一、概述
LSDF2型电动执行控制器是一采用直流无刷电动机作为动力的电动执行器控制部件。
直流无刷电机（BLDCM）具有直流电机与交流电机的全部优点，又克服了各自的缺点。在调速性能方面与交流变频相比，具有电路简单可靠，电磁辐射小，对电网干扰小，调速范围大等诸多优点。因此在航空、航天，自动控制、机器人等领域，直流无刷电机作为一种速度可控的动力源，被广泛采用。通过控制电路的作用，直流无刷电机能可靠地实现无摩察刹车。这一特点，对于电动执行器来说尤为重要。
采用直流无刷调速电机，并根据无刷直流电机特点设计的驱动与定位控制电路，LSDF2型电动执行器具有以下特点：
1、可靠的无摩擦制动技术，使执行器定位更精确，长期稳定性更好。
2、执行器的工作速度（开阀／关阀速度）可由用户设定。
3、当控制系统的给定值与当前的位置反馈差异较大时，电动机以较高的速度工作，使被调量的偏差能迅速减小。随着给定值与阀门开度差异的减小，电机速度随之降低，直到差异消除电机停转。这样的工作方式，既能迅速消除控制系统误差，又能避免振荡，使得调节品质更高。
4、通过对电机驱动电路的参数检测，能较准确地计算出电机、执行器的实际输出力矩（推力）。用户可通过操作按键设置开／关阀力矩。过力矩时，控制电路首先使执行器回退，再以电机zui低转速，缓慢的推动阀门，能解决大部分由于“别劲”导致的阀门卡涩。如果低速推动仍过力矩，关断电机，保护阀门不受损坏。为了确定阀门的实际开、关所需力矩，可在就地手动操作时，选显力矩显示，显示器可实时显示开关阀的力矩。根据显示值增加10%～20%作为过力矩设置值。可避免盲目设置力矩问题。
5、对执行器（包括位置发送器）的所有设置、无需打开执行器外壳，在液晶显示的中文菜单提示下，全部通过操作面板上的按键（或红外手持操作器）完成。设置十分方便快捷。
6、实现了“柔性开启”与“柔性关闭”。即电机启动时以zui低转速启动，再平稳升速到设定转速。执行器运行到终点前自动减速，总是以zui低转速到达终点。因此zui大限度地减少了对阀门的机械冲击和对被调量的扰动，同时也提高了定位精度。
下图说明LSDF2电动执行器的工作速度变化。
图a 给定电流与位置反馈电流变化关系图。
图b 执行器输出（阀门开／关）速度变化图。
t1：给定信号和位反信号出现偏差，执行器以zui低速度启动并升速。
t2：执行器速度逐步升高到zui大值。
t3：偏差减小，执行器开始减速。
t4：偏差消除，执行器动作停止。
7、采用带有中文液晶显示的操作面板实现就地操作与设置。也可选用红外手持操作器设置与操作。实现了“非侵入式操作”。按键也可采用磁性（霍尔）按钮。
二、主要功能
1）给定信号失效保护。用户可选择失效后的阀门位置：保持；指定位置。
2）位置信号失效保护。切断电机电源，报警。阀门保持原位。
3）过力矩保护。可回退、低速推进三次，任一次故障消除即恢复正常运行；三次未回复切断电源。
4）电机过电流／过热保护。
5）强干扰死机自恢复。
6）行程限位（电子限位）。
7）电子力矩检测。可实时显示开、关阀的力矩值。
8）瞬间防反转。
9）行程方向自适应。
10）电机旋转方向自调整。
11）就地手动操作；远方手动（按键）／自动（0/4～20mA）操作。
12）给定信号、位置反馈信号电压／电流可选，并可适配多种信号规格。
13）紧急状态处理功能。
14）行程／力矩关阀可选。
15）继电器组态功能。
16）运行数据记录、浏览功能。
17）行程联动功能。
18）执行器开、关速度设置功能。
19）“柔性开启”与“柔性关闭”功能。
20）无机械摩擦自动刹车功能。
21）输入／输出信号间具有电磁隔离。
22）位置检测传感器安装指导功能。
23）可选配现场总线通信卡（HART、PROFIBUS等）。
三、主要技术指标
1、给定信号：电流信号：0/4～20mA，输入电阻120Ω；电压信号：0/1～5V，输入阻抗不小于1MΩ。
2、位反信号：电流：0/4～20mA，输出负载电阻≤750Ω；电压信号：0/1～5V,输出阻抗不大于1K。
