ch3過程控制儀表(下)PPt

1、 第第3 3章章 過程控制儀表（下）過程控制儀表（下） 過程儀表的定義及作用過程儀表的定義及作用3.3.1 數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成數(shù)字式控制器的基本構(gòu)成 模擬式調(diào)節(jié)器的局限性越來越明顯：模擬式調(diào)節(jié)器的局限性越來越明顯：1）功能單一，靈活性差；）功能單一，靈活性差；2）信息分散，所用儀表多，且監(jiān)視操作不方便；）信息分散，所用儀表多，且監(jiān)視操作不方便；3）接線過多，系統(tǒng)維護難度大。）接線過多，系統(tǒng)維護難度大。 數(shù)字式控制器的硬件電路由主機電路、過程輸入通數(shù)字式控制器的硬件電路由主機電路、過程輸入通道、過程輸出通道、人道、過程輸出通道、人/機接口電路以及通信接口電路機接口電路以及通信接口電路等構(gòu)成。

2、等構(gòu)成。 1.數(shù)字式控制器的硬件電路數(shù)字式控制器的硬件電路 YS100單回路調(diào)節(jié)器單回路調(diào)節(jié)器 數(shù)字式控制器的硬件電路 （1 1）主機電路）主機電路 主要由微處理器主要由微處理器CPUCPU、只讀存儲器、只讀存儲器ROMROM和和EPROMEPROM、隨機存儲器、隨機存儲器RAMRAM、定時、定時/ /計數(shù)器計數(shù)器CTCCTC以及輸入以及輸入/ /輸出輸出接口等組成，它是數(shù)字控制器的核心，用于數(shù)據(jù)運算處理接口等組成，它是數(shù)字控制器的核心，用于數(shù)據(jù)運算處理和各組成部分的管理。和各組成部分的管理。（2 2）過程輸入通道）過程輸入通道 包括模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入包括模擬量輸入通道和開關(guān)量輸入通道

3、兩部分，其中模擬量輸入通道主要由多路模擬開關(guān)、通道兩部分，其中模擬量輸入通道主要由多路模擬開關(guān)、采樣采樣/ /保持器和保持器和A/DA/D轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將模擬量輸入轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將模擬量輸入信號轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字量；而開關(guān)量輸入通道則將多個開信號轉(zhuǎn)換為相應的數(shù)字量；而開關(guān)量輸入通道則將多個開關(guān)輸入信號通過輸入緩沖器將其轉(zhuǎn)換為能被計算機識別的關(guān)輸入信號通過輸入緩沖器將其轉(zhuǎn)換為能被計算機識別的數(shù)字信號。數(shù)字信號。 （3 3）過程輸出通道）過程輸出通道 主要包括模擬量輸出通道和開關(guān)量主要包括模擬量輸出通道和開關(guān)量輸出通道兩部分，其中模擬量輸出通道由輸出通道兩部分，其中模擬量輸出通道由D

4、/AD/A轉(zhuǎn)換器、多路轉(zhuǎn)換器、多路模擬開關(guān)輸出保持器和模擬開關(guān)輸出保持器和V/IV/I轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將數(shù)字轉(zhuǎn)換器等組成，其作用是將數(shù)字信號轉(zhuǎn)換為信號轉(zhuǎn)換為1 15V5V模擬電壓或模擬電壓或4 420mA20mA模擬電流信號。開關(guān)模擬電流信號。開關(guān)量輸出通道則通過輸出緩沖器輸出開關(guān)量信號，以便控制量輸出通道則通過輸出緩沖器輸出開關(guān)量信號，以便控制繼電器觸點或無觸點開關(guān)等。繼電器觸點或無觸點開關(guān)等。 （4）人）人/機聯(lián)系部件機聯(lián)系部件 主要包括顯示儀表或顯示器、主要包括顯示儀表或顯示器、手動操作裝置等，它們被分別置于數(shù)字式控制器的正手動操作裝置等，它們被分別置于數(shù)字式控制器的正面和側(cè)面。正

5、面的設(shè)置與常規(guī)模擬式控制器相似，有面和側(cè)面。正面的設(shè)置與常規(guī)模擬式控制器相似，有測量值和設(shè)定值顯示表、輸出電流顯示表、運行狀態(tài)測量值和設(shè)定值顯示表、輸出電流顯示表、運行狀態(tài)切換按鈕、設(shè)定值增切換按鈕、設(shè)定值增/減按鈕、手動操作按鈕等。側(cè)面減按鈕、手動操作按鈕等。側(cè)面則有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器等。則有設(shè)置和指示各種參數(shù)的鍵盤、顯示器等。（5）通信部件）通信部件 主要包括通信接口、發(fā)送和接收電路主要包括通信接口、發(fā)送和接收電路等。通信接口將發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準通信格式的數(shù)等。通信接口將發(fā)送的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成標準通信格式的數(shù)字信號，由發(fā)送電路送往外部通信線路，再由接收電字信號，由發(fā)送電路送往外部

6、通信線路，再由接收電路接收并將其轉(zhuǎn)換成計算機能接收的數(shù)據(jù)。數(shù)字通信路接收并將其轉(zhuǎn)換成計算機能接收的數(shù)據(jù)。數(shù)字通信大多采用串行方式。大多采用串行方式。 （1）系統(tǒng)管理軟件）系統(tǒng)管理軟件 主要包括監(jiān)控程序和中斷處理程主要包括監(jiān)控程序和中斷處理程序兩部分，它們是控制器軟件的主體。監(jiān)控程序又包序兩部分，它們是控制器軟件的主體。監(jiān)控程序又包含系統(tǒng)初始化、鍵盤和顯示管理、中斷管理、自診斷含系統(tǒng)初始化、鍵盤和顯示管理、中斷管理、自診斷處理及運行狀態(tài)控制等模塊；中斷處理程序則包含鍵處理及運行狀態(tài)控制等模塊；中斷處理程序則包含鍵處理、定時處理、輸入處理和運算控制、通信處理和處理、定時處理、輸入處理和運算控制、通

7、信處理和掉電處理等模塊。掉電處理等模塊。（2）用戶應用軟件）用戶應用軟件 用戶應用軟件由用戶自行編制，用戶應用軟件由用戶自行編制，采用采用POL(面向過程語言面向過程語言)編程，因而設(shè)計簡單、操作編程，因而設(shè)計簡單、操作方便。在可編程控制器中，這些應用軟件以模塊或指方便。在可編程控制器中，這些應用軟件以模塊或指令的形式給出，用戶只要將這些模塊或指令按一定規(guī)令的形式給出，用戶只要將這些模塊或指令按一定規(guī)則進行連接（亦稱組態(tài)）或編程，即可構(gòu)成用戶所需則進行連接（亦稱組態(tài)）或編程，即可構(gòu)成用戶所需的各種控制系統(tǒng)。的各種控制系統(tǒng)。 2. 數(shù)字式控制器的軟件數(shù)字式控制器的軟件 3.3.2 數(shù)字式控制器實

