智能型阀门定位器（共7篇）
智能型阀门定位器 篇1
0 引言
火力发电厂的集散控制系统, 往往由成百上千个控制回路组成, 每一个控制回路都会接受或从内部产生干扰, 对过程变量产生决定性的影响。不同回路之间的相互作用也会产生影响过程变量的扰动。各种传感器和变送器收集过程变量的信息, 控制器接受这些信息并进行处理, 使得过程变量在负载扰动发生后恢复到它的正常范围。所有的测量、比较、计算工作完成后, 必须由终端控制元件来执行控制器所选择的控制策略。控制回路中特别常用的终端控制元件就是气动执行器。
气动执行器与新型智能阀门定位器配合使用, 可以提供很高的定位精度以及对过程干扰更加迅速地响应。基于微处理器的智能定位器, 为气动执行器提供了比常规机械式定位器更优越的动态性能, 并且具有零位、行程的自调整功能和自诊断功能等, 有助于确保最初的优良性能不会随着定位器长期使用而下降。
1 常规机械式定位器存在的主要问题
我公司1号机组除氧器上水气动调节阀、凝结水再循环气动调节阀等汽机侧重要调节阀使用的均为机械式定位器, 这种定位器由反馈凸轮、连杆、电气转换器等部件组成, 纯粹利用机械传动和弹性元件变形来工作。定位器内部的波纹管、反馈弹簧、喷嘴档板等核心部件在长期使用中, 由于受压缩空气中水分、油分和固态杂质、腐蚀性气体以及振动、高温等工作环境的影响容易老化变形, 导致定位器失效, 调节阀无法远控操作, 直接影响自动调节的品质, 同时造成整体系统不安全因素的上升。因此有必要选择一种可靠性高、安装方便, 能广泛适应压缩空气品质的智能定位器来替换现有的机械式定位器。根据我公司实际需要, 我们选定了SIEMENSSIPARTPS2智能定位器来替换常规机械式定位器。
2 智能定位器的工作原理、性能特点及结构组成
2.1 智能定位器的工作原理及性能特点
SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器用于气动直行程或角行程执行机构的控制。其定位器采用微处理器对给定值和位置反馈进行比较。如果微处理器检测到偏差, 就通过一个五步开关程序来控制压电阀, 压电阀将控制指令转换为进入执行机构气室的压缩空气流量, 进而调节气动执行机构的位移变化量以消除位置偏差。而执行机构的位置反馈则是通过固定在直行程或角行程执行机构上的位置反馈组件中的导电塑料电位器的转换实现的。定位器的附加功能输入可用于锁定阀位或驱动阀门达到安全的位置。与常规产品相比, SIPARTPS2系列智能电气阀门定位器有许多独特而实用的性能特点:
1) 三个按键和双行LCD显示可实现简捷的操作和编程。
2) 具有零位和行程范围自动调整的功能。
3) 手动操作时无需另外的设备。
4) 具有可选的或可编程的输出特性。
5) 具有自诊断功能。
6) 耗气量极小。
7) 设定值和控制变量极限值可进行选择。
8) 可编程设置阀门“紧密关闭”功能。
2.2 智能定位器的结构组成
SIPARTPS2系列阀门定位器是一种采用高集成度微处理器的数字式现场设备。定位器主要由以下部件组成:
1) PCB印刷电路板组件。电路板安装架留有数个插槽, 按编号分别插入Iy模块、报警模块和限位开关触发器模块 (SIA) , 这些模块与基本单元之间在电气上都是隔离的, 以防止相互干扰。
2) 由压电阀组构成的气路控制及放大部分, 能控制进入执行器的压缩空气量。
(1) 带微处理器和输入电路的主板。
(2) 带LCD和按键的控制面板。
(3) 压电阀单元, 单作用定位器。
(4) 压电阀单元双作用定位器。
(5) Iy模块用于SIPARTPS2控制器。
(6) 报警模块用于3个报警输出和1个二进制输入注。
(7) SIA模块 (限位开关报警模块) 。
(8) 弹簧复位气动执行机构 (单作用) 。
(9) 无弹簧复位气动执行机构 (双作用) 。
注意:报警模块 (6) 和SIA模块 (7) 仅在二者中选择一插入。
3 智能定位器的调试及安装
3.1 安装
将定位器各部件包括反馈杆、气动模块、报警模块、反馈模块等预装完毕。用合适的连接件将定位器固定在执行机构的支架上。对于直行程执行机构要保持定位器的垂直, 并调整定位器的高度, 使反馈杆的水平位置与阀门杆行程的中心位置相对应;对于角行程执行机构注意使定位器与地面水平。
3.2 调试前的准备工作
1) 将定位器、执行器及其他气路元件用气源管连好, 并给上气源。
2) 将定位器的信号线和反馈线连接完毕。
3) 现在定位器处于手动模式, 在定位器显示窗口上方显示的为电位计的电压百分数。
4) 用定位器显示窗口下方的“+”和“-”两个按键, 使执行机构运动, 看整个机构能否自由走满行程。
5) 让执行器运动到行程的中间位置 (直行程的反馈杆处于水平位置) , 就可以进行初始化了。
3.3 参数设置
按功能键 (小手形) 5 s后就可以进行参数设置。SIEMENS定位器共有36组参数, 可以根据现场的实际情况进行设置。用“+”和“-”键可以在一组参数中进行选择, 选择完后可以按一下功能键进入第二组参数的设置, 若上一个参数设置有误, 可以按功能键同时按“-”键, 回到上一个参数再进行设置。
在这些参数中有以下几个是经常用到的:
1) YFCT (执行器类型) :直行程选WAY, 角行程选TURN。
2) YAGL (额定反馈角度) :一般情况下, 直行程设置成33°, 角行程设置成90°。
3) SDIR:给定方向上升RISE, 给定方向下降FALL。
4) YDIR (操作变量方向显示) :上升RISE, 下降FALL。
同时改变SDIR和YDIR这两组参数可改变执行器动作方向。
3.4 初始化
开始初始化时执行器必须处于行程的中间位置。参数设置完毕后用功能键切换到第四个参数, 显示为“4.INIT”, 按住“+”键约5 s定位器就自动进行初始化了。当初始化完成时屏幕上显示“FINISH”, 按一下功能键显示“4.INIT”。按功能键5 s后, 当屏幕显示有变化时松手, 此时定位器处于手动模式, 再按一下功能键定位器处于自动模式。初始化结束后定位器即进入正常工作状态。根据执行器的情况整个初始化过程<15 min。在日常使用时按一下功能键可在自动和手动之间切换。手动时按“+”“-”键使执行器运动。
4 智能定位器配套三断自锁装置工作原理
在实际应用中, 集散控制系统显然无法提供百分之百的保证。对于某些工艺过程, 为了避免在发生断气、断电或断信号故障时出现事故, 要求控制阀保持在故障前的最后一个位置上, 如安装在锅炉减温系统中的喷水减温调节阀, 它通过改变节流部位面积调节喷水量, 控制蒸汽温度, 保证锅炉正常运行。如果发生故障时, 阀门运行到全开或全关位置, 都会导致蒸汽温度过低或过高, 这就要求控制阀在设计上实现故障—安全的三断 (断气、断电、断信号) 保护措施。其工作原理如下:
4.1 断气源
单作用定位器可选用单通道气动保位阀, 当气源系统发生故障 (失气) 时, 气动保位阀自动切断定位器与气动控制阀之间的通道, 将定位器的输出信号压力锁定在气动控制阀的膜室内, 输出信号压力与控制阀弹簧产生的反力相平衡或两气室的压力平衡, 气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。该保位阀应设定在略低于气源的最小值时启动, 因西门子定位器正常工作的压力范围是0.14~0.7 MPa, 切换点可设为0.14 MPa。
4.2 断电源
电磁阀可选用二位二通220VAC单电控常闭型。当控制系统电源故障 (失电) 时, 电磁换向阀失电, 电磁换向阀内的滑阀在复位弹簧的作用下滑动, 电磁阀换向, 将气动保位阀的膜室压力排空, 气动保位阀执行相当于“断气“时的动作, 使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。