3、位置传感器：电位器0～500Ω；0～1K；0～5K；0～10K。
4、死区设置： 0～10%可调。步距0.1％。
5、定位误差（基本误差。含非线性误差和回差）：不大于±0.3％。
6、速度调节范围：1：8。分8档可调。
7、力矩设置范围：额定力矩的30％～100％可选，设定步距：10％。
8、阻尼特性：无振荡。
9、迟滞：不大于0.2S。
10、工作电源： 单相 AC220V±15％； 三相 AC380V±15％。
11、电气限位/联动设定范围：关限位/联动：0～100％；开限位/联动0～100%
12、工作环境温度：－25～70℃。
13、环境湿度：≤95％RH
14、显示精度： 0.2级。
15、继电器：6只继电器。其中一只输出就地/远方工作状态，一只为综合报警。其它4只为可组态输出。输出接点容量：AC250V，2A；DC60V，2A。
四、设置
设置全部通过就地操作面板的按键或红外遥控器完成。
上电后系统自动进入远方运行模式。设置是在就地操作模式下进行。在远方模式下按下“R/L”键不放，再按下“E”键，保持约5秒钟，就地指示灯亮后，同时松开按键，即进入了就地操作模式。
1、进入设置
按下“E”键不放保持约5秒钟，当显示器显示出现“设置状态”时，松开“E”键，显示器显示“全关标定”，表示已进入*步设置。
2、设置过程
1）全关标定
进入全关标定，显示器显示如下：
液晶显示器的上一行右侧显示位置检测电位器的当前开度。如果是厂方安装或用户更换位置检测电位器，需要根据阀门开度确定电位器的相应开度。此时可按以下操作进行：让电位器与带动齿轮脱开（执行器工作时电位器不动），用操作面板的手动开／关键将执行器的开度调到约50％（此时的开、关键对应的动作方向不确定，应观察动作方向，确定操作那一按键）；手动调整电位器位置使显示的电位器开度为50％±2％。紧固电位器与驱动齿轮的安装螺丝，电位器位置确定完成。下面进行全关标定。
按动操作面板上的“开”、“关”键，将执行器调至全关位置（此时的开、关键对应的动作方向仍不确定，应观察动作方向，确定操作那一按键）。到达全关位置，显示的电位器的开度应在5～15％，或在80～95％。调至到全关位置后按下“E”键保持3秒钟以上，等显示器出现“OK”时松开按键，全关标定完毕。进入下一步全开标定。
进入全关标定，如果显示的电位器开度有错误（含有英文字母或大于105％），应检查电位器接线或电位器本身有故障。
2）全开标定
进入全开标定，显示器显示如下：
与全关标定一样，将阀门调至全开位置。电位器的开度显示应在5％～95％以内。而且在从全关到全开的运行过程中，电位器的开度变化为单方向（递增或递减）且连续变化。如果电位器的开度变化不符合要求，说明电位器安装位置错误，必须调整到正确位置。
全开位置确定后按下“E”不放，当显示器显示“OK”后松开按键，全开标定完成，自动进入下一步死区值设置。
全开标定完成后，如果电位器接线有误或其他原因导致电位器变化量不足1／2，显示器将显示如下信息：
表示本次设置失效，按“ E ”返回全关标定。此时应检查电位器接线是否正确；电位器本身是否有故障；带动电位器转动的齿轮是否脱落等。确认无误后重新设置。
3）死区值设置
进入死区值设置，显示器显示如下：
按动“↑”、“↓”键，改变显示器显示的死区值为需要的值，按一下“E”键（不需保持）设置完成。进入下一步中途限位／联动选择。
4）中途限位／联动选择
进入中途限位／联动选择设置，显示器显示如下：
按动“↑”键，显示“联动”、“限位”交替变化。如果用户需要中途限位，可选择“限位”；如果需要根据阀门开度联动其它设备，则可选“联动”。当显示为您需要的方式时，按一下“E”键完成设置。进入下一步关联动（关限位）设置。
如果您无需此功能，可选择“联动”，但不指定继电器即可。也可选择“限位”，但应将关限位开度定在0，将开限位开度定在100％。
5）关联动（关限位）设置
根据您在上一步选择了“联动”或“限位”，液晶显示不同。
