試述西門子智能定位器的應用與維護
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論文導讀：在大型化工裝置中，調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的終端，調(diào)節(jié)閥操作要保證工藝裝置安全可靠平穩(wěn)運行。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進而調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)氣室的空氣流量。西門子定位器對氣路密封性要求較高，漏氣會造成閥桿移動，閥位變化，從而導致定位器頻繁動作，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，因此在定位器調(diào)試前，必須進行定位器及執(zhí)行機構(gòu)的氣密性試驗，這項工作對西門子定位器來說至關(guān)重要。參數(shù)7.SPRA用來分程控制的起始點設(shè)置，參數(shù)8.SPRE用來分程控制的結(jié)束點設(shè)置。其余參數(shù)同自動初始化一樣自動測定。
關(guān)鍵詞：西門子定位器，調(diào)節(jié)閥，執(zhí)行機構(gòu)，初始化，參數(shù)，在線更換
0.引言
在大型化工裝置中，調(diào)節(jié)閥是控制系統(tǒng)的終端，調(diào)節(jié)閥操作要保證工藝裝置安全可靠平穩(wěn)運行。一旦其發(fā)生故障，將直接影響裝置的安全運行，對生產(chǎn)過程影響非常大。運用智能閥門定位器，能夠改善調(diào)節(jié)閥的流量特性和性能，可以通過與DCS或總線設(shè)備進行數(shù)字信息通訊，提升企業(yè)生產(chǎn)控制能力，為裝置的安全穩(wěn)定生產(chǎn)提供保障。
1.在化工儀表維護過程中發(fā)現(xiàn)，常規(guī)定位器存在很多不足
1) 常規(guī)定位器多為機械力平衡原理，它采用噴嘴擋板機構(gòu)，可動件較多，容易受溫度波動、外界振動等干擾的影響，耐環(huán)境性差；彈簧的彈性系數(shù)在惡劣環(huán)境下能發(fā)生改變，會造成調(diào)節(jié)閥非線性，導致控制質(zhì)量下降；外界振動傳到力平衡機構(gòu)，易造成部件磨損以及零點和行程漂移，也使定位器難以工作；
2) 由于噴嘴本身的特性，執(zhí)行器在穩(wěn)定狀態(tài)時也要大量消耗壓縮空氣，若使用執(zhí)行器數(shù)量較多，能耗較大；而且噴咀本身是一個潛在故障源，易被灰塵或污物顆粒堵住，使定位器不能正常工作；
3) 常規(guī)定位器手動調(diào)校時需要使用專用設(shè)備、不隔離控制回路是不可能的，且零點和行程的調(diào)整互相影響，須反復整定，費時費力，非線性嚴重時，則更難調(diào)整。論文參考網(wǎng)。
2.西門子智能定位器工作原理
SIPART PS2 型智能電氣閥門定位器的工作原理與傳統(tǒng)定位器完全不同。論文參考網(wǎng)。采用微處理器對給定值和位置反饋作比較。如果微處理器檢測到偏差，它就用一個五步開關(guān)程序來控制壓電閥，壓電閥進而調(diào)節(jié)進入執(zhí)行機構(gòu)氣室的空氣流量。當SIPART PS2 采用二線制連接時，它完全從4 至20mA給定信號中獲取電源。亦可從PROFIBUS（SIPART PS2PA）總線信號中獲取電源。
SIPART PS2 定位器采用適當?shù)陌惭b組件固定到直行程或角行程執(zhí)行機構(gòu)上，執(zhí)行機構(gòu)的直線或轉(zhuǎn)角位移通過安裝的組件檢測并由一個剛性連接的導電塑料電位器轉(zhuǎn)換，裝在直行程執(zhí)行機構(gòu)上的組件檢測得到的角度誤差被自動地校正.微處理器根據(jù)偏差（給定值W 與位置反饋信號X）的大小和方向輸出一個電控指令給壓電閥。壓電閥將控制指令轉(zhuǎn)換為氣動位移增量，當控制偏差很大時（高速區(qū)）。定位器輸出一個連續(xù)信號；當控制偏差不大（低速區(qū)），定位器輸出脈沖連續(xù)；當控制器偏差很小時（自適應或可調(diào)死區(qū)狀態(tài)），則沒有控制指令輸出。
3.西門子定位器安裝注意事項：
3.1選擇閥門反饋組件并確定行程。角行程閥門選用角行程反饋組件；直行程閥門根據(jù)行程長度選擇適當?shù)姆答伣M件。直行程反饋桿上面有行程刻度，根據(jù)閥門的行程長度選擇適當?shù)男谐炭潭�，在所選行程刻度上安裝反饋固定螺釘。
3.2注意定位器在閥門上的安裝位置。西門子智能閥門定位器位置反饋，是通過電位器實現(xiàn)。電位器下限與上限分別是0和100。定位器閥位變送器通過反饋桿旋轉(zhuǎn)角度來測量閥門動態(tài)位置。選擇合適的定位器安裝位置有利于保證定位器控制精度。安裝時，確保閥門反饋桿水平時，對應閥門50%左右閥位。