8、例數(shù)字式控制器實例 目前廣泛使用的產(chǎn)品有目前廣泛使用的產(chǎn)品有DK系列的系列的KMM數(shù)字調(diào)節(jié)器、數(shù)字調(diào)節(jié)器、YS-80系列的系列的SLPC數(shù)字調(diào)節(jié)器、數(shù)字調(diào)節(jié)器、FC系列的系列的PMK數(shù)字調(diào)節(jié)數(shù)字調(diào)節(jié)器以及器以及Micro760/761數(shù)字調(diào)節(jié)器等，由于它們的運算與數(shù)字調(diào)節(jié)器等，由于它們的運算與控制功能是靠組態(tài)或編程實現(xiàn)的，且只控制一個回路，所控制功能是靠組態(tài)或編程實現(xiàn)的，且只控制一個回路，所以又常將它們稱為以又常將它們稱為單回路可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器單回路可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器。以。以SLPC數(shù)數(shù)字調(diào)節(jié)器為例。字調(diào)節(jié)器為例。 1.SLPC可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)成可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的硬件構(gòu)成 具有基本的具有

9、基本的PID、微分先行、微分先行PID、采樣、采樣PI、批量、批量PID、帶可變?yōu)V波器設(shè)定的帶可變?yōu)V波器設(shè)定的PID等多種控制功能，還可構(gòu)成串等多種控制功能，還可構(gòu)成串級、選擇性、非線性等多種復雜的過程控制系統(tǒng)，并級、選擇性、非線性等多種復雜的過程控制系統(tǒng)，并具有自整定、自診斷、通信等許多特殊功能具有自整定、自診斷、通信等許多特殊功能 SLPC可編程控制器的硬件電路 各部分電路的具體構(gòu)成及其功能簡述如下：（1） 主機電路主機電路 主機電路中的CPU采用8085AHC芯片,時鐘頻率為10MHz；系統(tǒng)ROM為64KB,用于存放監(jiān)控程序和各種功能模塊；用戶ROM為2KB,用于存放用戶程序;RAM為1

10、6KB。（2） 過程輸入過程輸入/輸出通道輸出通道 具有如下特點： 1）輸入通道中有5路模擬量輸入和6路開關(guān)量輸入。模擬量輸入由RC濾波器、多路開關(guān)、PC648D型高速12位D/A轉(zhuǎn)換器和比較器等組成，通過CPU反饋編碼，實現(xiàn)比較型模/數(shù)轉(zhuǎn)換。 2）輸出通道中有3路模擬量輸出和6路開關(guān)量輸出。模擬量輸出中有1路輸出為420mA.DC直流電流，可驅(qū)動現(xiàn)場執(zhí)行器；另兩路輸出為15V.DC直流電壓，提供給控制室的其它模擬儀表。 3）用一片PC648D型12位高速D/A芯片，將CPU輸出的數(shù)字量轉(zhuǎn)換為模擬量輸出，在CPU的程序支持下，通過比較器將模擬量輸入轉(zhuǎn)換成數(shù)字量輸出；開關(guān)量輸入與開關(guān)量輸出共用同

11、一通道，其選擇由使用者用程序確定；所有開關(guān)量輸入/輸出通道與內(nèi)部電路之間均用高頻變壓器隔離。 4）在過程輸入）在過程輸入/輸出通道中分別設(shè)計了輸出通道中分別設(shè)計了“故障故障/保持保持/軟手動軟手動”功能。功能。 模擬輸入信號經(jīng)濾波后分為兩路，一路經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進入模擬輸入信號經(jīng)濾波后分為兩路，一路經(jīng)模數(shù)轉(zhuǎn)換后進入CPU;另一路另一路則送往故障則送往故障/PV開關(guān)。當儀表工作不正常時，由開關(guān)。當儀表工作不正常時，由CPU的自檢程序通過的自檢程序通過WDT電路發(fā)出故障報警信號，并自動將電路發(fā)出故障報警信號，并自動將“故障故障/PV”開關(guān)切換到故障位開關(guān)切換到故障位置，直接顯示被控量；與此同時，故障輸

12、出信號則將模擬量輸出中的置，直接顯示被控量；與此同時，故障輸出信號則將模擬量輸出中的輸出電流切換成保持狀態(tài)，以便進行軟手動操作。輸出電流切換成保持狀態(tài)，以便進行軟手動操作。（3）人）人/機聯(lián)系部件機聯(lián)系部件 SLPC的人的人/機聯(lián)系部件的正面面板與模擬式調(diào)節(jié)機聯(lián)系部件的正面面板與模擬式調(diào)節(jié)器類似，其不同之處是測量值與給定值顯示器有模擬動圈式和數(shù)字式器類似，其不同之處是測量值與給定值顯示器有模擬動圈式和數(shù)字式兩種；此外，還設(shè)置了給定值增兩種；此外，還設(shè)置了給定值增/減按鍵、串級減按鍵、串級/自動自動/軟手動切換軟手動切換/操作操作按鍵、故障顯示和報警顯示燈等。它的側(cè)面面板設(shè)置有觸模式鍵盤和按鍵、

13、故障顯示和報警顯示燈等。它的側(cè)面面板設(shè)置有觸模式鍵盤和數(shù)字顯示器、正數(shù)字顯示器、正/反作用開關(guān)以及編程器和寫入程序的芯片插座等，可反作用開關(guān)以及編程器和寫入程序的芯片插座等，可以很方便地進行數(shù)據(jù)修改、參數(shù)整定等操作。以很方便地進行數(shù)據(jù)修改、參數(shù)整定等操作。（4）通信接口電路）通信接口電路 SLPC的通信接口電路由的通信接口電路由8251型可編程通信接口型可編程通信接口芯片和光電隔離電路組成。該電路采用半雙工、串行異步通信方式，芯片和光電隔離電路組成。該電路采用半雙工、串行異步通信方式，一方面將發(fā)送信號轉(zhuǎn)換成標準通信格式的數(shù)字信號，另一方面則將外一方面將發(fā)送信號轉(zhuǎn)換成標準通信格式的數(shù)字信號，另一

