态进行自动监测、诊断、报警和防护； 可与上级控制系统进行通讯，实现对被控对象的智能闭环控制。 （4）设计有单作用和双作用液压缸，可实现大推力直线位移输出和 大力矩角位移输出，100%连续调节工作和开关两位控制方式，具有 失电情况下的各种安全机制（全开、全关、保位）。 （5）对于D型动力模块，对响应速度环引入了PI控制使它在具有高 响应速度的同时具有很高的稳定性并有效地消除了超调。 （6）通过可选的双速功能，配合速度切换点参数可使当实际开度小 于某一预定值时使用预设的低速运行，从而有效地消除水锤效应对管 道及阀门带来的伤害。
工作原理
• 依赖预先设定的行程和信号范围等参数，控制器把外部送入的控制信
•
号转化为目标位置，当前位置则通过装在执行器上的反馈组件确定。 目标和当前位置之差即是误差。 如果误差超出了死区（用户设定），控制器将通过启动马达来重新校 正。
• 调节型电液执行机构内部有一个由马达驱动的可逆液压泵，该泵能够
执行器分类
• 传统执行器分为电动、气
动和液动三种。
各种执行器比较
• 电动执行器以电能为动力，
• 经常出现的问题有定位精度
差、过开过关、电机烧毁、 齿轮箱磨损等，维护费用相 对较大。
具有操作简便、易于实现远 距离控制等特点。
• 气动执行器以压缩空气为动力，具有结构简单、维护较为方便等特点
，但体积大、需要气源和空气净化装置；
性能
• （1）定位精度小于全行程的0.15%； • （2）重复率小于全行程的0.1%； • （3）死区在控制信号的0.1%~5%范围内可调，最小可达0.05% ； • （4）可接受4~20mA标准模拟量信号或脉冲信号； • （5）直行程输出位移范围0.75 inch ~ 22inch（英寸），用户可以
高压流从端口E流到缸 的右室， 由于液压回路是闭合的，与流入活塞右 侧数量相同的油必须从左侧流出。这股 油流通过FMV-2打开的逆止阀进入泵吸 口。
通过改变泵旋转方向，FMV逆向操作， 移动活塞杆到右侧。 当泵停下来后。两个开关阀均关闭。 液压油被封在油缸内。 马达不需要进行操作就可以使位置得 到保持。
二. 调节型电液执行机构
Xpac 执行器的结构
• REXA 调节型执行器包含两个主要部分，即执行器（缸和电液动力组
件）部分和控制箱部分。执行器装在驱动装置上，控制箱远程安装。 连接它们的是模块电缆和反馈电缆。
控制箱
• 控制箱包括位置控制处理器、电源供应、马
达驱动器、保险丝和电源滤波器以及接线端 子。
现智能化、操作简便之特点，又具 有液动执行器高精度、高可靠性、 高寿命、负载能力大之优点。由于 一体化模块结构，使其体积小、结 构简单，安装、调整、维护方便， 不需要庞大的独立外供油源或气源 ，简化了系统结构。
REXA执行器分类
• REXA执行器主要有调节型(Xpac)和开关型(Mpac) • 下图为两种Xpac型执行器，左图为直行程，右图为旋转型
• 通过按钮操作可以使位置控制处理器进入“设置”模式，在这里，速
•
度、行程、死区和控制信号可以通过三键区和显示器设置。编程参数 可以从永久存储器中获得。 控制器能够对执行器的各种故障进行诊断。错误代码以两位字母表示 在液晶显示屏上，错误代码的前面显示“E-”字样。
动力模块
• 执行器部分的核心是电液动力模块，包括电机、齿轮泵、流量匹配阀
通过两个流量匹配阀中的一个来增压（FMV-1和FMV-2）。每个FMV 由一个开口阀芯组成，该阀芯带有一个集成的起引导作用的逆止阀。 两个FMV的端口尺寸严格一致。
• 为把活塞移动到左边，泵改变旋转方向，通过A端口使FMV-2加压，
FMV-2的阀芯在压差的作用下失去平衡移向左侧，托起它的逆止阀， 打开端口D到口B，端口A到E口。
• 普通的液压执行器以高压油为动力，具有负载能力大，调节精度高等
特点，但需要配备有庞大的独立供油设备，维护工作量也相对较大
• 为集电动、气动、液动执行器之优点克服其缺点，美国REXA公司于
二十世纪80年代末期，开发了机电液一体化智能型执行器（简称 REXA执行器）。
• REXA执行器具有电动执行器易于实
特点
• （1）采用机电液一体化、
集成化、模块化、小型化 设计，易于实现系列化。 结构简单、体积小，无须 外接油源和气源，可靠性 高，寿命长。安装、调整 方便，维护工作量小，对 使用环境的适应性强；
• （2）具有标准模拟量、脉冲量信号控制方式，易于与控制器接口， 接受任何控制系统的控制信号； • （3）智能化设计输出位移，可实现速度、加速度、死区等参数的设