關(guān)于智能電氣閥門(mén)定位器的應(yīng)用探討
智能電氣閥門(mén)定位器是智能氣動(dòng)執(zhí)行器的核心控制部件，其采用了先進(jìn)的集成電路控制技術(shù)，配合氣動(dòng)執(zhí)行器中其他設(shè)備實(shí)現(xiàn)對(duì)工業(yè)機(jī)械的全方位控制，提高實(shí)際生產(chǎn)效率;同時(shí)其克服了傳統(tǒng)閥門(mén)定位器的缺陷，提高了調(diào)節(jié)閥門(mén)控制的速度和精確度，使閥門(mén)的控制更加精確和完善�，F(xiàn)從電氣閥門(mén)定位器的發(fā)展歷史出發(fā)，探討智能電氣閥門(mén)定位器的研制及實(shí)際應(yīng)用。
智能電器閥門(mén)定位器是閥門(mén)定位器發(fā)展史上的一個(gè)里程碑，它克服了傳統(tǒng)閥門(mén)定位器耗能大、速度慢的缺陷，大大地提高了工業(yè)生產(chǎn)的工作效率。智能電氣閥門(mén)定位器耗能低、功率大，在國(guó)外已較為普遍的研發(fā)應(yīng)用，其技術(shù)也在應(yīng)用的基礎(chǔ)上不斷進(jìn)行革新升級(jí)。我國(guó)智能電氣閥門(mén)定位器的研發(fā)和應(yīng)用起步較晚，目前，應(yīng)用較普遍的仍是20世紀(jì)80年代傳統(tǒng)的電氣閥門(mén)定位器，其已越來(lái)越不能滿足我國(guó)工業(yè)化進(jìn)程的要求。為了進(jìn)一步完善工業(yè)機(jī)械控制系統(tǒng)，做好智能電氣閥門(mén)定位器的研制工作迫在眉睫。
1、智能電氣閥門(mén)定位器的發(fā)展及其在我國(guó)的應(yīng)用
氣動(dòng)閥門(mén)定位器在不同階段有著不同的技術(shù)特點(diǎn)，初期的氣動(dòng)閥門(mén)定位器是利用力的平衡原理，這種定位器工作時(shí)易磨損、速度較慢、精度較低，在安裝過(guò)程中需要經(jīng)歷一個(gè)復(fù)雜而冗長(zhǎng)的過(guò)程，不能保證達(dá)到預(yù)期的控制效果。而且這種閥門(mén)定位器缺乏靈活性，不能根據(jù)各程序的需要進(jìn)行靈活的調(diào)節(jié)，給相關(guān)工作帶來(lái)了極大的不便。隨著時(shí)代的發(fā)展，新型的閥門(mén)定位器應(yīng)運(yùn)而生，在技術(shù)上逐漸替代了傳統(tǒng)閥門(mén)定位器，使其性能得到極大的提高。目前，我國(guó)機(jī)械制造業(yè)中對(duì)閥門(mén)定位器的應(yīng)用還處于轉(zhuǎn)型階段，智能電氣閥門(mén)定位器并沒(méi)有得到普及，傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的電氣閥門(mén)定位器依然占有較大比例。為了滿足現(xiàn)階段我國(guó)大規(guī)模工業(yè)化需求，我國(guó)正積極進(jìn)行智能電氣閥門(mén)定位器的研發(fā)和應(yīng)用推廣工作，這對(duì)提高我國(guó)工業(yè)機(jī)械的綜合生產(chǎn)能力有很大的幫助。從某種意義上講，智能電氣閥門(mén)定位器代表了工業(yè)發(fā)展的新方向，我國(guó)必須跟上這一發(fā)展主流。
2、智能電氣閥門(mén)定位器的研制方向
智能電氣閥門(mén)定位器的研發(fā)主要從以下幾個(gè)方面入手：
(1)二線制智能執(zhí)行器的電源設(shè)置;
(2)取樣電路的設(shè)置;
(3)構(gòu)建基于MSP430單片機(jī)的控制系統(tǒng);
(4)電氣轉(zhuǎn)換控制部分;
(5)閥位反饋單元。
我們只有從以上幾方面入手進(jìn)行深入研究，結(jié)合工業(yè)生產(chǎn)對(duì)調(diào)節(jié)控制技術(shù)提出要求，并在實(shí)際機(jī)械控制作業(yè)中對(duì)智能電氣閥門(mén)定位器技術(shù)進(jìn)行有針對(duì)性的研發(fā)，才能不斷完善，加速其應(yīng)用和普及速度。
3、智能電氣閥門(mén)定位器的相關(guān)技術(shù)
