1、SIPART PS2閥門定位器工作原理
SIPART PS2閥門定位器工作原理如圖1所示。從圖中可以看出，SIPART PS2閥門定位器的工作原理與一般的定位器是截然不同的。執行機構的目標值和實際值，分別經A/D轉換器轉換成數字信號送入CPU進行比較。如果微處理器檢測到一個偏差，就用一個五步開關程序來控制壓電閥動作，壓電閥通過控制一個類似于五通閥的氣動部件調節進入和(或)排出執行機構氣室的空氣，從而達到控制執行機構位置的目的。
圖1 SIPART PS2閥門定位器工作原理圖
CPU不斷檢測偏差，并根據控制偏差的大小和方向輸出一個控制指令給相應的壓電閥，壓電閥將控制指令轉化為位置增量，當控制偏差很大時(高速區)CPU輸出連續信號，如果控制偏差很小(自適應或可調小孔區狀態)CPU沒有定位脈沖輸出；如果偏差不大不小(低速區)CPU則輸出脈沖序列。
與常規定位器相比，智能定位器工作原理有其十分明顯的優點：
①有高精度的行程檢測系統。
②目標值和實際值都經A/D轉換器轉換成數字信號，有利于信號處理和通信。
③實際值和目標值的比較是在CPU中進行的。這是一種智能比較，與常規的力矩平衡式原理相比更加可靠，控制精度更高。
④軟件功能強大，通過不同的組態，實現調節閥不同的流量特性(如直線、快開、等百分比、多折點等)。
⑤若安裝了HART模塊和相應的通訊協議，就是一臺智能現場設備，不僅可以用HART手操器或PC機對其組態，還可用于現場總線控制。
2、SIPART PS2閥門定位器系統結構
SPART PS2閥門定位器是由如下幾個部分組成的：
①底座和氣動部件；
②模擬和數字印刷電路板；
③執行機構行程檢測系統；
④壓電模塊；
⑤Iy模塊；
⑥報警模塊；
⑦HART通訊模塊。
昌暉儀表僅對重要部件進行分析說明。
◆印刷電路板
①目標值4-20mA(或0-20mA)電流信號經回路40Ω的電阻轉換為電信號，再經A/D轉換器轉換為0-100%的數值信號，并送入CPU作為給定值。
②行程檢測系統檢測到的電信號，經A/D轉換器轉換為0-100%的數值信號，并送入CPU作為反饋值。
③若CPU檢測到偏差，就產生24V的脈沖或連續的電壓信號控制壓電閥動作。
④這種電路板既可用三線制接法，也可用二線制接法。在使用二線制時這種電路板的工作電源全部取自4-20mA的給定電流信號。
◆壓電閥和氣動部件(雙作用為例)
壓電閥是集成在氣動部件內部，是定位器的關鍵元件，它是一種新型可靠的反壓電轉化技術，也稱作壓電彎曲轉換器。其結構如圖2所示，有一個進氣孔、一個出氣孔和一個排氣孔，外加2根電極。當加上24V電壓時內部元件彎曲變形，進氣孔和出氣口導通，排氣口關閉。當加上0V地壓 時，元件又恢復原形，進氣孔關閉，排氣口和出氣口打開。
圖2 壓電閥結構圖
當加上連續的24V電壓時，壓電閥輸出連續的壓力P1，當加上24V的脈沖信號時，壓力閥就輸出脈沖壓力P1。壓電閥由于質量體積很小，響應速 度很快，可以發出很短的控制脈沖(氣動脈沖)因而能夠達到很高的定位精度。
壓電閥的工作壓力是可調的，P0太大或太小，P1無法控制。
氣動部件是結構較為復雜，設計精巧，其作用類似于五通閥，工作方式如圖所示。氣動部件最易受損的部件是壓力膜，因為它要頻繁的承受壓電閥輸出的連續或脈沖壓力。若壓力膜片破損，將無法控制V1、V2、V3、V4。
◆行程檢測系統
行程檢測系統是采用可以360°任意轉動的單圈電位器、傳動軸和一組反饋輪組成見圖3。用于檢測閥門的開度。電位器旋轉一周，輸出電阻從0kΩ變化到9.9kΩ，即范圍0-9.9kΩ。輸出電阻連接到電路板，由A/D轉換器轉換成數字量送到微處理器，用于顯示和比較。反饋輪的組合有兩種選擇，即33°與90°，前者的反饋比較小，適用于大行程的直行程機構。