14、方面則將外部通信信號轉(zhuǎn)換成部通信信號轉(zhuǎn)換成CPU能接受的數(shù)據(jù)能接受的數(shù)據(jù). 為便于用戶編程，為便于用戶編程，SLPC為用戶提供的是采用為用戶提供的是采用面向問題、面向過程的面向問題、面向過程的“自然語言自然語言”編程平臺。生編程平臺。生產(chǎn)商預先將常用的運算控制功能編制成標準程序模產(chǎn)商預先將常用的運算控制功能編制成標準程序模塊塊 ，以指令命名。使用時將所需運算模塊和控制模，以指令命名。使用時將所需運算模塊和控制模塊塊“組態(tài)組態(tài)”，實現(xiàn)控制功能。，實現(xiàn)控制功能。SLPC的用戶的用戶基本指令共基本指令共46種分三類種分三類數(shù)據(jù)傳輸類指令兩種：數(shù)據(jù)傳輸類指令兩種：LD，ST結(jié)束指令：結(jié)束指令：END功

15、能指令：功能指令：43種種2. SLPC可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件可編程數(shù)字調(diào)節(jié)器的軟件 1) 基本運算模塊基本運算模塊 11個個 有有運算；運算；、 E運算（小信號切除點運算（小信號切除點固定的開方、小信號切除點可變的開方）；取絕對固定的開方、小信號切除點可變的開方）；取絕對值運算；高選、低選；高、低限幅。值運算；高選、低選；高、低限幅。2) 函數(shù)運算模塊函數(shù)運算模塊 13個個折線函數(shù)、一階慣性、微分運算、純滯后運算、折線函數(shù)、一階慣性、微分運算、純滯后運算、變化率運算、變化率限幅、移動平均運算、狀態(tài)變變化率運算、變化率限幅、移動平均運算、狀態(tài)變化監(jiān)測、計時、程序設(shè)定、脈沖計數(shù)、積算脈沖輸化監(jiān)測

16、、計時、程序設(shè)定、脈沖計數(shù)、積算脈沖輸出。出。3) 條件判斷運算模塊條件判斷運算模塊 14個個上下限報警、邏輯運算、轉(zhuǎn)移指令、轉(zhuǎn)子指令、上下限報警、邏輯運算、轉(zhuǎn)移指令、轉(zhuǎn)子指令、子程序塊、比較指令、信號切換子程序塊、比較指令、信號切換4) 運算寄存器位移指令運算寄存器位移指令 CHG ROD 5) 控制模塊控制模塊 3種種（1）基本控制模塊基本控制模塊BSC內(nèi)含內(nèi)含1個調(diào)節(jié)單元個調(diào)節(jié)單元CNT1，相當于，相當于模擬儀表中的模擬儀表中的1臺臺PID調(diào)節(jié)器，其功能調(diào)節(jié)器，其功能框圖如圖所示。框圖如圖所示。（2）串級控制模塊串級控制模塊CSC 內(nèi)含兩個調(diào)節(jié)單元內(nèi)含兩個調(diào)節(jié)單元CNT1和和CNT2，根

17、據(jù)串級開關(guān)狀態(tài)，根據(jù)串級開關(guān)狀態(tài)，CNT2可接受可接受CNT1的輸出作為的輸出作為設(shè)定信號，組成雙回路串級設(shè)定信號，組成雙回路串級控制系統(tǒng)，也可直接接受另控制系統(tǒng)，也可直接接受另一設(shè)定信號一設(shè)定信號SV2，實現(xiàn)副回路，實現(xiàn)副回路的單獨控制。的單獨控制。 （3）選擇控制模塊選擇控制模塊SSC內(nèi)部包含兩個并行工作的內(nèi)部包含兩個并行工作的PID調(diào)節(jié)單元調(diào)節(jié)單元CNTI和和CNT2，另，另有一自動選擇單元有一自動選擇單元CNT3。CNT3的控制規(guī)律為三選一：的控制規(guī)律為三選一：CNT3 = 0 為低選為低選CNT3 = 1 為高選為高選編程舉例：編程舉例：例1 把兩個輸入變量把兩個輸入變量X1 、X2

18、相加后，從相加后，從Y1端口端口 輸出。輸出。 程序：程序： LD X1 （讀入（讀入X1 數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)） LD X2 （讀入（讀入X2數(shù)據(jù)）數(shù)據(jù)） + （對（對X1 、X2求和）求和） ST Y1 (將結(jié)果送往將結(jié)果送往Y1) END (結(jié)束程序結(jié)束程序)用戶程序的寫入和調(diào)試用戶程序的寫入和調(diào)試1) 利用編程器逐句健入用戶程序：利用編程器逐句健入用戶程序： 移入移入ROM插座插座主程序（主程序（MPR） 子程序（子程序（SBP） 指定指定DIO功能功能 指定控制字指定控制字CNT1CNT5 其它參數(shù)其它參數(shù) END2) 程序的調(diào)試程序的調(diào)試仿真調(diào)試仿真調(diào)試 真實對象調(diào)試真實對象調(diào)試 寫入寫入E

19、PROM3.4 3.4 執(zhí)行器執(zhí)行器3.4.1 執(zhí)行器的構(gòu)成原理執(zhí)行器的構(gòu)成原理執(zhí)行器由執(zhí)行器由執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)和和調(diào)節(jié)機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）調(diào)節(jié)機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）兩部分組成兩部分組成。接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位。接受調(diào)節(jié)器輸出的控制信號，并轉(zhuǎn)換成直線位移或角位移來改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制流入或流出被控過程移來改變調(diào)節(jié)閥的流通面積，以控制流入或流出被控過程的物料或能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。的物料或能量，從而實現(xiàn)對過程參數(shù)的自動控制。 執(zhí)行器有自動調(diào)節(jié)閥門、自動電壓調(diào)節(jié)器、自動電流執(zhí)行器有自動調(diào)節(jié)閥門、自動電壓調(diào)節(jié)器、自動電流調(diào)節(jié)器、控制電機等。其中自動調(diào)節(jié)閥門是最常見的

20、執(zhí)行調(diào)節(jié)器、控制電機等。其中自動調(diào)節(jié)閥門是最常見的執(zhí)行器，種類繁多。器，種類繁多。自動調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為：自動調(diào)節(jié)閥按照工作所用能源形式可分為：q電動調(diào)節(jié)閥電動調(diào)節(jié)閥：電源配備方便，信號傳輸快、：電源配備方便，信號傳輸快、損失小，可遠距離傳輸；但推力較小。損失小，可遠距離傳輸；但推力較小。q氣動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥：結(jié)構(gòu)簡單，可靠，維護方便，：結(jié)構(gòu)簡單，可靠，維護方便，防火防爆；但氣源配備不方便。防火防爆；但氣源配備不方便。q液動調(diào)節(jié)閥液動調(diào)節(jié)閥：用液壓傳遞動力，推力最大；：用液壓傳遞動力，推力最大；但安裝、維護麻煩，使用不多。但安裝、維護麻煩，使用不多。工業(yè)中使用最多的是工業(yè)中使用