按动“↑”、“↓”键，改变显示器显示的关联动或关限位值为需要的值（如果不需要中途限位或联动，可将开度调为0%），按一下“E”键设置完成。进入下一步开联动（开限位）设置。
6）开联动（开限位）设置
进入本设置，液晶显示如下：
设置方法同上。如果不需要中途限位或联动，可将开度设为100%。完成后进入下一步开、关阀方式选择。
7）关阀方式选择
进入本设置，液晶显示如下：
为了保证阀门可靠关闭，LSDF2设计了力矩开关阀功能。当用户给定开度为0时，行程检测也到了0，如果选择了行程关阀，这时LSDF2控制自动停机；如果您选择了力矩关阀，LSDF2会控制电机继续运行，直到过力矩信号有效后才关断电机，保证了阀门的可靠关闭。
按动“↑”键，显示“力矩”、“行程”交替变化。当显示为您需要的方式时，按一下“E”键完成设置。进入下一步开阀速度设置。
8）进入开阀速度设置,液晶显示如下：
开、关阀速度共分8（1X、2X～8X）档。1X为zui低速度；8X为zui高速度。按动“↑”或“↓”键，显示的速度值改变。当出现需要的速度值时，按动“E”键确认。进入下一步关阀速度设置。
9）进入关阀速度设置,液晶显示如下：
与开阀速度设置一样，按“E”键确认。进入下一紧急事件处理设置。
10）紧急事件处理设置
进入本设置，液晶显示如下：
紧急事件是指生产过程发生了事故，此阀门根据故障处理需要是保持（保持）现状或是运行到指定（指定）位置。用户可选择“保持”或“指定”。如果选择了“指定”，下一步应设定需要的开度。
按动“↑”键，显示“保持”、“指定”交替变化。当显示为您需要的方式时，按一下“E”键完成设置。
11）紧急事件指定开度设置
进入本设置，显示器显示如下：（如果您在上一步选择了“保持”，则这一步自动跳过）
按动“↑”、“↓”键（按下“↑”键保持，显示开度将快速连续递增。按动“↓”键，按一下递减0.1%。），改变显示器显示的阀位值为需要的值时，按一下“E”键完成设置，进入下一界面。
12）开向力矩设置
显示器显示如下：
按动“↑”、“↓”键,显示值在30％～100％间变化。调整到需要的值，按一下“E”键完成设置，进入下一步。
13）关向力矩设置
显示器显示如下：
按动“↑”、“↓”键,显示值在30％～100％间变化。调整到需要的值，按一下“E”键完成设置，力矩设置完成。
14）继电器组态选择
进入本设置，显示器显示如下：
该设置用于选择是否要对输出继电器重新组态或浏览组态信息。如果按“E”键，将不进入继电器组态，直接跳到信号选择设置；按下“↓”键，将进入继电器组态界面。
15）继电器组态
进入继电器组态界面，液晶显示如下：
显示“1号”，表示当前是对1号继电器进行设置。其后的的显示为可由该继电器输出的故障或状态信息。故障和状态信息包括：
失效A（给定失效）； 失效P（位置检测失效）； 过流； 开限； 关限； 关联动； 开联动； 缺相；超温；开向过力矩；关向过力矩。
按动“↑”键，显示的故障和状态信息改变。出现您所需要的显示时，按“E”键确认，即完成对该继电器的设置。显示器显示下一继电器编号。设置方法同上。
当4号继电器设置完成后，自动进入信号设置选择界面。
16）输入／输出信号选择
该界面用于选择是否要修改给定和位反信号的规格。如果无需修改，可按“ E ”键跳过；如需要修改或浏览，按“↓”键进入。该设置界面液晶显示如下：
17）给定信号选择
给定信号选择界面显示如下：
按动“↑”键，显示的信号规格在4－20与0－20之间变化。当显示为您需要的信号规格时，按一下“E”键设置完成。自动进入位反信号规格选择界面。
18）位反信号选择
液晶显示如下：
设置方法同上。位反信号规格选择完成后，自动进入系统设置选择界面。
19）系统设置选择
系统设置主要是针对执行器生产厂方设置所用，执行器用户一般无需此设置。系统设置包括：电机电流设置；给定信号标定；位反信号误差校正。系统设置选择界面显示如下：
如果无需修改系统设置，可按“E”键结束设置；如需修改系统设置，按“↓”键进入输入标定。
