阀门定位器

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整机电路设计框图
1.运算比较 2.控制电路 3.单向阀 4.压电阀（进气） 5．减压阀 6.压电阀（放气） 7. 排气阀 8.二位二通阀（放气） 9.气源 10.二位二通阀(进气) 11.气动薄膜调节阀 12.电位器
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压电阀的工作原理
压电阀的初始状态 →
压电阀的通电状态 ←
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压电阀的典型应用
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功能
1) 适应多种调节阀的输出特性 零点、 2) 零点、行程的自动设定及人工调整 3) 运行状态中 手/自动状态的自由切换 4) 自诊断功能 5) 故障和安全模式 阀位模拟信号反馈功能（阀位传送器功能） 6) 阀位模拟信号反馈功能（阀位传送器功能） 7) 显示功能 8) 分程控制 9) 执行机构的正反作用 ……
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设置状态（ 设置状态（Config） ）
在设置状态下，用户可以对执行机构特性、阀门特性 和定位器控制三大类参数进行设置。 通过对执行机构和阀门特性的很少一些必要参数的 设置，确保定位器正常运行。 而通过对定位器控制参数的设置，用户可以实现诸 如：限位、分程控制、安全模式等多种控制、显示功能。
零点与行程
常规定位器的零点和行程调整需要人工 反复调整， 反复调整，费时费力 智能定位器的零点和行程调整可无需人 工干预，自动进行标定。 工干预，自动进行标定。
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附加功能的实现
在常规定位器中， 在常规定位器中，实现附加功能的扩展需 加机械措施， 加机械措施，包括复杂的改线路和校验手 段的辅助装配工作等 智能定位器，由于带有微处理器， 智能定位器，由于带有微处理器，能 比较容易实现附加功能。 比较容易实现附加功能。
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运行中手动调整时控制回路连续性
常规定位器在手动调整时，需中断控制 常规定位器在手动调整时， 回路并使用减压阀等专用设备 智能定位器在手动调整时， 智能定位器在手动调整时，可利用面板 上的按键进行在线调试
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与智能型喷嘴挡板式阀门定位器的比较
喷嘴挡板式
可动件多， 可动件多，受温度和振 动影响大 稳定状态下， 稳定状态下，依然需要 供给连续的压缩空气 ……
压电阀式
可动件少， 可动件少，几乎不受 温度和振动的影响 稳定状态下， 稳定状态下，气体能 耗忽略不计 ……
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运行工作状态（ 运行工作状态（Run） ）
在运行工作状态下,定位器将阀位控制在所需位置上。 在运行状态中提供两种控制方式： 自动方式： 自动方式： 定位器缺省的工作模式，在定位器经过设置和自整定 后，开机即开始进入自动运行状态。在自动运行状态中， 定位器将阀位自动调节到阀位设定值处。 手动方式： 手动方式： 定位器在手动控制模式下，用户可以直接通过增量、 减量键调节阀位。手动调节又分为全速和慢速两挡。
气源质量适应性
常规定位器采用喷嘴挡板， 常规定位器采用喷嘴挡板，易被灰尘 或污物颗粒堵住。 或污物颗粒堵住。 智能定位器采用先进的二位式压电阀 控制， 控制，对气源质量的适应性更好
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在稳定状态时的气体能耗
常规定位器喷嘴挡板需连续供给压缩 空气， 空气，能耗较大 智能定位器在稳定状态， 智能定位器在稳定状态，由于关闭进 气阀与放气阀， 气阀与放气阀，气能消耗接近为零
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对调节阀的适应性
常规定位器无法适应多型号调节阀以及 无法适应调节阀参数的改变 智能定位器通过人机界面设定， 智能定位器通过人机界面设定，适合各 种特性调节阀， 种特性调节阀，并能动态的适应调节阀 的控制参数的改变
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所有这些都会引起快速、 所有这些都会引起快速、无超调 的控制质量的实现变得困难
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采取的措施
初始化状态
在初始化时，测算出执行机构的灵敏度
在行程的不同位置，测算不同的小变化 量的控制用基本参考脉宽
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运行状态
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全速运行状态下，气路控制的时滞性 较大 在行程的同一位置同一脉宽所移动的 行程随着控制前动作状态的不同而不同
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当运行环境发生变化（负载的变化、 长期使用后灵敏度、气路放大部分等）， 气路特性会发生较大的变化
