1、SPD 智能型电智能型电-气阀门定位器气阀门定位器 技术设计说明技术设计说明 概述概述 智能电智能电气阀门定位器是新一代的气阀门定位器是新一代的、智能智能 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。本产本产 品集自校正功能品集自校正功能、自诊断功能自诊断功能、故障报警功故障报警功 能能、阀位模拟信号反馈功能及多种特性修正阀位模拟信号反馈功能及多种特性修正 功能于一身功能于一身，菜单操作菜单操作，便于现场安装便于现场安装、调调 试试。能广泛用于电力能广泛用于电力、冶金冶金、石化石化、轻纺轻纺、 食品食品、医药等行业医药等行业。 性能和主要技术指标：性能和主要技术指标： 行
2、程范围：直行程：行程范围：直行程：10mm100mm， 角行程：角行程：5090 输入信号：输入信号：420mAd.c. 气源压力：气源压力：140600kPa 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：070 整机电路设计框图整机电路设计框图 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 压电阀的工作原理压电阀的工作原理 压电阀的初始状态压电阀的初始状态 压电阀的通电状
3、态压电阀的通电状态 压电阀的典型应用压电阀的典型应用 功能功能 1)1) 适应多种调节阀的输出特性适应多种调节阀的输出特性 2)2) 零点零点、行程的自动设定及人工调整行程的自动设定及人工调整 3)3) 运行状态中运行状态中 手手/ /自动状态的自由切换自动状态的自由切换 4)4) 自诊断功能自诊断功能 5)5) 故障和安全模式故障和安全模式 6)6) 阀位模拟信号反馈功能阀位模拟信号反馈功能（阀位传送器功能阀位传送器功能） 7)7) 显示功能显示功能 8)8) 分程控制分程控制 9)9) 执行机构的正反作用执行机构的正反作用 10)10) 与常规定位器的比较与常规定位器的比较 常规阀门定位器
4、的结构图 智能型压电控制阀门定位器智能型压电控制阀门定位器 相比常规定位器的优势相比常规定位器的优势 温度和振动影响温度和振动影响 常规定位器采用力平衡式原理，可常规定位器采用力平衡式原理，可 动件较多，容易受影响动件较多，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，受影响很小标准电阻和特定电位器，受影响很小 对调节阀的适应性对调节阀的适应性 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无法适应调节阀参数的改变 智能定位器通
5、过人机界面设定，适合各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种特性调节阀，并能动态的适应调节阀 的控制参数的改变的控制参数的改变 气源质量适应性气源质量适应性 常规定位器采用喷嘴挡板，易被灰尘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控制，对气源质量的适应性更好 在稳定状态时的气体能耗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常规定位器喷嘴挡板需连续供给压缩 空气，能耗较大空气，能耗较大 智能定位器在稳定状态，由于关闭进智能定位器
6、在稳定状态，由于关闭进 气阀与放气阀，气能消耗接近为零气阀与放气阀，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，需中断控制 回路并使用减压阀等专用设备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上的按键进行在线调试 零点与行程零点与行程 常规定位器的零点和行程调整需要人工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智能定位器的零点和行程调整可无需人 工干预，自动进行
7、标定。工干预，自动进行标定。 附加功能的实现附加功能的实现 在常规定位器中，实现附加功能的扩展需在常规定位器中，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段的辅助装配工作等 智能定位器，由于带有微处理器，能智能定位器，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。 与智能型喷嘴挡板式阀门定位器的比较与智能型喷嘴挡板式阀门定位器的比较 喷嘴挡板式喷嘴挡板式 压电阀式压电阀式 可动件多，受温度和振可动件多，受温度和振 动影响大动影响大 稳定状态下，依然需要稳定状态下，依然需要 供给连续的压缩空气供给连续的压
8、缩空气 可动件少，几乎不受可动件少，几乎不受 温度和振动的影响温度和振动的影响 稳定状态下，气体能稳定状态下，气体能 耗忽略不计耗忽略不计 设计难点设计难点 低功耗低功耗 由于智能型阀门定位器采用二线制供 电。420mA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：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 精确控制的难点精确控制的难点 气路控制气路控制 主要特征为“动不了，停不了” 为使阀门的行程有微
9、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 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的控制质量的实现变得困难 采取的措施采
10、取的措施 初始化状态初始化状态 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 运行状态运行状态 三位式三位式 P I 自适应调节控制自适应调节控制 比例控制比例控制 当出现偏差阶跃信号，进行快 速比例控制 积分控制积分控制 积分系数根据偏差的大小进行 适当的微调 调节中记录震荡情况和控制的速度， 进行自动的脉宽调整 自动调整自动调整 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。 软件软件总体设计总体设计 自整定状态自整定状态 （Initial） 设置状态设置状态 （Config） 运行控制状态运行控制状态（
11、Run） 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； 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
12、、安全模式等多种控制、显示功能。 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。 定位器工作状态切换定位器工作状态切换 软件可靠性设计软件可靠性设计 结构式程序设计结构式程序设计 查错设计查错设计 容错设计容错设计 适用场合适用场合 用于控制要求非常严格的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，集成智能控制系统 提高控制精度，改善控制系统的场合提高控制精度，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安装空间小但要求有辅助功能的场合 谢谢！谢谢！