20）输入标定
液晶显示如下：
此时应在给定信号输入端加入准确的20.00mA电流信号，按下“E”键保持不放，当显示器显示“ OK ”后松开按键，标定完成。自动进入下一步输出校正。如果不想改变原标定值，可按“R／L”键直接进入下一步。
输入标定时必须在给定输入端加入20.00mA电流。如果此时没有加入电流信号而按下了“E”键，控制电路将0mA电流误认为是20mA，将会导致控制电路无法工作。如果输入标定时加入的信号不是正确的20.00mA，控制电路会将加入的信号认为是20.00mA，导致定位不正确。
如果输入标定操作错误，可重新进入输入标定，保证信号正确后重新按“E”键标定即可。
21）输出电流校正
输出电流在出厂前已校正过，一般无需用户操作。但如果出现位反输出电流与液晶显示的位反开度百分数不对应，则应重新校正。
输出电流校正时，必须在位反输出端接一电流表。进入本界面，从电流表上读出的电流值不等于20.00mA时，按动“↑”、“↓”键可改变输出电流。当调整电流到20.00mA时，按一下“E”键完成校正。进入下一步空载力矩标定。
22）空载力矩标定
进入空载力矩标定状态，显示器显示如下：
将执行器处于空载状态（不联结阀门）。按下“开”或“关”键，使执行器运转，松开按键，执行器继续工作。按下“E”键不放，当显示器显示“OK”时松开按键，空载标定完成。
力矩标定必须在执行器工作时进行。为了使标定能有充分的时间，启动运行时应根据执行器当前的开度，选择按“开”键或按“关”键，以保证在完成标定前执行器不运行到终点位置。
如果不需要标定空载力矩，可按一下“ R／L”键跳过。
空载力矩标定完成，自动进入满载力矩标定。
23）满载力矩标定
进入满载力矩标定状态，显示器显示如下：
满在力矩标定，必须给执行器加载额定力矩（推力）。
与空载力矩标定一样，启动执行器工作，按“E”键完成标定。
按一下“ R／L”键，可放弃本次标定。
满载力矩标定完，控制器自动退回就地操作状态。此时应检查一下设置结果。按下开键，执行器向开方向运行，开度显示随之增大；按下关键，执行器向关方向运行，开度显示随之减小。改变输入信号，给定开度显示做相应变化。
六、运行
上电后自动进入远方运行模式。
1、就地/远方运行模式切换
从远方模式切换到就地模式：按下“R/L”键不放再按下“E”键，保持约5秒钟，就地指示灯亮，同松开两键，即进入就地模式。
从就地模式切换到远方模式：按下“R/L”保持约2秒钟，就地指示灯熄灭，松开按键，即进入远方运行模式。
2、就地操作
1）开/关操作
按下“开”键，执行器向开方向运行；按下“关”键，执行器向关方向运行；按下“停”键，停止运行。
2）浏览与清除数据记录
按下“E”键两秒钟内按下“关”键，进入数据记录处理界面，显示如下：
按动“↑”键，上一行显示“浏览”／“清零”交替变化。当显示“浏览”时按一下“E”键，进入记录浏览；在显示“清零”时按下“E”键，原记录数据被全部清零。
进入数据浏览显示如下：
按一下“↓”键，显示下一页：
按一下↑”键可返回上一页。按“E”退出数据浏览，返回就地手动操作。
3、远方操作
1）手动/自动运行切换
将远方的“手/自”动开关打向手动位置，进入远方手动操作状态；将开关打向自动位置，即进入自动运行状态。
2）手动运行
按下“开”键，执行器向开方向运行；按下“关”键，执行器向关方向运行；松开按键，停止运行。
3）自动运行
执行其动作完全受给定输入信号控制。阀门开度跟随给定信号变化。
４）启动紧急事件
生产过程发生故障或其它紧急事件，需要这一阀门立即按照事前设定的紧急处理方式动作，按一下“紧急”按钮，执行器立即启动紧急事件处理程序。
将工作模式切换到手动状态可解除紧急状态。
七、设置参数的浏览
如果需要检查设置参数，可进入设置状态浏览设置值。
进入设置状态后，在全关、全开标定时按下“R/L”键可逐一跳过。其它界面下，只要不修改原值直接按“E”键也可跳过。在浏览设置参数时，不要进入系统设置。一旦进入，应按“R/L”跳过。