圖3 行程檢測系統
0-9.9kΩ的電阻值經處理器處理后是以P0-P100之間的值加以指示的。
為了得到線性段：
①零位必須落在P5-P10之間，
②整個行程的電位值必須落在P5-P95之間才有效，
③更不能跨越臨界區。必須注意PX(X=0-100)不是閥門開度實際值。經過初始化以后，PX才自動轉化為開度實際值。
對角行程機構，其行程一般小于90°，相應的檢測信號范圍大約為△P85。對于直行程，應根據上面的三點原則，選擇33°或99°。
3、SIPART PS2閥門定位器使用
SIPARRT PS2閥門定位器既可以作用于直行程，也可以用于角行程機構上；可以用于單作用執行機構，也可以用于雙作用執行機構。
定位器在投入前必須作些參數設定和初始化。
◆SIPARRT PS2閥門定位器參數設定
①P1、P2、P3主要用于選擇執行機構的類型和行程(針對直行程)。例如，SIPARRT PS2閥門定位器用于直行程機構上，P1必須選擇“Linere actuaror(with sine correction)”，那么檢測角度誤差就會自動校正。
②P5選擇0-20mA或4-20mA。對二線制接法，只能選擇4-20mA，因為小于3.6mA電流的電路板不能正常工作。
③P6是指設定值的方向，用于定位器的正反作用的選擇。
④P7、P8用于分程控制點的選擇。
⑤P10用于輸出特性的選擇，包括線性、等百分比、任意特性。
⑥P22用于閥門定位器死區大小的選擇。自整定或0.1-10.0可選。
有一點必須記住：P1、P2、P3必須在初始化之前設置好，換句話說P1、P2、P3的修改必須重新初始化才有效。P5-P36隨時都可以修改，即改即用。
◆SIPARRT PS2閥門定位器初始化
如果事先正確調整好行程反饋電位的范圍，初始化將會完全的自動進行。即手動方式驅動執行機構，并用手動滑輪整定零點和行程范圍。初始化前先手動驅動閥門，如閥門無卡澀并能穩定在中間位置，則說明閥門和定位器正常，可進入菜單進行初始化。
SIPARRT PS2閥門定位器初始化的作用
①自動識別執行機構的類型和行程的選擇；
②根據反饋電位值的范圍自動轉換為行程值(閥位開度值)；
③識別執行機構的動作方向；
④計算0%~100%和100%~0%的定位時間；
⑤計算驅動執行機構氣動所需最短的脈沖序列；
⑥優化動態響應，最后顯示執行機構的反饋角度或行程值，初始化完畢。
初始化成功后，用手動方式驅動執行機構，檢查閥位零位和滿度指示值是否正確，如果偏差較大，則重新初始化。
4、SIPART PS2智能閥門定位器使用注意事項
①因對儀表氣源要求較高，最好安裝空氣過濾器。并定期清洗濾芯。
②壓電閥與電路板輸出觸點接觸要很好。
③死區(靈敏度)設定值盡量大些，這樣可以減少定位器、壓電閥動作頻率，延長壽命、
④閥門在關閉時，零位正偏差必須在死區范圍內，否則會引起壓電閥不停的動作，破壞壓電閥和膜片。
⑤要做好防水保護。
SIPART PS2閥門定位器雖然組態功能強大，調試方便，但往往會因小故障而影響初始化的完成，導致整機無法使用而系統結構工作原理復 雜，修復不易。因此，分析與研究SIPART PS2閥門定位器工作原理和系統結構對閥門定位器的正確使用及整機的檢修具有重要意義。
作者：李學秋
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