智能電氣閥門(mén)定位器的技術(shù)難點(diǎn)主要包括：超功耗電源電路的設(shè)計(jì)、超低功耗MSP430單片機(jī)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)以及取樣電路的設(shè)計(jì)3大部分。電源電路是控制電路設(shè)計(jì)中不可忽視的環(huán)節(jié)之一，電源電路設(shè)計(jì)的合理與否直接影響整個(gè)控制系統(tǒng)的耗電量及運(yùn)行效率。在設(shè)計(jì)單片機(jī)系統(tǒng)時(shí)，首先要根據(jù)單片機(jī)的特性，合理優(yōu)化整個(gè)系統(tǒng)，將多個(gè)環(huán)節(jié)銜接起來(lái)，從整體考慮如何優(yōu)化設(shè)計(jì)，結(jié)合整個(gè)軟件系統(tǒng)將設(shè)計(jì)進(jìn)行到底。新型的閥門(mén)定位器之所以?xún)?yōu)越于傳統(tǒng)的氣動(dòng)閥門(mén)定位器，耗能小是最主要的優(yōu)點(diǎn)。因此在取樣電路的設(shè)計(jì)中也要充分考慮能耗的大小，應(yīng)用單電源以減少耗能。尤其是在取樣電路的設(shè)計(jì)過(guò)程中，低端電流檢測(cè)極易引入外來(lái)的電阻，對(duì)控制系統(tǒng)具有較大的破壞性，如何解決這一問(wèn)題具有較高的技術(shù)難度，需要技術(shù)人員投入一定的精力進(jìn)行攻關(guān)。
4、智能電氣閥門(mén)定位器的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)
智能電氣閥門(mén)定位器隨著時(shí)代的發(fā)展應(yīng)運(yùn)而生，它具有廣闊的發(fā)展空間和應(yīng)用前景，主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面：
(1)在石化原料生產(chǎn)的過(guò)程中，智能電氣閥門(mén)定位器的高精度性可以提高其生產(chǎn)的質(zhì)量和速度。
(2)可使用智能電氣閥門(mén)定位器改善總體的生產(chǎn)及加工系統(tǒng)，進(jìn)而改善控制系統(tǒng)，克服落后技術(shù)造成的負(fù)面影響。
(3)在其他的工業(yè)領(lǐng)域，例如石油、冶金、化工方面都可以充分發(fā)揮其作用，使其更好地服務(wù)于社會(huì)。
(4)智能電氣閥門(mén)定位器使生產(chǎn)加工的過(guò)程變得更加簡(jiǎn)潔、高效率，在生產(chǎn)加工過(guò)程中提高了安全性，也取得了更大的經(jīng)濟(jì)效益。
5、智能定位器的調(diào)試
智能電氣閥門(mén)定位器在控制過(guò)程中利用智能閥門(mén)的特性可以實(shí)現(xiàn)高效率的調(diào)節(jié)，從而確保和增加生產(chǎn)及加工的精確性和穩(wěn)定性，實(shí)現(xiàn)機(jī)械設(shè)備更好的運(yùn)轉(zhuǎn)。調(diào)節(jié)閥是控制體系中的終端，其一旦發(fā)生故障，將對(duì)整個(gè)裝置的安全性能產(chǎn)生巨大影響，影響設(shè)備的穩(wěn)定運(yùn)行。而運(yùn)用智能閥門(mén)定位器就可以方便、快捷地改善調(diào)節(jié)閥的整體性能和流量特性，并通過(guò)和DCS系統(tǒng)以及總線設(shè)備進(jìn)行實(shí)時(shí)數(shù)字信息的傳遞或通訊，以保障裝置的穩(wěn)定性和安全性，確保生產(chǎn)的順利進(jìn)行。下面以智能電氣閥門(mén)定位器在氣動(dòng)執(zhí)行器中的應(yīng)用為例進(jìn)行簡(jiǎn)要說(shuō)明。
5.1、調(diào)試準(zhǔn)備
檢查定位器與執(zhí)行器是否準(zhǔn)確連接，并接線正確，定位器是否提供1.4×105～7×105Pa的工作氣源和18～35V電壓源或4～20mA電流源。在操作過(guò)程中，通過(guò)3個(gè)按鍵檢查執(zhí)行器在全部調(diào)整范圍內(nèi)是否可以自由移動(dòng)，然后移動(dòng)執(zhí)行器使桿達(dá)到水平位置，這時(shí)顯示屏將顯示一個(gè)48%～52%之間的值，這樣定位器就能夠較為準(zhǔn)確地測(cè)定桿的位移，進(jìn)而調(diào)整定位器連桿。
5.2、自動(dòng)或手動(dòng)進(jìn)行初始化
