阀门定位器解析
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➢稳定状态下，气体能 耗忽略不计
……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
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
▪ 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： • 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；
在常规定位器中，实现附加功能的扩展需加机械措 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，能比较容易实现 附加功能。
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，受温度和振 动影响大
➢ 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，几乎不受 温度和振动的影响
智能定位器通过人机界面设定，适合各种特 性调节阀，并能动态的适应调节阀的控制参 数的改变。
▪气源质量适应性
常规定位器采用喷嘴挡板，易被灰尘或污物颗粒 堵住。
智能定位器采用先进的二位式压电阀控制，对气 源质量的适应性更好。
▪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，能耗 较大。
智能定位器在稳定状态，由于关闭进气阀与放气阀 ，气能消耗接近为零。
▪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，需中断控制回路并使 用减压阀等专用设备。
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。
▪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 ，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。
▪ 附加功能的实现
……
与常规定位器的比较
常规阀门定位器的结构图
智能型压电控制阀门定位器
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，可 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，且采用温度影响小的标准电阻和特定电位器 ，受影响很小。
▪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。
➢软件配合
▪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
➢ 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
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：
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：
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。
▪ 运行状态
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
▪ 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，动作到位快。
软件总体设计
▪自整定状态 （Initial） ▪设置状态 （Config） ▪运行控制状态（Run）
➢ 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
➢ 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
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
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
性能和主要技术指标：
行程范围：直行程：10mm~100mm， 角行程：50°~90°
输入信号：4~20mAd.c. 气源压力：140~600kPa 基本误差： ± 1 % (＞16cm) 回差：≤0.8% 死区：0.4 环境温度范围：0℃~70℃
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）
▪ 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。
▪ 运行工作状态（Run）
SPD 智能型电-气阀门定位器
技术设计说明
概述
智能电—气阀门定位器是新一代的、智能化的用于气动 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、调试。能广泛 用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。
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
压电阀的工作原理
压电阀的初始状态 →
压电阀的通电状态 ←
压电阀的典型应用
功能
1) 适应多种调节阀的输出特性 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 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
定位器工作状态切换
软件可靠性设计
▪ 结构式程序设计 ▪ 查错设计 ▪ 容错设计
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 ▪ 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
……
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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。
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
▪ 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： • 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；
在常规定位器中，实现附加功能的扩展需加机械措 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，能比较容易实现 附加功能。
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，受温度和振 动影响大
➢ 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，几乎不受 温度和振动的影响
智能定位器通过人机界面设定，适合各种特 性调节阀，并能动态的适应调节阀的控制参 数的改变。
▪气源质量适应性
常规定位器采用喷嘴挡板，易被灰尘或污物颗粒 堵住。
智能定位器采用先进的二位式压电阀控制，对气 源质量的适应性更好。
▪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，能耗 较大。
智能定位器在稳定状态，由于关闭进气阀与放气阀 ，气能消耗接近为零。
▪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，需中断控制回路并使 用减压阀等专用设备。
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。
▪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 ，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。
▪ 附加功能的实现
……
与常规定位器的比较
常规阀门定位器的结构图
智能型压电控制阀门定位器
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，可 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，且采用温度影响小的标准电阻和特定电位器 ，受影响很小。
▪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。
➢软件配合
▪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
➢ 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
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：
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：
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。
▪ 运行状态
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
▪ 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，动作到位快。
软件总体设计
▪自整定状态 （Initial） ▪设置状态 （Config） ▪运行控制状态（Run）
➢ 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
➢ 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
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
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
性能和主要技术指标：
行程范围：直行程：10mm~100mm， 角行程：50°~90°
输入信号：4~20mAd.c. 气源压力：140~600kPa 基本误差： ± 1 % (＞16cm) 回差：≤0.8% 死区：0.4 环境温度范围：0℃~70℃
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）
▪ 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。
▪ 运行工作状态（Run）
SPD 智能型电-气阀门定位器
技术设计说明
概述
智能电—气阀门定位器是新一代的、智能化的用于气动 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、调试。能广泛 用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。
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
压电阀的工作原理
压电阀的初始状态 →
压电阀的通电状态 ←
压电阀的典型应用
功能
1) 适应多种调节阀的输出特性 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 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
定位器工作状态切换
软件可靠性设计
▪ 结构式程序设计 ▪ 查错设计 ▪ 容错设计
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 ▪ 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