閥門定位器解析課件

SPD智能型電-氣閥門定位器技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明SPD智能型電-氣閥門定位器技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明概述智能電—?dú)忾y門定位器是新一代的、智能化的用于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門定位器。本產(chǎn)品集自校正功能、自診斷功能、故障報(bào)警功能、閥位模擬信號(hào)反饋功能及多種特性修正功能于一身，菜單操作，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試。能廣泛用于電力、冶金、石化、輕紡、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。概述智能電—?dú)忾y門定位器是新一代的、智能化的用于氣動(dòng)執(zhí)行性能和主要技術(shù)指標(biāo)：行程范圍：直行程：10mm~100mm，角行程：50°~90°輸入信號(hào)：4~20mAd.c.氣源壓力：140~600kPa基本誤差：±1%(＞16cm)回差：≤0.8%死區(qū)：0.4環(huán)境溫度范圍：0℃~70℃性能和主要技術(shù)指標(biāo)：行程范圍：直行程：10mm~100mm，整機(jī)電路設(shè)計(jì)框圖1.運(yùn)算比較2.控制電路3.單向閥4.壓電閥（進(jìn)氣）5．減壓閥6.壓電閥（放氣）7.排氣閥8.二位二通閥（放氣）9.氣源10.二位二通閥(進(jìn)氣)11.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥12.電位器整機(jī)電路設(shè)計(jì)框圖1.運(yùn)算比較2.控制電路3壓電閥的工作原理壓電閥的初始狀態(tài)→壓電閥的通電狀態(tài)←壓電閥的工作原理壓電閥的初始狀態(tài)壓電閥的通電狀態(tài)壓電閥的典型應(yīng)用壓電閥的典型應(yīng)用功能適應(yīng)多種調(diào)節(jié)閥的輸出特性零點(diǎn)、行程的自動(dòng)設(shè)定及人工調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)中手/自動(dòng)狀態(tài)的自由切換自診斷功能故障和安全模式閥位模擬信號(hào)反饋功能（閥位傳送器功能）顯示功能分程控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用……功能適應(yīng)多種調(diào)節(jié)閥的輸出特性與常規(guī)定位器的比較常規(guī)閥門定位器的結(jié)構(gòu)圖與常規(guī)定位器的比較常規(guī)閥門定位器的結(jié)構(gòu)圖智能型壓電控制閥門定位器智能型壓電控制閥門定位器相比常規(guī)定位器的優(yōu)勢(shì)

