数控运动控制

定位器指南

由John Egnew,Fisher-Rosemount教育服务 1999年10月1日

G指导方针永远不能替代良好的工程实践和经验,但它们比沿着试错学习的道路前进要好。

所有定位器类型的指南

  • 定位器可以减少控制阀摩擦引起的死带。大多数没有定位器的控制阀,甚至那些使用“低摩擦”填料材料的控制阀,可能会出现5%的死带。死区大于1%会产生环路可控性问题。使用定位器可以将摩擦引起的死带减少到1%以下。

  • 定位器可以减少摩擦粘滑的影响。从极限环图可以看出,具有显著粘滑/滑移的控制阀性能较差10月9日).当阀门首先卡住,然后猛然(卡瓦)到一个新的位置时,就会发生极限循环。粘滑动作经常导致过程变量超调设定值。控制动作将信号反转到控制阀,并在相反方向重复粘滑动作。定位器的阀杆反馈可以减少粘滑影响,并使工艺变量更接近设定值。

  • 拆分范围控制元素通常需要定位器。需要延长流量范围的过程可以使用两个控制阀。第一阀在该范围的前半部分上运行。当第一阀门打开近100%时,控制动作开始打开第二阀。这称为控制阀分离测距。当对阀致动器上的气动信号执行分割测距时,每个阀上的定位器用于在降低的输入范围内实现全阀行程。大多数应用需要在信号的中间需要可预测的重叠区域,以避免无控制区域。定位器提供准确性,以确保存在正确的重叠。

  • 定位器可以用来增加阀座力和改善关闭。当阀门到达物理行程停止时,定位器将驱动输出压力为零或全供应压力。空气至关闭执行机构可以利用全供应压力来提供更大的阀座负载。完全去除空气开启执行机构的空气信号,可以使弹簧的全部力量加载阀座。

  • 双作用执行器必须具有定位器。所有双作用活塞执行器必须具有定位器,因为必须精确控制活塞两侧的压力。这只能通过定位器中的杆反馈完成。

  • 带反馈凸轮的定位器可以用来线性化控制阀和工艺特性。当应用凸轮线性化时应小心使用,一般凸轮线性化只对缓慢(即温度)反应过程循环起作用。

  • 两级气动模拟定位器在单级气动模拟定位器上具有卓越的性能。使用喷嘴挡板和继电器的定位器称为两级气动模拟定位器,使用阀芯阀门的定位器是单级气动模拟定位器。单级定位器提供了在机械设计中非常简单的优势,但不会提供两级定位器的性能。双级定位器中的喷嘴挡板提供了非常高的精度增益,继电器确保了高气流以便快速响应。快速响应对于快速处理这种液体流动和压力尤为重要。

  • 控制器调谐可以被修改以稳定一个“紧张的”快速过程与定位器。旧的指导方针指出,在快速过程中的控制阀不应该有定位器,因为回路会变得过于紧张和难以控制。气动控制器也是如此,因为它们的调整范围有限。今天的微处理器控制器提供广泛的调谐调整范围。控制器增益可以设置得比历史准则低得多,以稳定快速过程,控制器积分(复位)可以保持快速,以匹配快速过程。

数字定位器指南
智能数字定位器可以延长传统模拟定位器的能力和优点。使用数字通信(如HART和Foundation Fieldbus),数字定位器提供上面列出的功能,但也可以提供以下附加优惠。

  • 校准可以自动和远程执行。数字定位器可以在几分钟内完成相同的零点和量程校准。这个任务可能需要几个小时的非数字定位。

  • 表征在输出信号上提供。输出信号可以表征匹配系统以实现具有恒定增益的线性过程。数字定位器的表征益处,通过上述凸轮线性化,是在输出信号上执行的线性化,而不是阀杆的反馈。

  • 可以应用数字噪声过滤器。应仔细应用过滤器,但是可以应用适当的数字滤波时间常数以最小化过度过程噪声的影响。用户应记住过滤器添加到进程响应时间。应用过滤器可能需要重新定期控制循环。

  • 定位器可以对操作员界面产生警报。用户可以指定基于位置的警报,如阀门行程偏离输入信号、行程超过某一点等。这些警报可以在操作员图形上显示。

  • 可提供维修相关数据。数字定位器可以跟踪阀门换向和总阀杆行程数据,这些数据可以与时间和实际维护事件相关联,以改进预测性维护预测。

  • 阀门行程速度可以减慢。液压“锤击”可能发生的应用可以使用数字定位器减慢阀门行程。

  • 阀门行程限制可以应用。阀门应该永远不会完全关闭的应用可以在数字定位器中使用旅行限制。

  • 安装的阀门性能测试可以自动化。数字定位器与控制阀性能软件能够很好地沟通。在预定义的测试之后,可以将数据曲线和计算结果与以前的测试进行比较,以帮助确定控制阀是否需要维护。通过将维护活动集中在需要维护的控制阀上,能够比较控制阀的性能,可以在计划停机期间节省时间和金钱。

  • 数字定位器不易受到振动影响的影响。数字定位器中的固态电子设备提供了一种具有少量移动部件的装置,有助于在高振动装置中维护定位器性能。

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