4.3 断信号
电子开关可选用西门子定位器专用信号比较仪, 当控制系统信号故障 (失信号) 时, 电子开关检测到后, 断掉电磁换向阀的电压信号, 电磁阀执行相当于“断电”时的动作, 使气动控制阀的阀位保持在故障前的最后一个控制信号位置上。
5 结语
随着计算机技术、数字通信技术、新型传感器技术等的发展, 以微处理器为核心的智能定位器在工业控制领域的应用将会越来越广泛。
摘要：在电厂调节系统中, 气动执行器是特别常用的终端控制元件。为了适应电厂的安全生产和自动控制技术水平的不断发展, 气动执行器在精确性、灵敏性和稳定性等方面的性能也需要不断提高。文章通过许昌龙岗发电有限责任公司对常规机械式阀门定位器的改造实例, 使得新型智能阀门定位器在提升气动执行器的各方面性能上表现出明显的优越性。同时, 重点介绍了带有三断自锁装置的新型智能定位器的工作原理、调试方法、功能特点等。
关键词：智能阀门定位器,气动调节阀,控制精度,功能结构,调试方法
参考文献
[1]王鸿懿, 冯磊华, 陈前军, 等.热工控制系统及设备[M].北京:中国电力出版社, 2009.
[2]Siemens.FI-01.ElectropneumaticPositionerSIPARTPS2[G].北京:Siemens公司, 2009-02.
智能型阀门定位器 篇2
1 使用情况
中海壳牌乙烯装置包含了以乙烯裂解为基础的26套装置。在建设期间, 使用了MAC管理, 自动化主承包商选择了日本的横河电机公司。自动化控制方案使用了ICS集成化控制系统。在过程控制和监测上, 使用数字通讯协议的现场总线仪表 (变送器和阀门定位器) , 控制系统使用横河的CENTUM CS-3000的集散系统DCS。在设备和生产保护上, 使用4～20mA直流信号, 带有HART协议仪表变送器和阀门定位器, 仪表保护系统采用INVENSYS公司仪表保护系统IPS (Instrument Protective System) 。在设备管理上使用横河的PRM (Plant Resource Management) 系统。现场总线型仪表和HART型仪表通过DCS 系统和485通讯完成与PRM的通讯功能, 最终实现智能型设备的远程化管理。
该单位的设计产量较大, 阀门的选型一般也是以大口径、角行程和高供气压力为主。阀门定位器的气源压力一般选在0.4MPa左右, 气缸的最大供气压力0.7MPa, 阀门的动作范围是0.2～0.3MPa。因为气缸口径相差巨大, 动作时间要求相差很大, 笔者选择了不同流量需求的阀门定位器。中海壳牌项目统一的仪表选型要求和高性能的阀门动作控制要求, 使得装置上选用的阀门类型很少。阀门定位器设计上的模块化设计, 统一厂家阀门定位器内部的活动部件, 通讯主板等部件都可以互换, 在配件准备上节省很多资金。
2 智能型阀门定位器的特点
2.1 高定位精度和多参数检测
阀门定位器是一个执行元件, 但是阀门检测精度决定了阀门可以达到的控制精度。现代的阀门定位器一般以检测角行程为主。0～90°的角度, 可以转换成为大约4 000个数字信号代替的0～100的行程, 决定了最终的控制精度在0.025%或者1.8′。高精度的阀门定位, 使球阀、蝶阀用于控制得以实现, 解决了大化工发展中, 控制阀门选型变化的要求。
在阀门定位器中除了可以检测阀门开度外, 还可以检测外部气源的压力、输出到气缸的压力、内部温度以及内部滑阀位置等参数。气缸输出压力的检测使定位器可以计算气缸输出力矩, 根据阀门动作情况判断阀门是否卡堵或者内漏。通过内部滑阀位置的检测可以判断阀门动作的情况, 比如单位时间内滑阀动作过快或过慢, 滑阀位置是否合适等。多参数检测能够对阀门的动作有一个更加全面完整的了解。历史数据的记录存储功能使阀门定位器能够判断出阀门的运行状况。
2.2 通讯和诊断
智能型阀门定位器和普通阀门定位器相比, 智能性主要体现在通讯及诊断等基于人工智能的特点上。首先, 借助微型处理器可以完成阀门控制的基本功能。根据各个检测信号, 检测阀门现在的位置和运行情况以及接收到的命令要求, 比较二者的差别, 根据内部集成的程序和在调试中优化的参数, 决定输出气压的变化, 完成基本的阀门定位功能;存储、计算、分析阀门位置和气缸压力变化的关系, 形成阀门流量曲线即阀门开度的气缸压力基本曲线;计算阀门的运行时间, 完成运行行程的累计;根据历史数据, 比较查找阀门运行时参数的异常, 形成阀门运行的诊断数据, 同时根据程序给出报警信息和维修建议。其次, 可以完成通讯功能。大工业化的生产需要设备具有自主报告功能。正常时通过基本的控制信号, 完成控制功能;异常时能够即时报告, 最好能够自己陈述故障和维修建议, 在设备失效之前, 要求维修干预。现在使用的通讯协议有很多, 例如Internet、FF-H1 (现场总线) 、HART、Profibus-DP及ISA100 (无线通讯) 等, 不同的通讯协议有不同的要求。模块化设计的理念, 可以通过简单更换通讯协板卡, 实现从一种协议到另一种的改变, 轻松做到适用不同用户的要求。基本说来, 基于两线制, 既能供电又能高速传递数据, 还有能够联系足够多设备的协议, 在现场使用的效果都挺好。很多的高级功能也可以集成在其中, 如PID调节, 输出信号的选择, 可以在阀门定位器中实现。这使得控制功能更加的分散化成为可能。
阀门定位器具有现场显示单元和机械连接的阀门开度指针。在现场可以直接检查指针, 看到阀门开度。也可以不用借助手操器检查定位器和阀门的参数, 自动或半自动完成阀门校验、诊断阀门功能或者完成阀门投用功能。
2.3 远程的诊断和维护
智能型阀门定位器不但可以在现场或远程进行多参数显示, 在本地显示诸如气源压力、气缸压力、阀门开度的命令和反馈、设备温度、设备故障和状态记录, 在DCS上显示阀门开度的命令和反馈、设备故障和状态及维修提示等信息, 在办公室通过PRM系统, 实现比在现场通过手操器更多的功能。阀门多参数性能曲线, 运行状态记录, 逻辑趋势和阀门实时动作曲线等功能由厂家的诊断软件根据阀门位置检测、气缸压力检测、滑阀位置检测自动给出状态和维修建议, 起到预兆型检修功能, 在阀门出现大的故障之前, 给出提供维修策略, 减少故障损失。
2.4 软件下载功能
智能型阀门定位器的软件下载功能, 可以及时对现场的设备进行管理和升级。减少了在现场的工作时间。更换一台新的阀门定位器时, 只需要在现场安装阀门定位器后, 使用手操器更改地址和设备位号, 其他功能可以通过DCS或PRM在远端室内完成。
完善的通讯功能和诊断软件, 可以在阀门运行时监控阀门的状态和运行参数, 也可以在阀门定位器故障失效之前, 主动发出维修请求, 变意外停工为设备运行时提出维修请求, 减少损失。在PRM工厂资源管理系统上, 可以设定维修的条件和周期, PRM可以主动提醒安排维修检测, 排除故障, 延长设备的使用周期。通过设备的日常主动型维修和维护, 五年一修的检修目的可以轻松实现。
3 结束语
智能阀门控制器的通讯和诊断功能, 结合PRM工厂资源管理系统的管理功能, 有效地提高了阀门的失效概率, 使事故维修变成事故前的预先维修, 提高了阀门的可靠性。对于关键阀门, 要求重点时间段内每天检查, 没有问题时, 每周检查一遍;对于普通阀门, 一般要求阀门定位器在每一天检查有无异常报警。如果有异常, 检查原因, 并纳入维修程序。如果没有异常, 要求在一月内检查所有的定位器参数, 记录主要参数, 跟踪定位器状态, 并列出随后的维修计划。
摘要：介绍了智能型阀门定位器在乙烯项目中的使用:基于HART协议和现场总线协议的FF阀门定位器连接在DCS、IPS系统的同时, 连接在PRM系统中, 高精度的定位和先进的诊断功能, 借助于工厂资源管理PRM系统, 使预先维修得以实施。