溫度和振動(dòng)影響常規(guī)定位器采用力平衡式原理，可動(dòng)件較多，容易受影響智能定位器的給定值與反饋值的比較是純的電信號(hào)，且采用溫度影響小的標(biāo)準(zhǔn)電阻和特定電位器，受影響很小相比常規(guī)定位器的優(yōu)勢(shì)溫度和振動(dòng)影響常規(guī)定位器采用力平衡式原對(duì)調(diào)節(jié)閥的適應(yīng)性常規(guī)定位器無(wú)法適應(yīng)多型號(hào)調(diào)節(jié)閥以及無(wú)法適應(yīng)調(diào)節(jié)閥參數(shù)的改變智能定位器通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定，適合各種特性調(diào)節(jié)閥，并能動(dòng)態(tài)的適應(yīng)調(diào)節(jié)閥的控制參數(shù)的改變對(duì)調(diào)節(jié)閥的適應(yīng)性常規(guī)定位器無(wú)法適應(yīng)多型號(hào)調(diào)節(jié)閥以及無(wú)法適應(yīng)調(diào)氣源質(zhì)量適應(yīng)性常規(guī)定位器采用噴嘴擋板，易被灰塵或污物顆粒堵住。智能定位器采用先進(jìn)的二位式壓電閥控制，對(duì)氣源質(zhì)量的適應(yīng)性更好氣源質(zhì)量適應(yīng)性常規(guī)定位器采用噴嘴擋板，易被灰塵或污物顆粒堵住在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的氣體能耗常規(guī)定位器噴嘴擋板需連續(xù)供給壓縮空氣，能耗較大智能定位器在穩(wěn)定狀態(tài)，由于關(guān)閉進(jìn)氣閥與放氣閥，氣能消耗接近為零在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的氣體能耗常規(guī)定位器噴嘴擋板需連續(xù)供給壓縮空氣，運(yùn)行中手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制回路連續(xù)性常規(guī)定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，需中斷控制回路并使用減壓閥等專用設(shè)備智能定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，可利用面板上的按鍵進(jìn)行在線調(diào)試運(yùn)行中手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制回路連續(xù)性常規(guī)定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，需中斷零點(diǎn)與行程常規(guī)定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整需要人工反復(fù)調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力智能定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整可無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。零點(diǎn)與行程常規(guī)定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整需要人工反復(fù)調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)附加功能的實(shí)現(xiàn)在常規(guī)定位器中，實(shí)現(xiàn)附加功能的擴(kuò)展需加機(jī)械措施，包括復(fù)雜的改線路和校驗(yàn)手段的輔助裝配工作等智能定位器，由于帶有微處理器，能比較容易實(shí)現(xiàn)附加功能。附加功能的實(shí)現(xiàn)在常規(guī)定位器中，實(shí)現(xiàn)附加功能的擴(kuò)展需加機(jī)械措與智能型噴嘴擋板式閥門定位器的比較噴嘴擋板式壓電閥式可動(dòng)件多，受溫度和振動(dòng)影響大穩(wěn)定狀態(tài)下，依然需要供給連續(xù)的壓縮空氣……可動(dòng)件少，幾乎不受溫度和振動(dòng)的影響穩(wěn)定狀態(tài)下，氣體能耗忽略不計(jì)……與智能型噴嘴擋板式閥門定位器的比較噴嘴擋板式壓電閥式可動(dòng)件多設(shè)計(jì)難點(diǎn)低功耗由于智能型閥門定位器采用二線制供電。4~20mA的信號(hào)經(jīng)過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換后需要產(chǎn)生兩組電壓，分別供給電子器件和壓電閥使用，難度較大。設(shè)計(jì)難點(diǎn)低功耗由于智能型閥門定位器采用二線制采取的措施：盡可能提高DC/DC的效率，選用優(yōu)質(zhì)磁芯材料，合理設(shè)置振蕩頻率等方法實(shí)現(xiàn)采用低功耗器件，并盡可能的采用低工作電壓、系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以滿足最低實(shí)時(shí)性要求軟件配合采取的措施：盡可能提高DC/DC的效率，選用優(yōu)質(zhì)磁芯材料，精確控制的難點(diǎn)氣路控制主要特征為“動(dòng)不了，停不了”為使閥門的行程有微小的改變，CPU需要向壓電閥發(fā)出幾十毫秒脈寬的控制脈沖；而一旦啟動(dòng)，微秒級(jí)的脈寬變動(dòng)就會(huì)引起行程的較大變化，容易超調(diào)精確控制的難點(diǎn)氣路控制主要特征為“動(dòng)不了，停不要根據(jù)氣路放大部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來(lái)決定一組脈沖的數(shù)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)在行程的不同位置，以及同一位置的不同移動(dòng)方向，氣路控制特性會(huì)發(fā)生較大的變化要根據(jù)氣路放大部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來(lái)決定一組脈沖的數(shù)全速運(yùn)行狀態(tài)下，氣路控制的時(shí)滯性較大在行程的同一位置同一脈寬所移動(dòng)的行程隨著控制前動(dòng)作狀態(tài)的不同而不同全速運(yùn)行狀態(tài)下，氣路控制的時(shí)滯性較大在行程的同一位置同一當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化（負(fù)載的變化、長(zhǎng)期使用后靈敏度、氣路放大部分等），氣路特性會(huì)發(fā)生較大的變化所有這些都會(huì)引起快速、無(wú)超調(diào)的控制質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)變得困難當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化（負(fù)載的變化、長(zhǎng)期使用后靈敏度、采取的措施

初始化狀態(tài)在初始化時(shí)，測(cè)算出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度在行程的不同位置，測(cè)算不同的小變化量的控制用基本參考脈寬采取的措施初始化狀態(tài)在初始化時(shí)，測(cè)算出運(yùn)行狀態(tài)三位式PI自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制比例控制

當(dāng)出現(xiàn)偏差階躍信號(hào)，進(jìn)行快速比例控制積分控制積分系數(shù)根據(jù)偏差的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)運(yùn)行狀態(tài)三位式PI自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制比例控制調(diào)節(jié)中記錄震蕩情況和控制的速度，進(jìn)行自動(dòng)的脈寬調(diào)整自動(dòng)調(diào)整采取措施后，控制基本無(wú)超調(diào)，動(dòng)作到位快。調(diào)節(jié)中記錄震蕩情況和控制的速度，進(jìn)行自動(dòng)的脈寬軟件總體設(shè)計(jì)自整定狀態(tài)（Initial）設(shè)置狀態(tài)（Config）運(yùn)行控制狀態(tài)（Run）