21、最多的是氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥氣動調(diào)節(jié)閥和電動調(diào)節(jié)閥。 1. 氣動執(zhí)行機構(gòu)氣動執(zhí)行機構(gòu) 它由膜片、閥桿和平衡彈簧等組成，是執(zhí)行器的推動裝置。它接受氣動調(diào)節(jié)器或電/氣轉(zhuǎn)換器輸出的氣壓信號，經(jīng)膜片轉(zhuǎn)換成推力并克服彈簧力后，使閥桿產(chǎn)生位移，帶動閥芯動作。 1-上蓋 2膜片 3一平衡彈簧 4一閥桿 5閥體 6閥座 7閥芯 氣動執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種形式氣動執(zhí)行機構(gòu)有正作用和反作用兩種形式: :當輸入氣壓信號增加時閥桿向下移動時稱當輸入氣壓信號增加時閥桿向下移動時稱正作用正作用；當輸入氣壓信號增加時閥桿向上移動時稱當輸入氣壓信號增加時閥桿向上移動時稱反作用反作用。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采

22、用正作用方式。在工業(yè)生產(chǎn)中口徑較大的調(diào)節(jié)閥通常采用正作用方式。 lKAp 氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性表示平衡狀態(tài)時輸入氣動薄膜執(zhí)行機構(gòu)的靜態(tài)特性表示平衡狀態(tài)時輸入的氣壓的氣壓p與閥桿位移與閥桿位移l的關(guān)系，即的關(guān)系，即 A為膜片的有效面積；K為平衡彈簧的彈性系數(shù) 氣動執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性可近似成氣動執(zhí)行機構(gòu)的動態(tài)特性可近似成一階慣性環(huán)節(jié)一階慣性環(huán)節(jié)，其慣，其慣性的大小取決于膜頭空間的大小與氣管線的長度和直徑。性的大小取決于膜頭空間的大小與氣管線的長度和直徑。 2. 電動執(zhí)行機構(gòu)電動執(zhí)行機構(gòu) 電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機構(gòu)不同，其輸出方式有電動執(zhí)行機構(gòu)根據(jù)配用的調(diào)節(jié)機構(gòu)不同，其輸出方式有直行程、角

23、行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，直行程、角行程和多轉(zhuǎn)式三種類型，其電氣原理完全相同，僅減速器不一樣。僅減速器不一樣。 電動執(zhí)行機構(gòu)的組成框圖電動執(zhí)行機構(gòu)的組成框圖 電動執(zhí)行機構(gòu)近似為電動執(zhí)行機構(gòu)近似為比例環(huán)節(jié)比例環(huán)節(jié)伺服放大器原理圖伺服放大器原理圖 校正網(wǎng)絡(luò)原理圖校正網(wǎng)絡(luò)原理圖 （1） 直通單座閥直通單座閥流體對閥芯的不平流體對閥芯的不平衡作用力大。一般用在小衡作用力大。一般用在小口徑、低壓差的場合?？趶健⒌蛪翰畹膱龊?。q結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小。結(jié)構(gòu)簡單、泄漏量小。3調(diào)節(jié)機構(gòu)調(diào)節(jié)機構(gòu) 調(diào)節(jié)機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）就是閥門，是一個局部阻調(diào)節(jié)機構(gòu)（調(diào)節(jié)閥）就是閥門，是一個局部阻力可以改變的節(jié)流元件。根

24、據(jù)不同的使用要求，閥力可以改變的節(jié)流元件。根據(jù)不同的使用要求，閥門的結(jié)構(gòu)型式很多。門的結(jié)構(gòu)型式很多。 正裝閥正裝閥閥芯下移時，閥芯與閥閥芯下移時，閥芯與閥座間的流通截面積增大座間的流通截面積增大閥門中的柱式閥芯可以正裝，也可以反裝。閥門中的柱式閥芯可以正裝，也可以反裝。 反裝閥反裝閥閥芯下移時，閥芯與閥閥芯下移時，閥芯與閥座間的流通截面積減小座間的流通截面積減?。? 2） 直通雙座閥直通雙座閥 閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。閥體內(nèi)有兩個閥芯和閥座。q流體流過時，作用在上、下兩個閥芯上的推流體流過時，作用在上、下兩個閥芯上的推力方向相反且大小相近，可以互相抵消，所以不平力方向相反且大小相近，可以互相抵

25、消，所以不平衡力小。衡力小。q但是，由于加工的但是，由于加工的限制，上下兩個閥芯閥限制，上下兩個閥芯閥座不易保證同時密閉，座不易保證同時密閉，因此泄漏量較大。因此泄漏量較大。（3）角形控制閥角形控制閥兩個接管呈直角形，一般為底進側(cè)出，這種閥的兩個接管呈直角形，一般為底進側(cè)出，這種閥的流路簡單、對流體的阻力較小。流路簡單、對流體的阻力較小。q適用于現(xiàn)場管道適用于現(xiàn)場管道要求直角連接，介質(zhì)要求直角連接，介質(zhì)為高粘度、高壓差和為高粘度、高壓差和含有少量懸浮物和固含有少量懸浮物和固體顆粒狀的場合。體顆粒狀的場合。 （4 4） 三通控制閥三通控制閥 有三個出入口與工藝管道連接。流通方式有合有三個出入口與

26、工藝管道連接。流通方式有合流型（兩種介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)流型（兩種介質(zhì)混合成一路）和分流型（一種介質(zhì)分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。分成兩路）兩種。適用于配比控制與旁路控制。（5）隔膜控制閥隔膜控制閥 采用耐腐蝕材料作采用耐腐蝕材料作隔膜，將閥芯與流體隔隔膜，將閥芯與流體隔開。開。q結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他結(jié)構(gòu)簡單、流阻小、流通能力比同口徑的其他種類的閥要大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，故無填種類的閥要大。由于介質(zhì)用隔膜與外界隔離，故無填料，介質(zhì)也不會泄漏。料，介質(zhì)也不會泄漏。q耐腐蝕能力強，適用于強酸、強堿、強腐蝕性耐腐蝕能力強，適用于強酸、強堿、強腐蝕

