智能閥門定位器PID自整定方案評(píng)價(jià)設(shè)計(jì)

2017年12月 設(shè)備管理 分析氣動(dòng)智能閥門定位器設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn) 吳凱飛謝力民（浙江省特種設(shè)備檢驗(yàn)研究院，浙江杭州310000） 摘要：現(xiàn)代化的工業(yè)生產(chǎn)、加工過程中，閥門成為了非常重 要的元件，并且在很多方面都會(huì)產(chǎn)生特別大的影響。氣動(dòng)智能 閥門是比較常見的應(yīng)用類型，同時(shí)在功能上較為突出。近年 來，氣動(dòng)智能閥門定位器的設(shè)計(jì)、實(shí)現(xiàn)，開始得到業(yè)界內(nèi)的廣泛 關(guān)注。文章就此展開討論，并提出合理化建議。 關(guān)鍵詞：氣動(dòng)；閥門；智能；定位器 隨著時(shí)間的推移，氣動(dòng)智能閥門定位器，需要不斷的做出 優(yōu)化處理，要進(jìn)一步的對(duì)工業(yè)生產(chǎn)、加工的多項(xiàng)需求做出良好 的適應(yīng)。定位器本身表現(xiàn)出的精確程度較高，為了在今后的工 作中不斷得到更好的成績，需要在具體的設(shè)計(jì)過程中，加強(qiáng)數(shù) 據(jù)和信息的有效分析；努力在相關(guān)的測試工作中，投入較多的 努力，完善定位器的科學(xué)性設(shè)計(jì)。 1氣動(dòng)智能閥門定位器的

智能閥門定位器是氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥實(shí)現(xiàn)智能化的必備附件,為了滿足現(xiàn)代工業(yè)過程控制的智能化、網(wǎng)絡(luò)化的發(fā)展需要,開發(fā)研制具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的智能閥門定位器已迫在眉睫。產(chǎn)品設(shè)計(jì)中采用了壓電技術(shù)、電磁效應(yīng)原理、pid和模糊控制理論、氣動(dòng)放大原理、現(xiàn)場總線通信等關(guān)鍵技術(shù),實(shí)現(xiàn)了控制室與現(xiàn)場信息的雙向傳輸,提高了氣動(dòng)調(diào)節(jié)閥在工業(yè)過程控制中的調(diào)節(jié)精度、可靠性和效率。hvp智能閥門定位器填補(bǔ)了國內(nèi)空白,受到廣大用戶的一致好評(píng)。可以預(yù)見,在未來幾年內(nèi),智能閥門定位器必將成為該領(lǐng)域的主流產(chǎn)品。

上海范氏自動(dòng)化控制設(shè)備有限公司 ·· 概況 avp3000alphaplus是一種配置了微處理器的智能型電－氣 定位器，能夠直接在目前的4～20madc控制儀表上使用。 這是一種使用上要比傳統(tǒng)的電－氣定位器更為方便，單 一規(guī)格就能夠供各種型號(hào)規(guī)格閥門使用的智能型電－氣定位 器。此外，提高了調(diào)節(jié)閥的控制性能以及用于監(jiān)控調(diào)節(jié)閥的 動(dòng)作（帶開度信號(hào)變送功能時(shí)）等，能夠最大限度地發(fā)揮效果。 具有通訊能力，自動(dòng)配置程序和自診斷功能，可以大大 提高生產(chǎn)率和工廠生產(chǎn)的效益。 特點(diǎn) 1、自動(dòng)設(shè)定 自動(dòng)設(shè)定使定位器進(jìn)入自動(dòng)調(diào)整狀態(tài)，可實(shí)現(xiàn)下列設(shè)定： 零點(diǎn)/滿度 最佳的執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作速度 對(duì)應(yīng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的尺寸大小 對(duì)應(yīng)填料的摩擦系數(shù) 2、智能通信器 智能通信器可對(duì)各類儀表進(jìn)行功能設(shè)定，包括信號(hào)量程設(shè)定，設(shè)定執(zhí)行機(jī)構(gòu)的作用，閥的作用等，而這一切只需通過 菜單進(jìn)行即可。 3、氣路維護(hù) 作為智能儀表，

針對(duì)hart協(xié)議產(chǎn)品的要求,開發(fā)基于hart協(xié)議低功耗的智能定位器,給出具體的硬件設(shè)計(jì)和軟件設(shè)計(jì),特別是針對(duì)閥門定位器的低功耗特性作出分析。