氣動(dòng)執(zhí)行器，其初始化的過(guò)程實(shí)際上是定位器微處理器采集執(zhí)行器數(shù)據(jù)的過(guò)程，從理論上講，是定位器與執(zhí)行器相匹配的過(guò)程。在數(shù)據(jù)采集過(guò)程中，定位器能自動(dòng)測(cè)定和設(shè)置執(zhí)行器的作用方向、行程時(shí)間以及大多數(shù)的執(zhí)行參數(shù)，少數(shù)參數(shù)需要技術(shù)人員根據(jù)實(shí)際需要進(jìn)行手動(dòng)設(shè)置。
5.3、復(fù)制初始化數(shù)據(jù)，定位器更換
當(dāng)某臺(tái)定位器出現(xiàn)故障，需要更換，而工藝系統(tǒng)又不允許對(duì)定位器進(jìn)行初始化時(shí)，可以使用這一功能對(duì)定位器進(jìn)行調(diào)試。采用一臺(tái)未經(jīng)初始化的定位器與當(dāng)前執(zhí)行器進(jìn)行連接，用HART通信器從需要更換的定位器中采集數(shù)據(jù)，并復(fù)制到新定位器上，待工藝系統(tǒng)停運(yùn)時(shí)，再對(duì)該定位器進(jìn)行初始化，這樣數(shù)據(jù)沒(méi)有丟失，工藝系統(tǒng)可以正常運(yùn)行。
5.4、定位器的綜合適應(yīng)能力
如何保證智能電氣閥門(mén)定位器在極端高溫或低溫環(huán)境以及震動(dòng)強(qiáng)烈的管道或強(qiáng)輻射、強(qiáng)磁的環(huán)境中能夠正常工作，是智能電氣閥門(mén)定位器未來(lái)的發(fā)展方向。針對(duì)這方面的問(wèn)題，國(guó)內(nèi)研究人員開(kāi)發(fā)了將閥位傳感器與智能定位器進(jìn)行分離式安裝的技術(shù)，在一定程度上起到了穩(wěn)定智能電氣閥門(mén)定位器工作狀態(tài)的作用。但在目前的技術(shù)水平下，雖然可以保證極端環(huán)境下智能電氣閥門(mén)定位器的正常工作，但也大大降低了智能閥門(mén)的使用壽命。這種技術(shù)并不能從根本上解決智能電氣閥門(mén)定位器在惡劣作業(yè)環(huán)境中的高損耗問(wèn)題。因此，作為衡量智能電氣閥門(mén)定位器性能的重要指標(biāo)，提高智能電氣閥門(mén)定位器對(duì)極端環(huán)境的適應(yīng)能力至關(guān)重要。
6、結(jié)語(yǔ)
智能電氣閥門(mén)定位器的出現(xiàn)具有劃時(shí)代的意義，其應(yīng)用普遍提升了工業(yè)制造業(yè)的生產(chǎn)及加工效率，提高了生產(chǎn)力水平，促進(jìn)了生產(chǎn)關(guān)系的協(xié)調(diào)發(fā)展。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展，科技的不斷進(jìn)步，包括CPU在內(nèi)的新型器件的不斷更新和應(yīng)用，推動(dòng)了智能電器閥門(mén)定位器的性能的提升，其精度和應(yīng)用范圍也不斷擴(kuò)大，前景廣闊。針對(duì)我國(guó)工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)實(shí)要求，在實(shí)際應(yīng)用中還應(yīng)選擇控制效果更好，能夠充分匹配調(diào)節(jié)回路，能夠適應(yīng)特殊環(huán)境要求且使用壽命較長(zhǎng)的智能電氣閥門(mén)定位器。這樣，才能在實(shí)際應(yīng)用中使其性能得到充分的發(fā)揮，進(jìn)而帶動(dòng)工業(yè)和其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展。
參考文獻(xiàn)
[1]蔡新.氣動(dòng)閥門(mén)定位器節(jié)能技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用[J].上海節(jié)能，2010(1)
[2]曹長(zhǎng)剛，張衛(wèi)華，楊彥召，等.智能總線氣動(dòng)閥門(mén)定位器控制系統(tǒng)研究[J].銅業(yè)工程，2009(1)
[3]潘蕊.淺析智能閥門(mén)定位器在化工裝置的應(yīng)用[J].山西建筑，2010(34)
[4]李學(xué)秋.SIPARTPS2智能閥門(mén)定位器[J].華東紙業(yè)，2010(2)