27、性介質(zhì)的控制，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控介質(zhì)的控制，也能用于高粘度及懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。制。 q適用于大口徑、適用于大口徑、大流量、低壓差的場大流量、低壓差的場合，也可以用于含少合，也可以用于含少量纖維或懸浮顆粒狀量纖維或懸浮顆粒狀介質(zhì)的控制。介質(zhì)的控制。（6）蝶閥蝶閥又名翻板閥。又名翻板閥。結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、流阻極小，但泄漏量大。結(jié)構(gòu)簡單、重量輕、流阻極小，但泄漏量大。3.4.2 氣動執(zhí)行器的應用氣動執(zhí)行器的應用1. 調(diào)節(jié)閥的尺寸調(diào)節(jié)閥的尺寸 通常用公稱直徑通常用公稱直徑Dg和閥座直徑和閥座直徑dg表示，它們的確定是合理應用執(zhí)行表示，它們的確定是合理應用執(zhí)行器的前提條件。確定調(diào)節(jié)閥

28、尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為調(diào)器的前提條件。確定調(diào)節(jié)閥尺寸的主要依據(jù)是流通能力，它定義為調(diào)節(jié)閥全開、閥前后壓差為節(jié)閥全開、閥前后壓差為0.1MPa、流體重度為、流體重度為1g/cm3時，每小時通時，每小時通過閥門的流體流量（過閥門的流體流量（m3或或kg）。）。 當流體為不可壓縮時，通過調(diào)節(jié)閥的體積流量為當流體為不可壓縮時，通過調(diào)節(jié)閥的體積流量為: 0122()VgqAppr為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動狀況，為流量系數(shù)，它取決于調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)形狀和流體流動狀況，可從有關(guān)手冊查閱或由實驗確定；可從有關(guān)手冊查閱或由實驗確定；A0為調(diào)節(jié)閥接管截面積；為調(diào)節(jié)閥接管截面積；g為重力

29、加速度；為重力加速度；r為流體重度。為流體重度。 依據(jù)流通能力的定義，則有依據(jù)流通能力的定義，則有 gAC20流通能力C與調(diào)節(jié)閥的結(jié)構(gòu)參數(shù)有確定的對應關(guān)系。這就是確定調(diào)節(jié)閥尺寸的理論依據(jù)。 可得流通能力與流體重度、閥前后壓差和介質(zhì)流量三者的定量關(guān)系，即 (335)VrCqpmaxqpmaxCmaxC調(diào)節(jié)閥尺寸的確定過程為：調(diào)節(jié)閥尺寸的確定過程為：根據(jù)通過調(diào)節(jié)閥的最大流量根據(jù)通過調(diào)節(jié)閥的最大流量，r流體重度流體重度以及調(diào)節(jié)閥的前后壓差以及調(diào)節(jié)閥的前后壓差，先由式（，先由式（335）求得最大的流通能力）求得最大的流通能力，然后選取大于，然后選取大于即可依據(jù)表即可依據(jù)表32確定出確定出Dg和和dg的

30、大小。的大小。 的最低級別的的最低級別的C C值，值，公稱直徑公稱直徑Dg(mm)202532405065閥門直徑閥門直徑dg(mm)245678101215202532405065流通能力流通能力C單座閥單座閥0.080.120.200.320.500.801.22.03.25.0812203256雙座閥雙座閥1016254063公稱直徑公稱直徑Dg(mm)80100125150200250300閥門直徑閥門直徑dg(mm)80100125150200250303流通能力流通能力C單座閥單座閥80120200280450雙座閥雙座閥10016025040063010001600表表3-2 調(diào)

31、節(jié)閥流通能力調(diào)節(jié)閥流通能力C與其尺寸的關(guān)系與其尺寸的關(guān)系 2. 2. 執(zhí)行器的執(zhí)行器的“氣開、氣關(guān)氣開、氣關(guān)”有四種構(gòu)成方式有四種構(gòu)成方式 序號序號執(zhí)行機構(gòu)執(zhí)行機構(gòu)作用方式作用方式閥體作用閥體作用方式方式執(zhí)行器氣開、執(zhí)行器氣開、氣關(guān)形式氣關(guān)形式a正正正正氣關(guān)氣關(guān)b正正反反氣開氣開c反反正正氣開氣開d反反反反氣關(guān)氣關(guān)3 3 調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的流量特性調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關(guān)系，對控制調(diào)節(jié)閥的閥芯位移與流量之間的關(guān)系，對控制系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。系統(tǒng)的調(diào)節(jié)品質(zhì)有很大影響。流量特性的定義：流量特性的定義：被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開被控介質(zhì)流過閥門的相對流量與閥門的相對開

32、度（相對位移）間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。度（相對位移）間的關(guān)系稱為調(diào)節(jié)閥的流量特性。max( )qlfqLq/qmax 相對流量相對流量 l/L 相對開度相對開度 相對流量相對流量q/qmax 是控制閥某一開是控制閥某一開度流量度流量q與全開時流量與全開時流量qmax之比；之比； 相對開度相對開度l/L 是控制閥某一開度是控制閥某一開度行程行程l與全開行程與全開行程L之比。之比。 調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門調(diào)節(jié)閥的流量特性不僅與閥門的結(jié)構(gòu)和開度有關(guān)，還與閥前后的的結(jié)構(gòu)和開度有關(guān)，還與閥前后的壓差有關(guān)，必須分開討論。壓差有關(guān)，必須分開討論。max( )qlfqLlq為了便于分析，先將閥前后壓

33、差固定，然后為了便于分析，先將閥前后壓差固定，然后再引伸到實際工作情況，于是有再引伸到實際工作情況，于是有固有流量特性固有流量特性與與工作流量特性工作流量特性之分。之分。1、固有（固有（理想）理想）流量特性流量特性在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性在將控制閥前后壓差固定時得到的流量特性稱為稱為固有固有流量特性。它取決于閥芯的形狀。流量特性。它取決于閥芯的形狀。（a）快開特性）快開特性（b）直線特性直線特性（c）等百分比特性等百分比特性1）直線流量特性直線流量特性控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即控制閥的相對流量與相對開度成直線關(guān)系，即單位位移變化所引起的流量變化是常數(shù)。用數(shù)學式單位位

34、移變化所引起的流量變化是常數(shù)。用數(shù)學式表示為：表示為：KlldqqdmaxmaxmaxmaxqlKCql積分C為積分常數(shù) 可調(diào)比可調(diào)比R為調(diào)節(jié)閥所能為調(diào)節(jié)閥所能控制的最大流量與最小流量控制的最大流量與最小流量的比值。的比值。 其中其中qmin不是指閥門全關(guān)時的泄漏量，而是閥不是指閥門全關(guān)時的泄漏量，而是閥門能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的門能平穩(wěn)控制的最小流量，約為最大流量的24%一般閥門的可調(diào)比一般閥門的可調(diào)比R=30。maxmax11(1)qlqRlRmaxmin1qRqC控制力：閥門開度改變時，相對流量的改變比值。控制力：閥門開度改變時，相對流量的改變比值。 例如在不同的開度上，再分