智能型阀门定位器 篇3
1 常规定位器存在的不足
1) 常规定位器多利用机械力平衡原理, 它采用喷嘴挡板机构, 可动件较多, 容易受温度波动、外界振动等干扰的影响, 耐环境性差;弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变, 会造成调节阀非线性, 导致控制质量下降;外界振动传到力平衡机构, 易造成部件磨损以及零点和行程漂移, 也使定位器难以工作;
2) 由于喷嘴本身的特性, 执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气, 若使用执行器数量较多, 能耗较大;而且喷嘴本身是一个潜在故障源, 易被灰尘或污物颗粒堵住, 使定位器不能正常工作;
3) 常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的, 且零点和行程的调整互相影响, 须反复整定, 费时费力, 非线性严重时, 则更难调整。
2 智能阀门定位器的组成和原理
2.1 智能阀门定位器的组成
智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的智能阀门定位器, 由三部分组成:微处理器电子控制的模件, 包括HART通信模块和就地用户界面开关;电/气动转换器模件的压电阀;阀位传感器。
2.2 智能阀门定位器的工作原理
整个控制回路由两线、4 mA～20 mA信号控制。HART模件送出和接收叠加在4 mA～20 mA信号上的数字信息, 实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4 mA～20 mA信号传给微处理器, 与阀位传感器的反馈进行比较, 微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算 (一级控制) , 向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量, 同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路, 再次与微处理器的运算结果进行比较运算 (二级控制) , 通过两级控制输出信号到执行机构, 执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当阀门到达要求的位置 (进入死区) 时, 压电阀无脉冲输出, 定位器输出保持为零, 使阀门稳定在某一位置不动。
3 智能定位器的调校
1) 自动调校。
将“Quick_cal”DIP开关置于“自动”, 按住定位器就地界面板上的“Quick_cal”按钮约3 s, 定位器会全关阀门并登记0%位置, 然后, 打开阀门到停并登记100%位置, 反复进行两遍, 在这一过程中, 定位器要测量两个方向的定位速度, 以确定最小的定位增量 (第二遍过程中在50%略停检测阀位中点偏移) , 其间面板上状态指示灯会按“Y-R-G-G”的顺序闪亮, 表明校准正在进行中。当指示灯回到从绿灯开始的变化顺序时, 校准自动完成。
2) 手动调校。
将“Quick_cal”DIP开关置于“慢进”, 校准过程会在一开始时关闭阀门, 零点位置自动定在阀座处, 量程则需用户手动设定;当面板上状态指示灯按“Y-R-R-G”顺序闪亮, 使用“慢进↑”按钮, 手动把阀门调到约100%位置, 然后同时按两个“慢进”按钮, 阀门会进行开关行程, 当面板上状态指示灯再次按“Y-R-R-G”顺序闪亮时, 使用“慢进↑”按钮, 再次调节阀门到精确的100%, 然后再次同时按两个“慢进”按钮, 登记100%位置, 在之后完成校准的过程中, 再不需要操作。当指示灯回到从绿灯开始的顺序时, 完成校准。这个功能使调校工作方便快捷, 而且调校的线性好, 精度高, 响应速度和死区适中, 稳定性好。
4 阀门定位器的其他特点
1) 就地面板装有红黄绿三个发光二极管, 通过多种组合指示操作状态或警告工况, 具有诊断、监测功能;三个LCD闪亮顺序组合所表示的基本含义:任何以绿灯开始的闪亮顺序, 表明处于正常操作模式, 没有内部问题、错误和报警;任何以黄灯开始的闪亮顺序, 表明是在特殊校验或测试状态;任何以红灯开始的闪亮顺序, 表明存在操作问题或故障。2) 耗气量非常小, 在0.6 MPa稳定状态下, 仅为0.12 nm3/h, 不足常规定位器的8%;对气源压力的变化不敏感。3) 采用同一型号既可用于直行程又可用于角行程。4) “紧闭”功能默认设置起始风压, 确保执行机构对阀座适宜的定位压力, 使调节阀在不同工况下保证零位“紧密关闭”。5) 使用HART通讯协议, 与定位器进行双向通信。
5 在实际使用中应该注意的问题
1) 对调节信号的带负载能力有较高的要求。
在实际使用过程中, 由于定位器的输入阻抗较高, 当输入信号为20 mA时, 供电电压的最小要求值为12 VDC、带负荷能力不小于600 Ω, 否则定位器不能正常工作;最小输入电流不小于3.6 mA时, 才能确保其性能。
2) 应合理设置定位器的动作死区。
定位器死区设置越小, 定位精度越高, 这就给人们造成一个误区, 以为死区越小越好, 但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越来越频繁, 有时会引起阀门振荡, 影响定位器和阀门的使用寿命, 故定位器的死区设置不宜过小;定位器设置更改后, 必须重新调校后才能生效。
3) 定位器的安装。
定位器的安装有一个重要原则就是定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。安装时可以这样检验:定位器安装后, 阀杆和反馈杆不连接, 用手转动反馈杆, 若阀杆动作方向与反馈杆动作方向相反, 则说明已构成闭环负反馈;此时要将调节阀阀位置于50%, 并使反馈杆处于水平位置, 然后将反馈杆和阀杆固定, 这样可以保证定位器工作在最佳线性段。定位器安装不平正, 也会增加其线性偏差。
4) 定位器流量特性的选择。
调节阀的流量特性是由阀芯的加工特性所决定的, 如果工艺要求与其相符, 则定位器的输出特性应选择线性输出;在实际使用中, 若阀芯特性与工艺要求不符, 则可以通过定位器输出特性的设置来改变阀门的整体流量特性, 如可以将阀芯作为线性特性的调节阀, 通过把定位器输出特性设置为等百分比特性, 即可将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用。
5) 定位器的维修。
定位器不同的功能模块损坏, 造成定位器无法使用时, 如果整体更换, 费用高昂;这时可以利用无故障的模块对定位器进行重新组装, 但组装后要根据不同的调节阀进行重新设置, 由于使用定位器的调节阀 (行程等) 变了, 利用自动调校可能达不到使用要求, 这时可以先手动调校确定其行程, 然后再用自动调校校准。这样可以使调节阀定位精准、具有合适的响应速度, 从而满足过程控制的要求, 也节约了大量的资金。
6 结语
由于采用微处理器和新型元件, 智能定位器的性能有了很大的提高, 适用范围更广, 使用更加简便、可靠。还有很多厂家生产的智能阀门定位器, 像SIEMENS的PS2, FISHER的DVC 5000, YAMATAKE的AVP100等在功能上大同小异, 性能上各有优劣, 而且也都在进一步开发软件功能, 使其得到充分应用, 提高过程控制品质, 提升企业管理水平。
参考文献
[1]刘宏涛.调节阀与阀门定位器[M].北京:中国石化出版社, 2009:10.