由于使用常規(guī)pid控制策略或模糊控制策略控制閥門定位器的方法存在達(dá)到穩(wěn)態(tài)時(shí)間長和抗干擾能力差等問題,現(xiàn)提出基于灰色預(yù)測的模糊—pid控制方法。運(yùn)用灰色預(yù)測對(duì)模型更為準(zhǔn)確的預(yù)測功能,結(jié)合模糊控制和pid控制的優(yōu)點(diǎn),經(jīng)過仿真,該方法具有很強(qiáng)的快速響應(yīng)能力和抗干擾能力。在實(shí)踐中也證明了該智能閥門定位器的優(yōu)越性。

在電廠調(diào)節(jié)系統(tǒng)中,氣動(dòng)執(zhí)行器是特別常用的終端控制元件。為了適應(yīng)電廠的安全生產(chǎn)和自動(dòng)控制技術(shù)水平的不斷發(fā)展,氣動(dòng)執(zhí)行器在精確性、靈敏性和穩(wěn)定性等方面的性能也需要不斷提高。文章通過許昌龍崗發(fā)電有限責(zé)任公司對(duì)常規(guī)機(jī)械式閥門定位器的改造實(shí)例,使得新型智能閥門定位器在提升氣動(dòng)執(zhí)行器的各方面性能上表現(xiàn)出明顯的優(yōu)越性。同時(shí),重點(diǎn)介紹了帶有三斷自鎖裝置的新型智能定位器的工作原理、調(diào)試方法、功能特點(diǎn)等。

本文首先簡述常規(guī)定位器的不足,然后介紹智能閥門定位器的原理及其在化工生產(chǎn)中的應(yīng)用,最后介紹智能閥門定位器在化工生產(chǎn)中的問題以及解決的辦法.在化工生產(chǎn)過程中運(yùn)用智能閥門定位器可以提高控制的精確性以及穩(wěn)定性,從而保證其應(yīng)用更廣泛.另一方面,智能閥門定位器具有獨(dú)立的模塊基座,可以通過切換模塊進(jìn)行重新組合,采用二線制輸入輸出信號(hào),提高其安全性.隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展以及化工業(yè)的增長,智能閥門定位器將會(huì)有很好的發(fā)展前景.

普通閥門定位器與智能閥門定位器的主要區(qū)別 1.控制閥流量特性的實(shí)現(xiàn)方式不同 智能定位器的反饋部分采用線性反饋，所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實(shí)現(xiàn)的。普通 定位器的反饋部分是不同形狀的凸輪，通過改變凸輪形狀來實(shí)現(xiàn)所需控制閥流量特性。詳見 5.3節(jié)。 2.輸入輸出方式不同 通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一般電氣閥門定位器比較，智能電氣 閥門定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20ma或1～5v電信號(hào)，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微 處理器的輸入信號(hào)。而一般電氣閥門定位器輸入信號(hào)雖然是4—20ma或l～5v電信號(hào)，但 它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)力平衡。智能閥門定位器的輸出 信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，它通常送壓電閥組，通過壓電閥組的開關(guān)來調(diào)節(jié)送控制閥膜頭的氣壓，一 般電氣閥門定位器的輸出信號(hào)是經(jīng)氣動(dòng)放大器放大后的氣信號(hào)。 3.采用的控

閥門定位器是一個(gè)非線性、時(shí)變及未知模型系統(tǒng),普通pid無法滿足應(yīng)用過程中快速、高精度要求.文中提出將常規(guī)pid控制方法和模糊技術(shù)相結(jié)合的的控制方式.在分析系統(tǒng)滿足ziegler-nichols條件的基礎(chǔ)上,運(yùn)用其設(shè)定方法對(duì)pid參數(shù)進(jìn)行了歸一化處理,并對(duì)處理后的單個(gè)參數(shù)設(shè)計(jì)了模糊自適應(yīng)控制算法.實(shí)驗(yàn)證明該控制算法控制效果明顯優(yōu)于普通pid.算法計(jì)算量小、調(diào)節(jié)可靠、自適應(yīng)性強(qiáng),能夠滿足工業(yè)應(yīng)用需要.