35、別增加例如在不同的開度上，再分別增加10%開度，開度，相對流量的變化比值為相對流量的變化比值為10時：時：（20-10）/10100%=100%50時：時：（60-50）/50100%=20%80時：時：（90-80）/80100%=12.5%Q/Q100L/Lmaxs=1 v直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點上都是相同直線閥的流量放大系數(shù)在任何一點上都是相同的，但其對流量的控制力卻是不同的。的，但其對流量的控制力卻是不同的。 2） 等百分比（對數(shù)）流量特性等百分比（對數(shù)）流量特性單位相對行程變化所引起的相對流量變化與單位相對行程變化所引起的相對流量變化與此點的相對流量成正比關(guān)系：此點的相對流量成

36、正比關(guān)系：v曲線斜率（放大系數(shù)）曲線斜率（放大系數(shù)）隨行程的增大而增大。流量隨行程的增大而增大。流量小時，流量變化??；流量大小時，流量變化??；流量大時，流量變化大。時，流量變化大。VKqqKlldqqdmax1maxmax1max1maxlnCllKqq1maxmaxllRqqv等百分比閥在各流量點的放大系數(shù)不同，但對等百分比閥在各流量點的放大系數(shù)不同，但對流量的控制力卻是相同的。流量的控制力卻是相同的。10%處：處：（6.58%-4.68%）/4.68%41%50%處：處：（25.7%-18.2%）/18.2%41%80%處：處：（71.2%-50.6%）/50.6%41% 同樣以同樣以10

37、、50及及80三點為例，分別增加三點為例，分別增加10%開度，相對流量變化的比值為：開度，相對流量變化的比值為：Q/Q100L/Lmaxs=13）快開特性快開特性開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流開度較小時就有較大流量，隨開度的增大，流量很快就達到最大，故稱為快開特性。適用于迅速量很快就達到最大，故稱為快開特性。適用于迅速啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。啟閉的切斷閥或雙位控制系統(tǒng)。1max2maxmaxqqKlldqqd2/1max2max1) 1(1llRRqq積分2、調(diào)節(jié)閥的工作流量特性調(diào)節(jié)閥的工作流量特性實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)實際使用時，調(diào)節(jié)閥裝在具有阻力的管道系統(tǒng)中

38、。管道對流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差中。管道對流體的阻力隨流量而變化，閥前后壓差也是變化的，這時流量特性會發(fā)生畸變。也是變化的，這時流量特性會發(fā)生畸變。1) 管道串聯(lián)時的工作流量特性管道串聯(lián)時的工作流量特性如圖，管道系統(tǒng)總壓力如圖，管道系統(tǒng)總壓力P等于管路系統(tǒng)的壓降等于管路系統(tǒng)的壓降PG與控制閥的壓降與控制閥的壓降PT之和。之和。從串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥兩端壓差從串聯(lián)管道中調(diào)節(jié)閥兩端壓差PT的變化曲線的變化曲線可看出，調(diào)節(jié)閥全關(guān)時閥上壓理最大，基本等于系可看出，調(diào)節(jié)閥全關(guān)時閥上壓理最大，基本等于系統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全開時閥上壓力降至最小。統(tǒng)總壓力；調(diào)節(jié)閥全開時閥上壓力降至最小。為了表示調(diào)節(jié)閥兩端

39、壓差為了表示調(diào)節(jié)閥兩端壓差PT的變化范圍，以的變化范圍，以閥權(quán)度閥權(quán)度s表示調(diào)節(jié)閥全開時，閥前后最小壓差表示調(diào)節(jié)閥全開時，閥前后最小壓差PTmin與總壓力與總壓力 P之比。之比。s = PTmin / Pv流量特性畸變：流量特性畸變：以以qmax表示串聯(lián)管道阻力為零時表示串聯(lián)管道阻力為零時(s=1)，閥全，閥全開時達到的最大流量?？傻么?lián)管道在不同開時達到的最大流量?？傻么?lián)管道在不同s值時，值時，以自身以自身qmax作參照的工作流量特性。作參照的工作流量特性。對數(shù)閥變?yōu)橹本€閥對數(shù)閥變?yōu)橹本€閥 直線閥變?yōu)榭扉_閥直線閥變?yōu)榭扉_閥s 圖圖3 333 33 調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線調(diào)節(jié)閥的流量特性曲線a

40、)a)直線；直線；b)b)對數(shù)（等百分比）對數(shù)（等百分比）結(jié)論結(jié)論q串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量特性發(fā)生畸變。串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量特性發(fā)生畸變。q串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量可調(diào)范圍降低，最串聯(lián)管道使調(diào)節(jié)閥的流量可調(diào)范圍降低，最大流量減小。大流量減小。q串聯(lián)管道會使調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)減小，調(diào)節(jié)串聯(lián)管道會使調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)減小，調(diào)節(jié)能力降低，能力降低，s值低于值低于0.3時，調(diào)節(jié)閥能力基本喪失。時，調(diào)節(jié)閥能力基本喪失。2) 與管道并聯(lián)工作時的流量特性與管道并聯(lián)工作時的流量特性 圖中圖中S=1時，旁路閥關(guān)閉，工時，旁路閥關(guān)閉，工作流量特性即為理想流量特性。作流量特性即為理想流量特性。隨著旁路閥逐漸打開，值逐漸

41、隨著旁路閥逐漸打開，值逐漸減小，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍也將減小，調(diào)節(jié)閥的可調(diào)范圍也將大大降低，從而使調(diào)節(jié)閥的控大大降低，從而使調(diào)節(jié)閥的控制能力大大下降，影響控制效制能力大大下降，影響控制效果。根據(jù)實際經(jīng)驗，值不能低果。根據(jù)實際經(jīng)驗，值不能低于于0.8。 圖圖3 337 37 并聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥工作流量特性并聯(lián)管道時調(diào)節(jié)閥工作流量特性a)直線閥直線閥 b)對數(shù)閥對數(shù)閥3. 3. 流量特性的選擇流量特性的選擇 調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇有理論分析法和經(jīng)驗法。前者還在研究中，調(diào)節(jié)閥流量特性的選擇有理論分析法和經(jīng)驗法。前者還在研究中，目前較多采用經(jīng)驗法。一般可從以下幾方面考慮。目前較多采用經(jīng)驗法。一般可從以下幾方面