[2]明赐东.调节阀1000问[M].北京:化工出版社, 2008:1.
智能型阀门定位器 篇4
1 HART协议概述
HART既可传输模拟信号, 也可传输现场总线的数字信号, 从而实现与控制中心的信息交互。根据ISO的OSI参考模型, HART协议分为物理层、数据链路层和应用层。物理层涉及信号的传输方式和传输介质, 它是在4~20m A模拟信号上叠加正弦调制信号以实现数字通信, 规定数字信号“1”调制成频率为1 200Hz的信号, “0”调制成频率为2 200Hz的信号, 数字信号幅值为0.5m A, 平均值为0。数据链路层规定了通信数据结构和通信模式, 数据传输速率为1 200bit/s;11位数据格式包含一个起始位、8个数据位、一个校验位和一个停止位;字节奇校验。应用层则对各种命令代码作统一规范, 有通用命令、普通应用命令和设备专用命令3类。通用命令是所有HART现场设备都必须响应的命令;普通应用命令只被设备部分应用;设备专用命令是生产厂商根据需要制定的命令。
2 HART通信接口硬件设计与分析
2.1 定位器工作原理
基于HART通信协议的智能阀门定位器结构框图如图1所示。其中, 超低功耗电源电路用于将4~20m A电流信号转换成电压信号, 为HART通信接口电路、微处理器MCU单元和其他电路功能模块提供稳定的工作电压;智能阀门定位器作为通信的从机使用;HART通信接口是MCU控制单元与主机之间的桥梁;隔离电路可以提高系统可靠性[1,3]。
从图1可以看出, 基于HART通信协议的智能阀门定位器为二线制设计, 与主机的连接只有两条线, 4~20m A电流信号既是给定的阀门位置目标控制信号, 也是整个定位器硬件电路正常工作的电源。按照线性稳压电路输出的稳定电压为6.6V进行估算, 定位器从控制信号摄取的最小功率是26.4m W (6.6V×4m A) , 最大功率是132.0m W (6.6V×20m A) 。因此, 低功耗设计是定位器正常工作的首要因素, 要求各电路功能模块工作于超低功耗模式。
2.2 HART通信接口电路
HART通信接口电路主要由接收滤波与调制解调电路、隔离电路、发送驱动电路及微处理器接口等组成 (图2) [2,4,5]。通信接口电路所有有源部件均采用超低功耗芯片。调制解调电路的核心是一个HART Modem, 国产型号SD2015, 典型电流值在工作电压为3.3V时只有90μA, 其内部集成符合Bell202标准的调制器/解调器等相关电路, 简化了接口电路设计, 使系统更加可靠。图2中U5和R25组成精密稳压电路, 为SD2015和HART通信隔离电路提供直流偏置电压, 实现单电源供电电路对交流信号的处理。
从图2可以看出, 调制解调电路与HART数据传输线使用不同的地线 (负端) 。不同的地电势会产生共模干扰, 轻则会造成HART通信中断及4~20m A信号误差等故障, 重则会使设备端口器件损坏。只有采用有效的电气隔离方法才能解决上述问题, 笔者采用音频隔离变压器T1与隔直电容C13、C15实现HART主电路与4~20m A信号线的隔离。
调制解调电路芯片载波信号输出功率一般都比较小, 为此笔者特别增加了由运放U201构成的载波发送驱动电路, 较好地实现了通信网络低阻抗情况下的可靠通信。同时, HART通信是一种半双工通信模式, 必须配置发送/接收转换电路, 笔者采用场效应管Q2作为电子开关并配合SD2015的方法设计发送/接收转换电路。
调制解调电路与微处理器MCU的接口有5个I/O线。MCU通过串联通信端口TXD、RXD和SD2015的ITXD、ORXD进行数据通信。INRTS线控制发送/接收转换, 且低电平发送, 高电平接收。OCD线是外部载波信号检测输出线, MCU可以判断HART总线是否繁忙。XTAL是芯片SD2015工作时钟输入线, 需要460.8k Hz时钟源。由于460.8k Hz晶振在市场上不容易购买到, 因此笔者通过微控制器的PWM模块工作于CTC模式经软件编程分频实现, 具有很好的灵活性, 降低了生产成本。
3 软件设计与分析
HART通信协议是一种半双工通信模式, 由主控设备 (上位机) 发送通信请求, 智能阀门定位器作为从机响应。通信程序主要完成数据链路层和应用层规定的任务, 其中, 数据链路层的实现是HART通信软件设计的关键。
3.1 数据链路层协议规范
数据链路层规定了通信数据结构和通信模式。从软件设计的角度来看, 需要特别注意HART的通信帧格式 (表1、2) [5,6]。
其中, 前导符是5~20个FF十六进制字节, 这是为了使数据接收端在硬件电路上产生CD载波检测信号, 以实现数据通信的同步。定界符代表数据的传输方向, 同时指定了数据帧的帧类型 (长、短帧结构) , 主机到从机的短结构值为02, 长结构值为82;从机到主机的短结构值为06, 长结构值为86。地址字节的短结构占一个字节, 字节0~4位的表示值是0~15的从机地址;长结构占5个字节, 首字节的6位表示从机的生产厂商的代码, 第2个字节表示从机设备型号代码, 后3~5个字节表示从机的设备序列号, 构成唯一标志码。命令号也称为功能码, 用于指明一个数据帧的具体实现功能。数据长度指实际数据的数量 (如是从机, 则包含响应码) 。响应码用于报告通信中的错误、接收命令的状态和从机的操作状态。数据字节用于设置或读取指定从机的参数数据 (通信的最终结果) 。校验字节是从定界符到数据的所有字节的“异或”值, 用于检验通信数据帧的错误。
3.2 协议链路层的程序实现
依据HART协议的通信格式可以计算出传送一个字符的时间大约在9ms。如果采用延时等待连续发送方式, 一帧长数据就可能要消耗0.5~1.0s的CPU时间, 控制的实时性无法保证, 因此HART协议链路层程序设计的关键是每一个字节数据的收发都必须采用中断方式实现, 中断程序流程如图3所示。在接收中断程序中, 定位器对上位机数据帧进行识别和判断, 其判断依据是接收到的前导符0x FF个数和字符间隔是否超时。发送中断程序则是将已传入发送缓存的数据逐个发送。接收数据帧的解析和发送数据帧的打包在主程序中都可实现。
4 结束语
HART通信技术已成为工业控制领域中应用最广泛的现场通信协议之一, 在仪表领域有着广阔的应用空间。笔者开发的基于HART通信协议的智能阀门定位器具有良好的系统性能, 经过批量测试, 该智能阀门定位器即使在恶劣的环境下运行依然稳定、可靠。实践证明, 基于HART通信协议的智能阀门定位器的通信接口设计具有结构简单及易于实现等优点, 对相关产品的研制有重要的指导意义。
参考文献
[1]李倩如, 赖庆峰, 毛晓明, 等.HART协议的智能阀门定位器的设计和实现[J].自动化仪表, 2010, 31 (6) :55~57.