3.3定位器氣源回路漏氣檢查。西門子定位器對氣路密封性要求較高，漏氣會造成閥桿移動，閥位變化，從而導致定位器頻繁動作，出現(xiàn)喘振現(xiàn)象，因此在定位器調(diào)試前，必須進行定位器及執(zhí)行機構(gòu)的氣密性試驗，這項工作對西門子定位器來說至關(guān)重要。
4.西門子定位器參數(shù)設(shè)置：
4.1執(zhí)行機構(gòu)形式
執(zhí)行機構(gòu)選用：直行程執(zhí)行機構(gòu)（WAY），角行程執(zhí)行機構(gòu)（TURN）如果選擇1.YFCT=WAY. 則由于線性位移轉(zhuǎn)換為角位移產(chǎn)生的非線性通過定位器得以補償。
4.2反饋軸額定轉(zhuǎn)角
如果選擇1.YFCT=TURN （見上述） 則角行程執(zhí)行機構(gòu)的轉(zhuǎn)角自動設(shè)置為90 度。對直行程執(zhí)行機構(gòu)（1.YFCT=WAY），則可設(shè)定為33°或90°，這都取決于行程范圍。
4.3閥門正反作用設(shè)置
設(shè)置定值的方向是用于設(shè)置改變設(shè)定值的方向。
4.4分程控制功能
參數(shù)7.SPRA用來分程控制的起始點設(shè)置，參數(shù)8.SPRE用來分程控制的結(jié)束點設(shè)置；參數(shù)“7.SPRA”及“8.SPRE”和參數(shù)“6.SDIR”一起用來限制有效設(shè)定值范圍。這樣可以通過特性曲線來解決分程任務。
4.5閥門緊閉功能
利用這一功能閥門能達到最大開啟度（保持壓電閥接觸通電），緊閉功能可作用于僅單輸出或的雙輸出執(zhí)行器的定位。當設(shè)定值低于0.5% 或大于99.5%時YCLS 起作用。
5.西門子定位器初始化調(diào)試：
5.1調(diào)試前準備：
1）參數(shù)檢查
2）手動測試，檢查閥門行程在變送器測量范圍內(nèi)
在手動模式下，移動執(zhí)行器，使桿達到水平位置，顯示屏將顯示一個介于P48.0 到P52.0之間的值。如果不是這種情況，調(diào)整磨擦夾緊單元（8，圖3），直到桿水平并顯示“P50.0”時。確切的說，達到了這一值，定位器能測定的位移將更精確。
5.2初始化操作
由于有多種應用，所以定位器裝配后必須與執(zhí)行機構(gòu)相適應（初始化）。初始化可用以下方式進行：
自動初始化
初始化是自動進行的。定位器順序測定作用方向，行程或轉(zhuǎn)角、執(zhí)行器的行程時間，并配以執(zhí)
行器動態(tài)工況時的控制參數(shù)。
手動初始化
執(zhí)行機構(gòu)的行程或轉(zhuǎn)角可用手動調(diào)整；其余參數(shù)同自動初始化一樣自動測定。這一功能在軟端停時需要。
6.在線更換西門子定位器試驗
首先前提條件，對于具有 HART 功能的定位器，其初始化數(shù)據(jù)可以讀出并傳送到另一個定位器。因此，更換一臺故障定位器，不會因為初始化而中斷生產(chǎn)過程。
具體實施方案如下：
1） 獲取故障閥門定位器數(shù)據(jù)參數(shù)
用HART手操器把現(xiàn)場定位器參數(shù)上傳
2） 用機械或氣動方法把執(zhí)行機構(gòu)固定當前位置
采用機械手輪的方式或者制作限位裝置，將執(zhí)行機構(gòu)固定在一定位置；并確保工藝狀況穩(wěn)定，在一定時間內(nèi)不需頻繁、大幅調(diào)節(jié)。
3） 拆除故障定位器前，讀取并紀錄故障定位器電位器顯示值。
4） 拆卸故障定位器。
5）安裝新定位器及所有附件
6）接通儀表信號，調(diào)節(jié)調(diào)整輪，使新定位器液晶顯示閥位置與記錄數(shù)值相符。
7） 拷貝故障定位器參數(shù)至新裝定位器上
8） 在機械限位裝置保護下，小幅操作定位器，測試閥門行程
9） 取下機械鎖定裝置。新安裝智能閥門定位器可以投運了。
7.常見故障及處理
喘振現(xiàn)象是西門子定位器的常見故障，主要現(xiàn)象一個或者兩個壓電閥經(jīng)常在固定的自動設(shè)定點動作，從而導致閥門閥位波動。
主要原因有：
1)定位器，執(zhí)行機構(gòu)氣路系統(tǒng)泄漏
2)閥支路臟
3)配件填料盒上的靜態(tài)磨擦力或執(zhí)行機構(gòu)太高
4)反饋組件連接不緊密，間隙過大
可通過定位器顯示面板上的閥位顯示及設(shè)定點的變化規(guī)律來進行判斷。
8.結(jié)束語
西門子SIPARTPS2智能閥門定位器操作簡單、方便、靈活，性能可靠，控制精度高，結(jié)構(gòu)緊湊。其優(yōu)越的性能，先進的技術(shù)，在化工行業(yè)得到了廣泛的應用與好評。論文參考網(wǎng)。希望它的推廣能不斷提高企業(yè)的自動化水平，為生產(chǎn)裝置的長周期、穩(wěn)定運行提供保障。
【參考文獻】
[1] 西門子閥門定位器選型樣本[Z].北京亞捷隆測控技術(shù)有限公司.
[2] 西門子SIPART PS2智能定位器操作手冊[Z].