軟件總體設(shè)計(jì)自整定狀態(tài)（Initial）自整定狀態(tài)（Initial）在自整定狀態(tài)中，定位器通過(guò)一系列的自整定過(guò)程測(cè)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種特性參數(shù)，為運(yùn)行控制做好準(zhǔn)備。自整定過(guò)程主要包括：檢測(cè)定位器安裝狀況；檢測(cè)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的零位和滿度；檢測(cè)進(jìn)/放氣過(guò)程執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行速度；測(cè)量進(jìn)/放氣方向上基本脈寬；檢測(cè)進(jìn)/放氣方向上執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)特性；自整定狀態(tài)（Initial）在自整定設(shè)置狀態(tài)（Config）在設(shè)置狀態(tài)下，用戶可以對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)特性、閥門特性和定位器控制三大類參數(shù)進(jìn)行設(shè)置。通過(guò)對(duì)執(zhí)行機(jī)構(gòu)和閥門特性的很少一些必要參數(shù)的設(shè)置，確保定位器正常運(yùn)行。而通過(guò)對(duì)定位器控制參數(shù)的設(shè)置，用戶可以實(shí)現(xiàn)諸如：限位、分程控制、安全模式等多種控制、顯示功能。設(shè)置狀態(tài)（Config）在設(shè)置狀態(tài)下運(yùn)行工作狀態(tài)（Run）在運(yùn)行工作狀態(tài)下,定位器將閥位控制在所需位置上。在運(yùn)行狀態(tài)中提供兩種控制方式：自動(dòng)方式：定位器缺省的工作模式，在定位器經(jīng)過(guò)設(shè)置和自整定后，開機(jī)即開始進(jìn)入自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)。在自動(dòng)運(yùn)行狀態(tài)中，定位器將閥位自動(dòng)調(diào)節(jié)到閥位設(shè)定值處。手動(dòng)方式：定位器在手動(dòng)控制模式下，用戶可以直接通過(guò)增量、減量鍵調(diào)節(jié)閥位。手動(dòng)調(diào)節(jié)又分為全速和慢速兩擋。運(yùn)行工作狀態(tài)（Run）在運(yùn)行工作狀態(tài)下定位器工作狀態(tài)切換定位器工作狀態(tài)切換軟件可靠性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計(jì)查錯(cuò)設(shè)計(jì)容錯(cuò)設(shè)計(jì)軟件可靠性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)式程序設(shè)計(jì)適用場(chǎng)合用于控制要求非常嚴(yán)格的場(chǎng)合系統(tǒng)的新建和改建場(chǎng)合，集成智能控制系統(tǒng)提高控制精度，改善控制系統(tǒng)的場(chǎng)合安裝空間小但要求有輔助功能的場(chǎng)合……適用場(chǎng)合用于控制要求非常嚴(yán)格的場(chǎng)合謝謝！謝謝！SPD智能型電-氣閥門定位器技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明SPD智能型電-氣閥門定位器技術(shù)設(shè)計(jì)說(shuō)明概述智能電—?dú)忾y門定位器是新一代的、智能化的用于氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的閥門定位器。本產(chǎn)品集自校正功能、自診斷功能、故障報(bào)警功能、閥位模擬信號(hào)反饋功能及多種特性修正功能于一身，菜單操作，便于現(xiàn)場(chǎng)安裝、調(diào)試。能廣泛用于電力、冶金、石化、輕紡、食品、醫(yī)藥等行業(yè)。概述智能電—?dú)忾y門定位器是新一代的、智能化的用于氣動(dòng)執(zhí)行性能和主要技術(shù)指標(biāo)：行程范圍：直行程：10mm~100mm，角行程：50°~90°輸入信號(hào)：4~20mAd.c.氣源壓力：140~600kPa基本誤差：±1%(＞16cm)回差：≤0.8%死區(qū)：0.4環(huán)境溫度范圍：0℃~70℃性能和主要技術(shù)指標(biāo)：行程范圍：直行程：10mm~100mm，整機(jī)電路設(shè)計(jì)框圖1.運(yùn)算比較2.控制電路3.單向閥4.壓電閥（進(jìn)氣）5．減壓閥6.壓電閥（放氣）7.排氣閥8.二位二通閥（放氣）9.氣源10.二位二通閥(進(jìn)氣)11.氣動(dòng)薄膜調(diào)節(jié)閥12.電位器整機(jī)電路設(shè)計(jì)框圖1.運(yùn)算比較2.控制電路3壓電閥的工作原理壓電閥的初始狀態(tài)→壓電閥的通電狀態(tài)←壓電閥的工作原理壓電閥的初始狀態(tài)壓電閥的通電狀態(tài)壓電閥的典型應(yīng)用壓電閥的典型應(yīng)用功能適應(yīng)多種調(diào)節(jié)閥的輸出特性零點(diǎn)、行程的自動(dòng)設(shè)定及人工調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)中手/自動(dòng)狀態(tài)的自由切換自診斷功能故障和安全模式閥位模擬信號(hào)反饋功能（閥位傳送器功能）顯示功能分程控制執(zhí)行機(jī)構(gòu)的正反作用……功能適應(yīng)多種調(diào)節(jié)閥的輸出特性與常規(guī)定位器的比較常規(guī)閥門定位器的結(jié)構(gòu)圖與常規(guī)定位器的比較常規(guī)閥門定位器的結(jié)構(gòu)圖智能型壓電控制閥門定位器智能型壓電控制閥門定位器相比常規(guī)定位器的優(yōu)勢(shì)