42、考慮。 1）依據(jù)過程特性選擇。）依據(jù)過程特性選擇。 一個過程控制系統(tǒng)，在負荷變動的情況下，要使系統(tǒng)保一個過程控制系統(tǒng)，在負荷變動的情況下，要使系統(tǒng)保持期望的控制品質(zhì)，則必須要求持期望的控制品質(zhì)，則必須要求系統(tǒng)總的放大系數(shù)在整個系統(tǒng)總的放大系數(shù)在整個操作范圍內(nèi)保持不變。操作范圍內(nèi)保持不變。一般變送器、已整定好的調(diào)節(jié)器、一般變送器、已整定好的調(diào)節(jié)器、執(zhí)行機構(gòu)等放大系數(shù)基本上是不變的，但過程特性則往往執(zhí)行機構(gòu)等放大系數(shù)基本上是不變的，但過程特性則往往是非線性的，其放大系數(shù)隨負荷而變。因此，必須通過合是非線性的，其放大系數(shù)隨負荷而變。因此，必須通過合理選擇調(diào)節(jié)閥的工作特性，以補償過程的非線性，其選擇理

43、選擇調(diào)節(jié)閥的工作特性，以補償過程的非線性，其選擇原則為原則為 0vK K 常數(shù)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù) 被控過程的放大系數(shù) 2）依據(jù)配管情況選擇。）依據(jù)配管情況選擇。 在根據(jù)過程特性進行選擇之后，再按照配管情況進在根據(jù)過程特性進行選擇之后，再按照配管情況進行進一步的選擇，其選擇原則可參照表行進一步的選擇，其選擇原則可參照表3-4進行。進行。 配管狀況配管狀況S=1-0.6S=0.6-0.3工作特性工作特性直線直線等百分比等百分比直線直線等百分比等百分比理想特性理想特性直線直線等百分比等百分比等在分比等在分比等百分比等百分比3）依據(jù)負荷變化情況選擇。）依據(jù)負荷變化情況選擇。 在負荷變化較大的場合，宜選用

44、對數(shù)調(diào)節(jié)閥，因為在負荷變化較大的場合，宜選用對數(shù)調(diào)節(jié)閥，因為對數(shù)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)可隨閥芯位移的變化而變化，對數(shù)調(diào)節(jié)閥的放大系數(shù)可隨閥芯位移的變化而變化，但它的相對流量變化率則是不變的，所以能適應負荷但它的相對流量變化率則是不變的，所以能適應負荷變化大的情況；此外，當調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度時，變化大的情況；此外，當調(diào)節(jié)閥經(jīng)常工作在小開度時，則宜選用對數(shù)調(diào)節(jié)閥。因為直線調(diào)節(jié)閥工作在小開度則宜選用對數(shù)調(diào)節(jié)閥。因為直線調(diào)節(jié)閥工作在小開度時，其相對流量的變化率很大，不宜進行微調(diào)。時，其相對流量的變化率很大，不宜進行微調(diào)。 將將420mA的電的電流信號流信號轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)換成20100KPa的標準氣壓的標準氣壓

45、信號。信號。1 1 電電/ /氣轉(zhuǎn)換器氣轉(zhuǎn)換器 為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出為了使氣動調(diào)節(jié)閥能夠接收電動調(diào)節(jié)器的輸出信號，必須把標準電流信號轉(zhuǎn)換為標準氣壓信號。信號，必須把標準電流信號轉(zhuǎn)換為標準氣壓信號。 電電/氣轉(zhuǎn)換器作用：氣轉(zhuǎn)換器作用：3.4.3 電電/氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器氣轉(zhuǎn)換器與閥門定位器 I 吸力吸力Fi 杠桿偏轉(zhuǎn)杠桿偏轉(zhuǎn) 擋板與噴嘴間隙擋板與噴嘴間隙 背壓背壓 放大器輸入放大器輸入 輸出壓力輸出壓力P 杠桿杠桿的反饋力的反饋力Ff 杠桿平衡杠桿平衡 PI力平衡式電力平衡式電/氣轉(zhuǎn)換器的原理圖氣轉(zhuǎn)換器的原理圖負反饋負反饋磁鐵磁鐵調(diào)零調(diào)零FiFf背壓背壓2 2 閥門定位器閥

46、門定位器氣動調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位氣動調(diào)節(jié)閥中，閥桿的位移是由薄膜上氣壓推力與彈簧移是由薄膜上氣壓推力與彈簧反作用力平衡確定的。反作用力平衡確定的。為了防止閥桿處的泄漏要為了防止閥桿處的泄漏要壓緊填料，使閥桿摩擦力增大，壓緊填料，使閥桿摩擦力增大，且個體差異較大，這會影響輸且個體差異較大，這會影響輸入信號入信號P P的執(zhí)行精度。的執(zhí)行精度。 解決措施解決措施 在調(diào)節(jié)閥上加裝閥在調(diào)節(jié)閥上加裝閥門定位器，引入閥桿位門定位器，引入閥桿位移負反饋。使閥桿能按移負反饋。使閥桿能按輸入信號精確地確定自輸入信號精確地確定自己的開度。己的開度。電電/ /氣閥門定位器氣閥門定位器 實際應用中，常把電實際應用中，常把

47、電/氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器結(jié)氣轉(zhuǎn)換器和閥門定位器結(jié)合成一體，組成電合成一體，組成電/氣閥門定位器。氣閥門定位器。 I杠桿上端右移杠桿上端右移擋板擋板靠近噴嘴靠近噴嘴 P壓力壓力閥桿下移閥桿下移反饋凸輪反饋凸輪右轉(zhuǎn)右轉(zhuǎn) 反饋彈簧右拉反饋彈簧右拉杠桿平衡杠桿平衡1. 智能電動執(zhí)行器的特點智能電動執(zhí)行器的特點與常規(guī)電動執(zhí)行器相比,智能電動執(zhí)行器有如下特點： 1）具有智能化和高精度的控制功能。可直接接收變送器信號，按設(shè)定值自動進行PID調(diào)節(jié)，控制流量、壓力和溫度等過程變量。通過組態(tài)可按折線形成多種形狀的非線性流量特性，實現(xiàn)對過程非線性特性的補償，以提高系統(tǒng)的控制精度，同時也擺脫了長期以來依靠改變閥芯形狀