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[5]李春丽, 李巍.基于HART协议的智能仪表通信电路设计[J].单片机与嵌入式系统应用, 2013, 13 (5) :24~26.
智能型阀门定位器 篇5
1 HART协议与智能阀门定位器概述
1.1 HART协议
所谓的HART协议, 就是可寻址远程传感器高速通道开放通信协议, 该协议最早出现于美国, 用于控制室设备与现场智能仪表之间的通信协议。该协议中, HART装置具有合适的响应时间以及较低宽带, 经过数十年的发展, 发达国家的HART技术也已经十分成熟, 并广泛应用于工业生产中。
HART协议主要利用FSK频移键控信号, 该信号采用标准为Bell202, 也就是在4~20毫安的低频模拟信号之上, 叠加幅度为0.5毫安的音频信号, 实现双向的数字通信, 具有1.2Mbit/s数据的传输率。加上FSK平均信号值一般为0, 因此在信号传输过程中不会对系统模拟信号造成影响, 确保模拟信号与现实信号的兼容性。这种通信协议利用半双工通信方式, 在模拟信号上实现数字化通信, 同时采用统一的描述语言 (DDL) , 通过这种语言对设备的特性进行描述, 同时完成对描述语言的等级, 并将其编写成描述字典。但是HART技术采用混合模拟数字信号, 给通信芯片的开发增加了难度。HART才有的供电方式为总线供电, 基本上满足安全防爆需求。
1.2 智能阀门定位器
作为调节阀中关键的附件, 阀门定位器的性能直接影响调节阀整体的使用性能。通常来说, 阀门定位器运行原理主要是闭环控制, 即对调节信号的控制或者是对调节器进行直接调节, 同时将执行器反馈的信号与控制信号进行对比, 根据两种信号之间的差异性对相关动作进行调节, 保证阀门芯位置准确, 实现准确定位。智能阀门定位器的主要组成部分包括: (1) 信号调理。该部分主要负责信号的转换, 将阀门位置反馈的信号以及输入信号反馈成为处理器能够接收的信号, 该部分电路内容应该根据输入信号采用的通信协议不同进行合理选择。 (2) 阀门检测反馈装置。该部分主要是对阀杆位移进行检测, 同时将执行机构检测的信号进行反馈; (3) 微处理器。该部分将接受到的两个信号, 根据事先设置的流量特性, 然后将两个信号进行比对, 同时进行相应的信号转换, 对阀门开度进行检查, 保证其与设定值一致。最后以信号的形式将最终识别结果传输到智能电气装置中; (4) 电气转换控制装置。该部分就是将控制电信号进行转换, 转换成为气流开关信号, 并将其传输到气动执行机构, 从而为执行机构各项动作提供动力。
2 智能电气阀门定位器设计
2.1 智能电气阀门定位器硬件设计
在进行电气阀门定位器硬件设计方面, 具体包括以下几个方面的设计: (1) 为了确保阀门定位器定位的准确性, 一般利用角行程或直行程执行结构; (2) 为了保证智能电气阀门定位器实现双向通信问题, 主要利用HART协议以及上位监控计算机, 用户能够在控制室中实现对现场电气设备的监控, 进而对定位器工作方式、报警工作信息等全面了解。 (3) 定位器硬件设计过程中, 可以通过组态, 实现多种功能, 具体的功能包括流量特性设置、分程控制、行程范围设定等等。
2.2 智能电气阀门定位器软件设计
智能电气阀门定位器作为一种现场的数字组态设备, 能够实现对现场的调试, 这种类型的定位器运行模式包括组态、手动以及自动三种模式, 并且能够通过功能键实现三种运行方式之间的自由切换。
(1) 智能阀门定位器主要运行方式是自动模式, 主要是利用自动闭环控制功能, 对相关的控制算法进行调用, 给压电阀提供驱动力, 实现对阀门位置的跟踪控制, 这一控制过程发生在设定值与反馈至处理结束后。 (2) 组态参数整定如果采用传统的阀门定位器, 过程相对复杂, 需要经过多次反复调整。而如果利用智能电气阀门调节器进行组态参数整定, 通过微控制器以及微处理器就能够实现对绝大多数参数的识别与判定。同时, 对于智能电气阀门定位器安装以及调试方面, 不用过多的设定, 就能实现运行参数自动化整定。首先需要弄清执行机构作用方向;其次是需要将执行结构的行程、零点等进行确定;然后测试泄漏量;再次弄清定位增量的最小量;最后对相关相应动作实施优化。 (3) 在振动作用下, 定位器阀门不断的进行状态调整, 给调节阀门的寿命造成极大的影响, 这一问题可以通过死区设置进行解决。另外, 需要对电气阀门的禁闭功能进行智能化设置, 有效的消除阀门无法关闭的问题, 确保阀门气缸在阀门关闭口没有多余的压力。具体的算法步骤为, 首先通过当前误差值对PWM控制波形占空比进行计算, 得出结果后利用误差的正负, 对充放气状态进行辨别, 同时对相关功能函数进行调整, 实现对阀门充放气的直接控制。
3 总结
通过上述分析可知, 智能电气阀门性能更加优良, 其主要是基于HART数字化通信协议, 实现了阀门定位器的智能化、数字化, 同时提高了气动执行机构在定位过程中的高精度化。
摘要：本文首先对HART协议以及智能电气阀门定位器进行详细的介绍, 然后从硬件、软件两个方面分析基于HART协议进行智能阀门定位器研制分析, 事实也证明了这种定位器比传统的阀门定位器性能优良。
关键词：HART协议,智能电气阀门,定位器
参考文献
[1]张之亮, 鲜海波.基于HART协议的智能电气阀门定位器研制[J].电工电气, 2013, 35 (23) :124-125.