智能閥門定位器是智能電氣調(diào)節(jié)閥的控制核心,其中的閥位控制算法是實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)閥閥桿位置精確定位和閥門開度精確調(diào)節(jié)的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的五接點(diǎn)開關(guān)算法具有算法簡單、響應(yīng)速度快的特點(diǎn),但是存在參數(shù)調(diào)整困難,無法適應(yīng)不同閥芯、不同行程調(diào)節(jié)閥精確定位的控制要求。為此將傳統(tǒng)五節(jié)點(diǎn)開關(guān)控制與pid控制算法相結(jié)合,研究實(shí)現(xiàn)了一種閥位自適應(yīng)控制算法。通過系統(tǒng)初始化程序?qū)崿F(xiàn)了控制參數(shù)的初始整定并在閥位控制過程中實(shí)現(xiàn)了pid控制參數(shù)的自適應(yīng)微調(diào)。閥門定位控制試驗(yàn)結(jié)果表明:該閥位自適應(yīng)控制算法實(shí)現(xiàn)了閥位的準(zhǔn)確控制,閥位定位精度滿足±1%fs的設(shè)計(jì)要求。

閥門定位器 一、產(chǎn)品[智能閥門定位器（機(jī)內(nèi)和機(jī)外均可）]的詳細(xì)資料： 產(chǎn)品型號(hào)：zxq2003、2004 產(chǎn)品名稱：智能閥門定位器（機(jī)內(nèi)和機(jī)外均可） 產(chǎn)品特點(diǎn)：zxq2003、zxq2004電動(dòng)閥門智能定位器是經(jīng)工業(yè)單片機(jī)為核心的智能信號(hào)采集控制系統(tǒng)，體積小巧，可選擇安裝在電動(dòng)執(zhí)行器的接線盒內(nèi)或以din 導(dǎo)軌方式固定在外，能直接接收工業(yè)儀表或計(jì)算機(jī)等輸出的4-20madc信號(hào)（其它輸入信號(hào)類型可在出廠前定制），與電位器反饋的電動(dòng)執(zhí)行器配套對(duì)各種閥門 或裝置進(jìn)行精確定位操作，能對(duì)電動(dòng)執(zhí)行器的轉(zhuǎn)角（或位移）進(jìn)行自由標(biāo)定，同時(shí)輸出4-20madc的執(zhí)行器轉(zhuǎn)角位置（或位移）反饋轉(zhuǎn)換信號(hào)，可按鍵精確設(shè)定 執(zhí)行器轉(zhuǎn)角位置的下限限位值和上限限位值，定位器采用3個(gè)按鍵操作，9個(gè)led燈可直接顯示定位器模態(tài)，4位數(shù)碼led通過按鍵切換顯示閥位實(shí)際開度值、 閥位設(shè)定開度值、定位器殼內(nèi)

文中介紹了用89系列微控制器作為控制核心,以固態(tài)繼電器為驅(qū)動(dòng)器,設(shè)計(jì)遠(yuǎn)程控制閥門定位器的方法。給出了控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)原理、控制要求、主要的硬件電路及軟件流程。采用復(fù)合數(shù)字濾波的方法,消除了脈沖干擾,提高了系統(tǒng)的可靠性。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:該系統(tǒng)操作方法簡單易行、定位準(zhǔn)確、控制精度高、能耗低,完全可以滿足現(xiàn)場定位控制的要求。

調(diào)節(jié)閥具有大滯后特性,且進(jìn)氣和排氣過程的靜摩擦力不同。針對(duì)上述控制難點(diǎn),設(shè)計(jì)了非對(duì)稱一維模糊控制算法的閥門定位器,根據(jù)給定電壓與閥位反饋電壓的偏差符號(hào),判斷執(zhí)行進(jìn)氣或排氣動(dòng)作。模糊控制器采用兩段式量化因子和比例因子及非均勻性劃分的模糊子集;以偏差值作為輸入信號(hào),輸出信號(hào)是pwm波的占空比值?；赿space實(shí)時(shí)仿真系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)智能閥門定位器,實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明:閥門在不同起始閥位處,都能夠快速無超調(diào)的響應(yīng)不同幅度的給定輸入信號(hào)。

針對(duì)目前高性能智能閥門定位器嚴(yán)重依賴進(jìn)口的局面,采用壓電比例閥作為電氣轉(zhuǎn)換和功放器件,研制了一種新型電子式智能閥門定位器。設(shè)計(jì)中采用了硬件超低功耗、自適應(yīng)pid控制算法等關(guān)鍵核心技術(shù),與同類產(chǎn)品相比,具有功耗低、控制性能好、成本低廉等優(yōu)點(diǎn)。其新穎的驅(qū)動(dòng)模式,屬于國內(nèi)首創(chuàng)。

智能閥門定位器由于具有控制簡單,反應(yīng)快速,精度高等一系列的優(yōu)點(diǎn),取代傳統(tǒng)的機(jī)械式的定位器已經(jīng)成為一種趨勢。同時(shí)閥門控制精度與采樣信號(hào)的精度息息相關(guān),文章介紹了一種采樣電路,并對(duì)采樣精度進(jìn)行了分析。