溫度和振動(dòng)影響常規(guī)定位器采用力平衡式原理，可動(dòng)件較多，容易受影響智能定位器的給定值與反饋值的比較是純的電信號(hào)，且采用溫度影響小的標(biāo)準(zhǔn)電阻和特定電位器，受影響很小相比常規(guī)定位器的優(yōu)勢(shì)溫度和振動(dòng)影響常規(guī)定位器采用力平衡式原對(duì)調(diào)節(jié)閥的適應(yīng)性常規(guī)定位器無(wú)法適應(yīng)多型號(hào)調(diào)節(jié)閥以及無(wú)法適應(yīng)調(diào)節(jié)閥參數(shù)的改變智能定位器通過(guò)人機(jī)界面設(shè)定，適合各種特性調(diào)節(jié)閥，并能動(dòng)態(tài)的適應(yīng)調(diào)節(jié)閥的控制參數(shù)的改變對(duì)調(diào)節(jié)閥的適應(yīng)性常規(guī)定位器無(wú)法適應(yīng)多型號(hào)調(diào)節(jié)閥以及無(wú)法適應(yīng)調(diào)氣源質(zhì)量適應(yīng)性常規(guī)定位器采用噴嘴擋板，易被灰塵或污物顆粒堵住。智能定位器采用先進(jìn)的二位式壓電閥控制，對(duì)氣源質(zhì)量的適應(yīng)性更好氣源質(zhì)量適應(yīng)性常規(guī)定位器采用噴嘴擋板，易被灰塵或污物顆粒堵住在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的氣體能耗常規(guī)定位器噴嘴擋板需連續(xù)供給壓縮空氣，能耗較大智能定位器在穩(wěn)定狀態(tài)，由于關(guān)閉進(jìn)氣閥與放氣閥，氣能消耗接近為零在穩(wěn)定狀態(tài)時(shí)的氣體能耗常規(guī)定位器噴嘴擋板需連續(xù)供給壓縮空氣，運(yùn)行中手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制回路連續(xù)性常規(guī)定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，需中斷控制回路并使用減壓閥等專用設(shè)備智能定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，可利用面板上的按鍵進(jìn)行在線調(diào)試運(yùn)行中手動(dòng)調(diào)整時(shí)控制回路連續(xù)性常規(guī)定位器在手動(dòng)調(diào)整時(shí)，需中斷零點(diǎn)與行程常規(guī)定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整需要人工反復(fù)調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)力智能定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整可無(wú)需人工干預(yù)，自動(dòng)進(jìn)行標(biāo)定。零點(diǎn)與行程常規(guī)定位器的零點(diǎn)和行程調(diào)整需要人工反復(fù)調(diào)整，費(fèi)時(shí)費(fèi)附加功能的實(shí)現(xiàn)在常規(guī)定位器中，實(shí)現(xiàn)附加功能的擴(kuò)展需加機(jī)械措施，包括復(fù)雜的改線路和校驗(yàn)手段的輔助裝配工作等智能定位器，由于帶有微處理器，能比較容易實(shí)現(xiàn)附加功能。附加功能的實(shí)現(xiàn)在常規(guī)定位器中，實(shí)現(xiàn)附加功能的擴(kuò)展需加機(jī)械措與智能型噴嘴擋板式閥門定位器的比較噴嘴擋板式壓電閥式可動(dòng)件多，受溫度和振動(dòng)影響大穩(wěn)定狀態(tài)下，依然需要供給連續(xù)的壓縮空氣……可動(dòng)件少，幾乎不受溫度和振動(dòng)的影響穩(wěn)定狀態(tài)下，氣體能耗忽略不計(jì)……與智能型噴嘴擋板式閥門定位器的比較噴嘴擋板式壓電閥式可動(dòng)件多設(shè)計(jì)難點(diǎn)低功耗由于智能型閥門定位器采用二線制供電。4~20mA的信號(hào)經(jīng)過(guò)DC/DC轉(zhuǎn)換后需要產(chǎn)生兩組電壓，分別供給電子器件和壓電閥使用，難度較大。設(shè)計(jì)難點(diǎn)低功耗由于智能型閥門定位器采用二線制采取的措施：盡可能提高DC/DC的效率，選用優(yōu)質(zhì)磁芯材料，合理設(shè)置振蕩頻率等方法實(shí)現(xiàn)采用低功耗器件，并盡可能的采用低工作電壓、系統(tǒng)時(shí)鐘頻率以滿足最低實(shí)時(shí)性要求軟件配合采取的措施：盡可能提高DC/DC的效率，選用優(yōu)質(zhì)磁芯材料，精確控制的難點(diǎn)氣路控制主要特征為“動(dòng)不了，停不了”為使閥門的行程有微小的改變，CPU需要向壓電閥發(fā)出幾十毫秒脈寬的控制脈沖；而一旦啟動(dòng)，微秒級(jí)的脈寬變動(dòng)就會(huì)引起行程的較大變化，容易超調(diào)精確控制的難點(diǎn)氣路控制主要特征為“動(dòng)不了，停不要根據(jù)氣路放大部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來(lái)決定一組脈沖的數(shù)量執(zhí)行機(jī)構(gòu)在行程的不同位置，以及同一位置的不同移動(dòng)方向，氣路控制特性會(huì)發(fā)生較大的變化要根據(jù)氣路放大部分和執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度來(lái)決定一組脈沖的數(shù)全速運(yùn)行狀態(tài)下，氣路控制的時(shí)滯性較大在行程的同一位置同一脈寬所移動(dòng)的行程隨著控制前動(dòng)作狀態(tài)的不同而不同全速運(yùn)行狀態(tài)下，氣路控制的時(shí)滯性較大在行程的同一位置同一當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化（負(fù)載的變化、長(zhǎng)期使用后靈敏度、氣路放大部分等），氣路特性會(huì)發(fā)生較大的變化所有這些都會(huì)引起快速、無(wú)超調(diào)的控制質(zhì)量的實(shí)現(xiàn)變得困難當(dāng)運(yùn)行環(huán)境發(fā)生變化（負(fù)載的變化、長(zhǎng)期使用后靈敏度、采取的措施