[2]王华祥, 马敏, 肖素志.基于HART协议的智能电气阀门定位器[J].制造业自动化, 2013, 14 (02) :99-100.
[3]李倩茹, 赖庆峰, 王晓明, 郑毅.HART协议的智能阀门定位器的设计和实现[J].自动化技术, 2013, 38 (14) :147-148.
智能型阀门定位器 篇6
关键词：调节阀,智能阀门定位器,调校
1 概述
调节阀又名控制阀, 在工业自动化过程控制领域中, 通过接受调节控制单元输出的控制信号, 借助动力操作去改变介质流量、压力、温度、液位等工艺参数的最终控制元件。调节阀是控制系统的终端, 一旦其发生故障, 将直接影响装置的安全运行, 对生产过程影响非常大。运用智能阀门定位器, 能够改善调节阀的流量特性和性能, 可以通过与DCS或总线设备进行数字信息通讯, 提升企业生产控制能力, 为装置的安全稳定生产提供保障。
2 常规定位器存在的不足
2.1 常规定位器多为机械力平衡原理, 它采用喷嘴挡板机构, 可动件较多, 容易受温度波动、外界振动等干扰的影响, 耐环境性差;弹簧的弹性系数在恶劣环境下能发生改变, 会造成调节阀非线性, 导致控制质量下降;外界振动传到力平衡机构, 易造成部件磨损以及零点和行程漂移, 也使定位器难以工作;
2.2 由于喷嘴本身的特性, 执行器在稳定状态时也要大量消耗压缩空气, 若使用执行器数量较多, 能耗较大;而且喷咀本身是一个潜在故障源, 易被灰尘或污物颗粒堵住, 使定位器不能正常工作;
2.3 常规定位器手动调校时需要使用专用设备、不隔离控制回路是不可能的, 且零点和行程的调整互相影响, 须反复整定, 费时费力, 非线性严重时, 则更难调整。
3 福斯520智能阀门定位器的组成和原理
3.1 福斯520智能阀门定位器的组成
福斯520智能阀门定位器是一种具有HART通信协议的智能阀门定位器, 由三部分组成:微处理器电子控制的模件, 包括HART通信模块和就地用户界面开关;电/气动转换器模件的压电阀;阀位传感器。
3.2 福斯520智能阀门定位器的工作原理
整个控制回路由两线、4~20m A信号控制。HART模件送出和接收叠加在4~20m A信号上的数字信息, 实现与微处理器的双向数字通信。模拟量的4~20m A信号传给微处理器, 与阀位传感器的反馈进行比较, 微处理器根据偏差的大小和方向进行控制计算 (一级控制) , 向压电阀发出电控指令使其进行开、闭动作。压电阀依据控制指令脉冲的宽度对应于气动放大器输出压力的增量, 同时气动放大器的输出又被反馈给内控制回路, 再次与微处理器的运算结果进行比较运算 (二级控制) , 通过两级控制输出信号到执行机构, 执行机构内空气压力的变化控制着阀门行程。当控制偏差很大时, 压电阀发出宽幅脉冲信号, 使定位器输出一个连续信号, 大幅度的改变至执行机构的信号压力驱动阀门快速动作;随着阀门接近要求的位置, 命令要求的位置与测得位置的差值变小, 压电阀输出一个较小脉宽的脉冲信号, 断续、小幅度的改变至执行机构的信号压力, 使执行机构接近新命令位置的动作平缓。当阀门到达要求的位置 (进入死区) 时, 压电阀无脉冲输出, 定位器输出保持为零, 使阀门稳定在某一位置不动。
4 福斯520智能定位器的调校
通过就地用户界面DIP设置开关, 可完成定位器的增益、正反作用、定位器特性以及是否允许自动调校等基本设置;在不增加工具的条件下, 能够进行自动或手动校准定位器;并且可以通过就地用户界面手动控制按钮, 实现手动控制调节阀。
4.1 自动调校
将“Quick_cal”DIP开关置于“自动”, 按住定位器就地界面板上的“Quick_cal”按钮约三秒钟, 定位器会全关阀门并登记0%位置, 然后, 打开阀门到停并登记100%位置, 反复进行两遍, 在这一过程中, 定位器要测量两个方向的定位速度, 以确定最小的定位增量 (第二遍过程中在50%略停检测阀位中点偏移) , 其间面板上状态指示灯会按“Y-R-G-G”的顺序闪亮, 表明校准正在进行中。当指示灯回到从绿灯开始的变化顺序时, 校准自动完成。
4.2 手动调校
将“Quick_cal”DIP开关置于“慢进”, 校准过程会在一开始时关闭阀门零点位置自动定在阀座处, 量程则需用户手动设定;当面板上状态指示灯按“Y-R-R-G”顺序闪亮, 使用“慢进↑”按钮, 手动把阀门调到约100%位置, 然后同时按两个“慢进”按钮, 阀门会进行开关行程, 当面板上状态指示灯再次按“Y-R-R-G”顺序闪亮时, 使用“慢进↑”按钮, 再次调节阀门到精确的100%, 然后再次同时按两个“慢进”按钮, 登记100%位置, 在之后完成校准的过程中, 再不需要操作。当指示灯回到从绿灯开始的顺序时, 完成校准。
这个功能使调校工作方便快捷, 而且调校的线性好, 精度高, 响应速度和死区适中, 稳定性好。
5 在实际使用中应该注意的问题
5.1 对调节信号的带负载能力有较高的要求
在实际使用过程中, 由于福斯520定位器的输入阻抗较高, 当输入信号为20m A时, 供电电压的最小要求值为12VDC、带负荷能力不小于600Ω, 否则定位器不能正常工作;最小输入电流不小于3.6m A时, 才能确保其性能。
5.2 应合理设置定位器的动作死区
定位器死区设置越小, 定位精度越高, 这就给人们造成一个误区, 以为死区越小越好, 但这样会使压电阀及反馈杆等运动部件的动作越频繁, 有时会引起阀门振荡, 影响定位器和阀门的使用寿命, 故定位器的死区设置不易过小;定位器设置更改后, 必须重新调校后才能生效;
5.3 福斯520定位器的安装
定位器的安装有一个重要原则就是, 定位器、阀杆、反馈杆三部分要构成闭环负反馈。安装时可以这样检验:定位器安装后, 阀杆和反馈杆不连接用手转动反馈杆, 若阀杆动作方向与反馈杆动作方向相反, 则说明已构成闭环负反馈;此时要将调节阀阀位置于50%, 并使反馈杆处于水平位置, 然后将反馈杆和阀杆固定, 这样可以保证定位器工作在最佳线性段。定位器安装不平正, 也会增加其线性偏差。
5.4 福斯520定位器流量特性的选择
调节阀的流量特性是由阀芯的加工特性所决定的, 如果工艺要求与其相符, 则定位器的输出特性应选择线性输出;在实际使用中, 若阀芯特性与工艺要求不符, 则可以通过定位器输出特性的设置来改变阀门的整体流量特性, 如可以将阀芯为线性特性的调节阀, 通过把定位器输出特性设置为等百分比特性, 即可将具有线性阀芯的阀门变为等百分比流量特性的阀门来使用。
5.5 福斯520定位器的维修
定位器不同的功能模块损坏, 造成定位器无法使用时, 如果整体更换费用高昂;这时可以利用无故障的模块对定位器进行重新组装, 但组装后要根据不同的调节阀进行重新设置, 由于使用定位器的调节阀 (行程等) 变了, 利用自动调校可能达不到使用要求, 这时可以先手动调校确定其行程然后再用自动调校校准。这样可以使调节阀定位精准、具有合适的响应速度, 从而满足过程控制的要求, 也节约了大量的资金。
结束语
由于采用微处理器和新型元件, 智能定位器的性能有了很大的提高, 适用范围更广, 使用更加简便、可靠。还有很多厂家生产的智能阀门定位器, 像SIEMENS的PS2、FISHER的DVC5000、YAMATAKE的AVP100等在功能上大同小异, 性能上各有优劣, 而且也都在进一步开发软件功能, 使其得到充分应用, 提高过程控制品质, 提升企业管理水平。
参考文献
[1]Logix520阀门定位器操作手册.美国FLOWSERVE公司Valtek控制产品.