目前,智能閥門定位器的設(shè)計(jì)存在諸多問題,一般情況下,定位器位置反饋機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)多采用了機(jī)械結(jié)構(gòu),這種結(jié)構(gòu)具有磨損大、精度低、壽命短等缺點(diǎn),不利于智能閥門定位器的全面發(fā)展?；魻柺街悄荛y門定位器設(shè)計(jì)建立在霍爾傳感器技術(shù)的基礎(chǔ)之上,是一種新型的智能閥門控制技術(shù),不僅改善了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)磨損大、精度低、壽命短等缺點(diǎn),還實(shí)現(xiàn)了無接觸精準(zhǔn)測量,產(chǎn)品定位精度等性能得到了顯著提升。

控制閥細(xì)節(jié)分析之14_智能閥門定位器的氣動(dòng)部件

文章介紹了智能閥門定位器的原理和特點(diǎn),總結(jié)了調(diào)試智能閥門定位器中出現(xiàn)的問題及解決方法,為帶智能閥門定位器的調(diào)節(jié)的調(diào)校及故障處理給出了借鑒。

本技術(shù)公開了一種能夠反饋信號(hào)的安全型智能閥門定位器，安裝在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，包括： 主控板以及與所述主控板相連的lks適配器、i/p模塊以及位置傳感器；所述lks適配器用于 連接控制室電腦；所述i/p模塊與所述主控板之間設(shè)置有安全開關(guān)，用于診斷線路中電流是 否超載荷，且所述i/p模塊的輸出端與所述氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)相連，用于控制氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)；所 述位置傳感器包括有開關(guān)位置反饋模塊，所述開關(guān)位置反饋模塊的輸入端與所述i/p模塊相 連，輸出端與所述主控板相連，通過上述方式，本技術(shù)能夠在室內(nèi)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)戶外閥門的遠(yuǎn) 程操控，并且能夠?qū)崟r(shí)對(duì)戶外閥門進(jìn)行自動(dòng)診斷，并將戶外閥門所處狀態(tài)通過信號(hào)反饋至電 腦，操作安全便捷。 技術(shù)要求 1.一種能夠反饋信號(hào)的安全型智能閥門定位器，安裝在氣動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)上，其特征在于，包 括：主控板以及與所述主控板相連的lks適配器、i/p模塊以及位置傳感器； 所述

帶智能閥門定位器的氣動(dòng)控制閥 這類控制閥的結(jié)構(gòu)與普通控制閥相同，因附帶智能閥門定位器而使控制閥具 有智能化功能智能閥門定位器與普通閥門定位器的主要區(qū)別如下 1.控制閥流量特性的實(shí)現(xiàn)方式不同。智能定位器的反饋部分采用線性反饋， 所需控制閥流量特性是在設(shè)定回路實(shí)現(xiàn)的。普通定位器的反饋部分是不同形狀的 凸輪，通過改變凸輪形狀來實(shí)現(xiàn)所需控制 閥流量特性。詳見5.3節(jié)。 2.輸入輸出方式不同。通常，智能閥門定位器是智能電氣閥門定位器。與一 般電氣閥門定位器比較，智能電氣閥門定位器的輸入信號(hào)是標(biāo)準(zhǔn)的4～20ma或 1～5v電信號(hào)，它需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后作為微處 理器的輸入信號(hào)。而一般電氣閥門定位器輸入信號(hào)雖然是4—20ma或l～5v電 信號(hào)，但它不需要經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換，可直接送電磁線圈產(chǎn)生電磁力，實(shí)現(xiàn)力平衡。智 能閥門定位器的輸出信號(hào)是數(shù)字信號(hào)，它通常 送壓電閥組，通過壓電閥組的開關(guān)來調(diào)節(jié)送控

本文介紹了智能閥門定位器的原理和特點(diǎn),總結(jié)了調(diào)試智能閥門定位器中出現(xiàn)的問題及解決方法,為帶智能閥門定位器的調(diào)節(jié)的調(diào)校及故障處理給出了借鑒。

現(xiàn)代社會(huì)是講究科技創(chuàng)新的時(shí)代,傳統(tǒng)的技術(shù)已經(jīng)逐漸地被新興技術(shù)所取代,這也是社會(huì)進(jìn)步的必然結(jié)果。本文主要講解和傳統(tǒng)閥門定位器相比較,智能閥門定位器的工作原理和具備的特點(diǎn),并提出在智能閥門定位器中出現(xiàn)問題的解決方案,為帶智能閥門定位器的調(diào)節(jié)閥的調(diào)校以及故障處理給出了借鑒的方法。