初始化狀態(tài)在初始化時(shí)，測(cè)算出執(zhí)行機(jī)構(gòu)的靈敏度在行程的不同位置，測(cè)算不同的小變化量的控制用基本參考脈寬采取的措施初始化狀態(tài)在初始化時(shí)，測(cè)算出運(yùn)行狀態(tài)三位式PI自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制比例控制

當(dāng)出現(xiàn)偏差階躍信號(hào)，進(jìn)行快速比例控制積分控制積分系數(shù)根據(jù)偏差的大小進(jìn)行適當(dāng)?shù)奈⒄{(diào)運(yùn)行狀態(tài)三位式PI自適應(yīng)調(diào)節(jié)控制比例控制調(diào)節(jié)中記錄震蕩情況和控制的速度，進(jìn)行自動(dòng)的脈寬調(diào)整自動(dòng)調(diào)整采取措施后，控制基本無(wú)超調(diào)，動(dòng)作到位快。調(diào)節(jié)中記錄震蕩情況和控制的速度，進(jìn)行自動(dòng)的脈寬軟件總體設(shè)計(jì)自整定狀態(tài)（Initial）設(shè)置狀態(tài)（Config）運(yùn)行控制狀態(tài)（Run）

軟件總體設(shè)計(jì)自整定狀態(tài)（Initial）自整定狀態(tài)（Initial）在自整定狀態(tài)中，定位器通過(guò)一系列的自整定過(guò)程測(cè)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的各種特性參數(shù)，為運(yùn)行控制做好準(zhǔn)備。