智能型阀门定位器 篇7
鸭河口电厂一期2台350 MW机组为进口机组, 绝大部分调节性阀门和挡板的执行机构均为气动执行机构, 以前是采用ABB公司的AV2气动定位器, 近几年来, 我们已经把多数AV2气动定位器改造更换为德国西门子公司的SIPART PS2智能阀门定位器。这是一种带微处理器的智能阀门定位器, 目前在世界气动阀门定位器市场都是处于绝对领先地位的产品。
2 西门子智能阀门定位器与常规定位器的比较
ABB公司的AV2气动定位器是一种常规定位器, 它采用机械力平衡原理, 即喷咀一档板技术。该产品的主要缺点是:
耐环境性差。采用机械力平衡原理的定位器易受外界振动影响。
可动部件多, 易损坏。
喷咀易被灰尘或污物颗粒堵住, 使定位器不能正常工作。
调整不方便, 零点和行程的调整分别用手动调整, 须反复调整, 很费时间。
西门子智能阀门定位器完全克服了常规定位器的上述缺点。与常规产品相比, 西门子智能阀门定位器有许多独特而实用的优点, 例如:
安装简单, 自动初始化 (零位和行程范围自动调整) 。
操作简便。
使用三个按键和双行LCD显示可实现简捷的操作和编程。
通过SIMATICPDM编程;高质量控制归功于在线自适应程序。
稳态操作时耗气量可忽略。
“紧密关闭”功能 (确保对阀座的最大定位压力) 。
通过简单的组态可以实现众多功能 (例如参量化和极限值) 。
用于阀和执行器的自诊断。
直行程和角行程执行机构采用同一型号的阀门定位器。
可动部件少, 因此对振动不敏感。
在极端的外界环境中, 可以选择外部非接触式位置传感器。
控制部分和反馈部分可分离安装。
3 西门子智能阀门定位器工作原理及特点
西门子公司SIPART PS2系列智能阀门定位器是一种采用高集成度微处理器的数字式现场设备。它由微处理器 (CPU) 、A/D、D/A转换器、电磁阀和压电控制阀即双气动系统等部分组成。
智能电气阀门定位器的工作原理完全不同于过去的喷咀档板式定位器, 采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。如果微处理器检测到偏差, 它就用一个五步开关程序来控制压电阀, 压电阀进而调节进入执行机构气缸的气流量, 从而实现了对阀门的准确定位。
双气动系统是SIPARTPS智能定位器的主要部件之一, 其操作原理如下:
通过刚性的、不振荡的连杆, 把调节阀的行程或转角转换成电信号, 参数设定采用电位器, 西门子公司所采用的电位器不是常规电位器, 而是一种装有球轴承和非常耐用的电阻薄片, 电阻薄片用特殊的不磨损的导电塑料材质做成的。因此, 电位器用于各种场合, 连续动作都不会损坏。
电位器产生一个阀门动作信号并送到微控制器, 调节器或控制系统发出给定值信号, 微控制器比较这两个信号, 得到一个系统偏差。考虑到动态情况, 要计算下游气动阀动作的响应。一个阀装在执行器供气入口管线上, 另一个阀装在排气管线上。此阀开时, 执行器排放空气。两个气动阀只有开或关两种状态, 均由微控制器的输出信号控制。
采用电磁阀和带有压电导向控制的气动阀优点是:压电式气动阀动作速度快, 所需电流非常小。因此, 智能定位器采用二线制, 不需增加辅助电源。德国PTB已批准防爆等级为本安防爆, 可用于防爆现场.压电气动阀另一个优点是质量很小, 既使受到很大振动, 也可正常操作。
在稳定状态下, 执行器操作的耗气量很小, 仅是喷咀档板式定位器耗气量的2%, 节约能耗。
4 西门子智能阀门定位器的安装与调试
4.1 安装要按照其说明书进行, 主要顺序是:
(1) 定位器机械连接; (2) 供电连接; (3) 供气连接; (4) 调试投运。
4.2 安装需要注意的几点:
(1) 注意定位器的放置方向, 要有利于防水和便于操作检修。
(2) 遇有振动较大、太高或太低的环境温度、核辐射等恶劣环境, 可将控制单元和位置传感器分开安装。
(3) 定位器与气缸杆之间的连杆要尽量与定位器的转轴垂直, 并且调节连杆的长度使挡板开度为50%时定位器的拐臂也位于其可动范围的中间位置。
4.3 调试前的准备工作
(1) 定位器安装完毕, 气源管路连接正确且已投入; (2) 定位器远方控制指令线和反馈信号线连接正确; (3) 阀门动作比较灵活; (4) 按实际要求设置好定位器的转换比选择器。
4.4 几个重要参数的设定
除以下几个参数外, 其他的参数选出厂时的默认值, 不需要再设定。
参数1:Y F C T。
参数说明:执行机构的形式。
直行程执行机构 (WAY) , 角行程执行机构 (TURN) , 如果选择1.YFCT=WAY.则由于线性位移转换为角位移产生的非线性通过定位器得到补偿.如果采用外接线性定位器作为直行程执行机构的位置检测, 则1.YFCT必须设置为LWAY。我们现场设备一般是气缸的线性位移转换为定位器的角位移的, 所以都选择W A Y。
参数2:Y A G L。
参数说明:反馈轴额定转角。
如果选择1.Y F C T=T U R N, 则角行程执行机构的转角自动设置为90度.对直行程执行程机构 (1.YFCT=WAY) , 则可设定为33度或90度, 这都取决于行程范围.