48、來改變流量特性的落后狀況；2) 一體化的結(jié)構(gòu)設(shè)計思想。將位置控制器、PID控制器、伺服放大器、電-氣轉(zhuǎn)換器、閥位變送器等裝在一臺現(xiàn)場儀表中，減少了信號傳輸中的泄漏和干擾等因素對系統(tǒng)控制精度的影響；還采用電制動和斷續(xù)調(diào)節(jié)技術(shù)代替機械摩擦制動技術(shù)，以提高整機的可靠性； 3) 具有智能化的通信功能。與上位機或控制系統(tǒng)之間可通過現(xiàn)場總線按規(guī)定的通信協(xié)議進行雙向數(shù)字通信，并構(gòu)成所需要的控制系統(tǒng)，這是智能執(zhí)行器與常規(guī)電動執(zhí)行器的重要區(qū)別之一。 3.4.4智能式電動執(zhí)行器智能式電動執(zhí)行器 4) 具有智能化的自診斷與保護功能。當電源、氣動部件、機械部當電源、氣動部件、機械部件、控制信號、通信或其它方面出現(xiàn)故障

49、時，均能迅速識件、控制信號、通信或其它方面出現(xiàn)故障時，均能迅速識別并能有效采取保護措施，確?？刂葡到y(tǒng)及生產(chǎn)過程的安別并能有效采取保護措施，確保控制系統(tǒng)及生產(chǎn)過程的安全。全。 5）具有靈活的組態(tài)功能，“一機多用”，提高了經(jīng)濟效益。例如，例如，對于輸入信號，可通過軟件組態(tài)來選擇合適的信號源；對對于輸入信號，可通過軟件組態(tài)來選擇合適的信號源；對于執(zhí)行器的運行速度和行程，也可通過組態(tài)軟件進行任意于執(zhí)行器的運行速度和行程，也可通過組態(tài)軟件進行任意設(shè)置，所有這些都無需更換硬件。這樣一來，只要用少量設(shè)置，所有這些都無需更換硬件。這樣一來，只要用少量類型的智能執(zhí)行器就能夠滿足各種工業(yè)過程的不同需求，類型的智能

50、執(zhí)行器就能夠滿足各種工業(yè)過程的不同需求，從而大大提高了制造商和用戶的經(jīng)濟效益。從而大大提高了制造商和用戶的經(jīng)濟效益。2. 智能電動執(zhí)行器的實例簡介智能電動執(zhí)行器的實例簡介 美國美國Valtek公司生產(chǎn)的公司生產(chǎn)的STARPAC智能執(zhí)行器智能執(zhí)行器 3.5 3.5 安全柵安全柵安全柵（又稱防爆柵）是防止危險電能從控制安全柵（又稱防爆柵）是防止危險電能從控制系統(tǒng)信號線進入現(xiàn)場儀表的安全保護器。系統(tǒng)信號線進入現(xiàn)場儀表的安全保護器。 1 安全防爆的基本概念安全防爆的基本概念在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維在大氣條件下，氣體蒸汽、簿霧、粉塵或纖維狀的易燃物質(zhì)與空氣混合，點燃后燃燒將在整個范狀的易

51、燃物質(zhì)與空氣混合，點燃后燃燒將在整個范圍內(nèi)傳播的混和物，稱為圍內(nèi)傳播的混和物，稱為爆炸性混合物爆炸性混合物。含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為含有爆炸性混合物的環(huán)境，稱為爆炸性環(huán)境爆炸性環(huán)境。 按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時間和危險按爆炸性混合物出現(xiàn)的頻度、持續(xù)時間和危險程度，又可將危險場所劃分成不同級別的危險區(qū)。程度，又可將危險場所劃分成不同級別的危險區(qū)。 對于對于類電氣設(shè)備，電路電壓限制在類電氣設(shè)備，電路電壓限制在30VDC時，各時，各種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級。種爆炸性混合物按最小引爆電流分為三級。爆炸性混合物的最小引爆電流爆炸性混合物的最小引爆電流級級 別別最小引爆電流（最小引爆

52、電流（mA）爆炸性混合物種類爆炸性混合物種類 i120120甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳甲烷、乙烷、汽油、甲醇、乙醇、丙酮、氨、一氧化碳 7070i120120乙烯、乙醚、丙烯晴等乙烯、乙醚、丙烯晴等 i7070氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦爐煤氣等氫、乙炔、二硫化碳、市用煤氣、水煤氣、焦爐煤氣等不同的危險等級對電氣設(shè)備的防爆要求不同，不同的危險等級對電氣設(shè)備的防爆要求不同，煤礦井下用電氣設(shè)備屬煤礦井下用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性氣體的類設(shè)備；有爆炸性氣體的工廠用電氣設(shè)備屬工廠用電氣設(shè)備屬類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠類設(shè)備；有爆炸性粉塵的工廠用電氣設(shè)備屬用電氣設(shè)備屬

53、類設(shè)備。類設(shè)備。 2 安全火花防爆系統(tǒng)安全火花防爆系統(tǒng) 電動儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計電動儀表存在電路打火的可能。如果從電路設(shè)計就開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作等各就開始考慮防爆，把電路在短路、開路及誤操作等各種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點火種狀態(tài)下可能發(fā)生的火花都限制在爆炸性氣體的點火能量之下，則此儀表稱為能量之下，則此儀表稱為安全火花防爆儀表安全火花防爆儀表。 安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)生危安全火花防爆儀表只能保證本儀表內(nèi)部不發(fā)生危險火花，對其它儀表通過信號線傳入的能量是否安全險火花，對其它儀表通過信號線傳入的能量是否安全則無法保證。如果在與

54、其它儀表的電路連線之間設(shè)置則無法保證。如果在與其它儀表的電路連線之間設(shè)置安全柵安全柵，防止危險能量進入，則完全做到了安全火花，防止危險能量進入，則完全做到了安全火花防爆。防爆。構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的構(gòu)成安全火花防爆系統(tǒng)的二要素二要素： 在危險現(xiàn)場使用的儀表必須是安全火花防在危險現(xiàn)場使用的儀表必須是安全火花防爆儀表（本安儀表）。爆儀表（本安儀表）。 現(xiàn)場儀表與危險場所之間的電路連接必須現(xiàn)場儀表與危險場所之間的電路連接必須經(jīng)過安全柵（防爆柵）。經(jīng)過安全柵（防爆柵）?；驹恚夯驹恚汉唵锡R納式安全柵是利用齊納二極管的反向擊穿特性進簡單齊納式安全柵是利用齊納二極管的反向擊穿特性進行限壓、用固定電阻進行限流行限壓、用固定電阻進行限流 。3.5.1 齊納式安全柵齊納式安全柵 安全柵的種類很多，有電阻式安全柵、中繼放大式安全柵、齊安全柵的種類很多，有電阻式安全柵、中繼放大式安全柵、齊納式安全柵、光電隔離式安全柵、變壓器隔離式安全柵等。納式安