三位式 P I 自适应调节控制 比例控制 当出现偏差阶跃信号，进行快 速比例控制 积分控制 积分系数根据偏差的大小进行 适当的微调
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自动调整
调节中记录震荡情况和控制的速度， 进行自动的脉宽调整
采取措施后，控制基本无超调， 采取措施后，控制基本无超调， 动作到位快。 动作到位快。
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与常规定位器的比较
常规阀门定位器的结构图
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智能型压电控制阀门定位器
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相比常规定位器的优势
温度和振动影响
常规定位器采用力平衡式原理， 常规定位器采用力平衡式原理，可 动件较多， 动件较多，容易受影响 智能定位器的给定值与反馈值的比较 是纯的电信号， 是纯的电信号，且采用温度影响小的 标准电阻和特定电位器， 标准电阻和特定电位器，受影响很小
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SPD 智能型电-气阀门定位器 智能型电技术设计说明
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概述
智能电—气阀门定位器是新一代的 、 智能电 气阀门定位器是新一代的、 智能 气阀门定位器是新一代的 化的用于气动执行机构的阀门定位器。 化的用于气动执行机构的阀门定位器 。 本产 品集自校正功能、 自诊断功能 、 故障报警功 品集自校正功能 、 自诊断功能、 能 、 阀位模拟信号反馈功能及多种特性修正 功能于一身， 菜单操作， 便于现场安装、 功能于一身 ， 菜单操作 ， 便于现场安装 、 调 能广泛用于电力、 冶金、 石化、 轻纺、 试 。 能广泛用于电力 、 冶金 、 石化 、 轻纺 、 食品、医药等行业。 食品、医药等行业。
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定位器工作状态切换
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软件可靠性设计
结构式程序设计 查错设计 容错设计
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适用场合
用于控制要求非常严格的场合 系统的新建和改建场合，集成智能控制系统 系统的新建和改建场合， 提高控制精度， 提高控制精度，改善控制系统的场合 安装空间小但要求有辅助功能的场合 ……
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精确控制的难点 气路控制
主要特征为“动不了，停不了” 为使阀门的行程有微小的改变，CPU需 要向压电阀发出几十毫秒脉宽的控制脉冲； 而一旦启动，微秒级的脉宽变动就会引 起行程的较大变化，容易超调
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要根据气路放大部分和执行机构的灵敏 度来决定一组脉冲的数量 执行机构在行程的不同位置，以及同一 位置的不同移动方向，气路控制特性会发 生较大的变化
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软件总体设计 软件总体设计
自整定状态 （Initial） ） 设置状态 （Config） ）
运行控制状态（ 运行控制状态（Run） ）
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自整定状态（ 自整定状态（Initial） ）
在自整定状态中，定位器通过一系列的自整定过程测 定执行机构的各种特性参数，为运行控制做好准备。 自整定过程主要包括： 自整定过程主要包括： • 检测定位器安装状况； • 检测执行机构的零位和满度； • 检测进/放气过程执行机构运行速度； • 测量进/放气方向上基本脉宽； • 检测进/放气方向上执行机构动态特性；
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设计难点
低功耗
由于智能型阀门定位器采用二线制供 电。4~20mA的信号经过DC/DC转换后需要 产生两组电压，分别供给电子器件和压电 阀使用，难度较大。
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采取的措施： 采取的措施：
尽可能提高DC/DC的效率，选用优质磁芯 材料，合理设置振荡频率等方法实现 采用低功耗器件，并尽可能的采用 低工 作电压、系统时钟频率以满足最低实时性 要求 软件配合
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性能和主要技术指标： 性能和主要技术指标：
行程范围：直行程： 行程范围：直行程：10mm~100mm， ， 角行程： ° 角行程：50°~90° ° 输入信号： 输入信号：4~20mAd.c. 气源压力： 气源压力：140~600kPa 基本误差： 基本误差： ± 1 % (＞16cm) 回差： 回差：≤0.8% 死区： 死区：0.4 环境温度范围： ℃ 环境温度范围：0℃~70℃ ℃