33度行程<=20 mm;90度行程>20 mm;如采用35 mm的行程杆, 则两种转角都可以;长杆臂 (>35 mm行程) 仅采用设定90度转角。
注意:定位器上转换比选择器的设置必须符合2.YAGL所选的角度值。
参数4:INITA。
参数说明:自动初始化。
如果选择“Strt”并按上升键 (>5 s) , 则开始自动初始化。
注意:自动初始化前应将挡板开到50%左右。
参数5:INITM。
参数说明:手动初始化。
如果选择“Strt”并按上升键 (>5 s) , 则开始手动初始化。
参数7:SDIR。
参数说明:设置方向。
可选参数RISE, FALL;参数设置:默认设置RISE。
参数38:YDIR。
参数说明:操作变量的方向显示。
用于设置显示动作方向 (位置反馈增加或减少) ;可选参数:RISE, FALL。
参数设置:默认设置RISE。
注意:当调试结束, 挡板动作方向和反馈显示与实际相反时, 可同时改变参数7和参数38即可。
4.5 调试
由于有多种应用, 所以定位器装配后必须与执行机构相适应, 这个过程叫做初始化。初始化常用以下两种方式进行:
(1) 自动初始化。
初始化是自动进行的, 定位器顺序测定作用方向, 行程或转角、执行器的行程时间, 并配以执行器动态工况时的控制参数。
操作方法:
(1) 按模式键 (操作键[1]) , 进入手动模式。 (2) 按上下降键 (下升键 (操作键[3]) ) , 使阀门全关, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为1 3%以下。 (3) 按操作键[2], 使阀门全开, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为65%以上。 (4) 继续按以上两个步骤操作, 旋转调整轮, 使阀门在全关时的位置反馈低于13%, 而全开时的位置反馈显示为65%以上。如果不能满足此条件, 则需调整反馈杆的位置, 直至满足。原则上反馈杆水平时, 定位器显示反馈值为50%。 (5) 按按上升键 (操作键[2]) 或[3], 使阀门开至50%左右。 (6) 连续按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 5S, 进入组态方式。 (7) 按上升键 (操作键[2]) 和[3]依次选择定位器内部各种参数和功能, 如需改动某项, 按操作键1激活该项, 再按上升键 (操作键[2]) 和[3]改变功能或重新设定值。 (8) 各参数和功能确定后, 按 (操作键[2]) 或[3]选择自动调试程序“INITA” (参数代号为4) 按操作键[1]确定, 再按上升键 (操作键[2]) 保持5S, 即开始执行自动调试程序 (共5步) :
STEP1:确定阀门动作方向。
STEP2:阀门线性调整。
STEP3:确定阀门开关时间。
STEP4, STEP5:阀门优化。
(9) 自动调试程序执行完后, 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 结束调试。然后再按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 保持5S, 回到自动方式。
(2) 手动初始化。
利用这一功能, 不需硬性驱动执行机构到终点位置即可进行初始化。杆的开始和终止位置或转角可手工设定。其余参数同自动初始化一样自动测定。
(1) 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) , 进入手动方式。 (2) 按下升键 (操作键[3]) , 使阀门全关, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为13%以下。 (3) 按操作键[2], 使阀门全开, 观察位置反馈, 旋转调整轮, 使位置反馈显示为65%以上。 (4) 继续按以上两个步骤操作, 旋转调整轮, 使阀门在全关时的位置反馈低于13%, 而全开时的位置反馈显示为65%以上。如果不能满足此条件, 则需调整反馈杆的位置, 直至满足。原则上反馈杆水平时, 定位器显示反馈值为50%。 (5) 按上升键 (操作键[2]) 或[3], 使阀门开至50%左右。 (6) 连续按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 5S, 进入组态方式。按上升键 (操作键[2]) 和[3]依次选择定位器内部各种参数和功能, 如需改动某项, 按操作键1激活该项, 再按上升键 (操作键[2]) 和[3]改变功能或重新设定值。 (7) 各参数和功能确定后, 按上升键 (操作键[2]) 或[3]选择手动调试程序“INITM” (参数代号为5) 确定, 再按操作键[2]保持5S, 开始执行调试程序.按上升键 (操作键[2]) 和[3], 使阀门全关, 然后按操作健[1]。 (8) 按上升键 (操作键[2]) 和[3], 使阀门全开, 然后按操作健[1]。定位器自动执行以后的程序。调试程序执行完后, 按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 结束调试。然后再按模式键 (模式键 (操作键[1]) ) 保持5S, 回到自动方式。
5 常见故障现象及处理方法:
5.1 定位器初始化过程不能正常进行完
原因分析:
(1) 参数设置不正确。
(2) 定位器的转换比选择器和参数设置不相符。
(3) 定位器及反馈杆的安装位置不合适。
处理方法:
(1) 正确配置参数。
(2) 调整使定位器的转换比选择器与参数的设置相符合。
(3) 调整定位器和反馈杆的安装位置以及旋转调整轮, 使其满足要求。
5.2 POS能操作开关动阀门, 但操作开阀时, 阀门实际关方向, POS操作关阀时, 阀门实际开方向, 动作方向不对
原因分析:定位器参数设置错误。
处理方法:同时改变参数7和参数38即可。
5.3 POS能小范围进行开关操作动阀门, 但POS显示阀门开度与阀门实际开度有一个固定偏差
原因分析:这种情况的出现可能是由于管道的振动定位器显示开度偏离正常值。
处理方法:重新初始化定位器。
5.4 POS操作阀门, 就地没反应
原因分析:
(1) 定位器为手动方式, 远方无法控制。
(2) 控制气源未投, 或者控制气源压力过低 (<1.4BAR) 。
(3) 控制信号回路电阻过大, 导致电压降低, 定位器无法工作。
(4) 阀门机械卡死。
处理方法:
(1) 就地操作将定位器切换至自动方式。
(2) 将控制气源投上, 或升高控制气源压力高于1.4BAR, 最好是5BAR左右。
(3) 检查控制信号回路各接点处是否牢紧, 有无氧化生锈现象, 并进行相应的处理。
(4) 如果阀门机械卡死, 需要机务人员处理。
5.5 POS显示阀门全关但阀门实际未全关, 有流量或POS显示阀门全开状态, 但阀门实际未全开
原因分析:阀门因机械卡涩, 实际不能全关到位或全开到位。
处理方法:由机务人员处理后, 再对定位器进行自动调试。
5.6 操作阀门或挡板到某些特定的位置时, 出现操作不动的现象, 其他位置能操作
原因分析:
(1) 阀门或挡板在某些位置卡涩。
(2) 气缸在某些位置串气。
处理方法:
(1) 由机务专业处理阀门或挡板。
(2) 由机务专业处理气缸。
5.7 操作阀门或挡板只能单方向动作, 操作另一个方向时, 定位器不排气
原因分析:定位器因进水或脏污故障。
处理方法:更换定位器重新调试。
参考文献