關(guān)鍵詞 ?過(guò)程控制與先進(jìn)控制 ?閥門(mén)定位器 ?閥門(mén)執(zhí)行機(jī)構(gòu) ?位置控制 ?過(guò)程儀表 當(dāng)與一群儀表工程師談及“靈敏”定位器時(shí)，你很快會(huì)發(fā)現(xiàn)，對(duì)于什么是靈敏定位器，它們干什么，用在哪里，每個(gè)人都有自己的定義。偶爾，他們中有人會(huì)說(shuō)：“真的？我不知道或沒(méi)考慮過(guò)。” 即使對(duì)市場(chǎng)上所能獲得的靈敏或智能定位器作一次隨意調(diào)查，也表明不同產(chǎn)品的設(shè)計(jì)理念、在板智能及在為用戶(hù)提供的功能選擇上有著顯著的差別。 一方面，一些廠(chǎng)商給現(xiàn)有的定位器增加一個(gè)微處理器，使之“靈敏”。 另一方面，徹底否定原有的一切，利用當(dāng)前和未來(lái)的數(shù)字技術(shù)設(shè)計(jì)定位器。 毫無(wú)疑問(wèn)，第一類(lèi)的好處明顯。但第二類(lèi)給數(shù)字式閥門(mén)控制器（DVCs）或數(shù)字式閥門(mén)定位器(DVPs)增加了重要的智能。 令人遺憾的是，DVC和DVP約束了人對(duì)閥門(mén)的思考。 IP (智能定位器) 成為一個(gè)有意義的術(shù)語(yǔ)，但很可能與I/P (電氣轉(zhuǎn)換)混淆。 智能數(shù)字式最終控制設(shè)備的控制器/定位器（IDFDC/P）是由最終控制設(shè)備演變而來(lái)的，但其并非真正為大家熟知的，所以，我們先達(dá)成共識(shí)： IDFDC/P和DVC同義。 超越“靈敏” 靈敏儀表趨于改善“這里和現(xiàn)在”狀況，智能儀表不僅做這些，而且還預(yù)測(cè)將發(fā)生的事情。 DVCs 的性能特點(diǎn)包括： ?在板微處理器; ?嵌入式傳感器; ?最終設(shè)備反饋傳感器; ?數(shù)字通信; ?高級(jí)診斷程序; ?專(zhuān)用算法.

標(biāo)準(zhǔn)離散輸入與近似離散輸入的比較

標(biāo)準(zhǔn)的離散輸入信號(hào)在某一控制/切換點(diǎn)改變狀態(tài)。如果最終控制設(shè)備在控制/切換點(diǎn)附近搜索，一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的離散輸入信號(hào)將反復(fù)改變狀態(tài) (也就是轉(zhuǎn)換振蕩)。通過(guò)在近似離散輸入信號(hào)附近設(shè)立一個(gè)可設(shè)置區(qū)域，建立一個(gè)控制/切換點(diǎn)附近的分離點(diǎn)范圍區(qū)。最終控制設(shè)備一旦進(jìn)入這個(gè)設(shè)置區(qū)，離散輸入信號(hào)就改變狀態(tài)，并保持該狀態(tài)直到最終控制設(shè)備反饋傳感器移出設(shè)置區(qū)為止。 許多廠(chǎng)商在DVC中嵌入各種各樣的離散的和模擬的傳感器。但是，廠(chǎng)商各自試圖通過(guò)以不同方式應(yīng)用傳感器來(lái)區(qū)分自己的DVC。例如，Emerson Process Management的 Fisher 部 (Marshalltown, IA) 的DVCs包含一個(gè)離散輸出（DO）和4個(gè)離散輸入（DI），它們是符合基金會(huì)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)(FF) 標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊。 除了滿(mǎn)足符合FF標(biāo)準(zhǔn)的DI和DO功能條件外， Fisher還用一個(gè)接近傳感器代替標(biāo)準(zhǔn)的（類(lèi)似限位開(kāi)關(guān)）DI。(見(jiàn)“標(biāo)準(zhǔn)離散輸入與近似離散輸入的比較”圖)。 使用可設(shè)置的接近傳感器區(qū)域的優(yōu)點(diǎn)之一是在應(yīng)用過(guò)程中知道最終控制設(shè)備的0和100%的位置，如：緊急關(guān)閉，擋板/隔柵定位，批料裝滿(mǎn)/漏泄。 在板診斷程序 DVCs 用嵌入式傳感器和微處理器來(lái)管理診斷測(cè)試程序及與主系統(tǒng)間的數(shù)字通信。 依賴(lài)于DVC廠(chǎng)商，各種測(cè)試被執(zhí)行，信息被采集并通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)與主機(jī)通信、完成動(dòng)態(tài)掃描及高級(jí)診斷等工作。 一些DVC廠(chǎng)商，像ABB (Rochester, NY)，已經(jīng)采用一種設(shè)計(jì)原理，即允許最終用戶(hù)安裝適于應(yīng)用的特色平臺(tái)和診斷完善程序。 從大多數(shù)DVC廠(chǎng)商可得到的診斷程序包括： ?最終控制設(shè)備跟蹤參數(shù)，以監(jiān)視總計(jì)（累積）位移和轉(zhuǎn)換數(shù)量（周期）； ?DVC 正常狀態(tài)參數(shù)測(cè)試，以提供存儲(chǔ)器，微處理器，和/或傳感器問(wèn)題的報(bào)警信號(hào)，并允許執(zhí)行機(jī)構(gòu)報(bào)警，或因更多的嚴(yán)重問(wèn)題，單元或過(guò)程關(guān)閉； ?最終控制設(shè)備報(bào)警信號(hào)。這些信號(hào)連接著期望位移偏差，位移高/低限，和/或當(dāng)超過(guò)預(yù)先設(shè)定的累積位移和周期指標(biāo)時(shí)； ?動(dòng)態(tài)誤差范圍測(cè)試，以核對(duì)最終控制設(shè)備的滯環(huán)和死區(qū)加回轉(zhuǎn)特性； ?驅(qū)動(dòng)信號(hào)和輸出信號(hào)測(cè)試，以可控的速率改變傳感器設(shè)定點(diǎn)并繪制最終控制設(shè)備的運(yùn)行曲線(xiàn)來(lái)確定動(dòng)態(tài)特性； ?預(yù)先規(guī)定最終控制設(shè)備維護(hù)和特征圖形測(cè)試。 一些數(shù)字現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)協(xié)議包括預(yù)先規(guī)定的階躍維護(hù)試驗(yàn)，以核對(duì)和/或建立一個(gè)最終控制設(shè)備特性的“特征圖形”。 就FF來(lái)說(shuō)，3個(gè)預(yù)先規(guī)定的測(cè)試程序計(jì)算DVC傳感器模塊設(shè)定值并監(jiān)視輸出壓力和最終控制設(shè)備位移。這3個(gè)FF預(yù)先規(guī)定的診斷測(cè)試程序是“公開(kāi)的”，這樣任何包含F(xiàn)F規(guī)定的儀表描述的主系統(tǒng)都能在任何符合FF標(biāo)準(zhǔn)的DVC上運(yùn)行診斷測(cè)試程序。 一些DVC廠(chǎng)商提供第四個(gè)動(dòng)態(tài)階躍測(cè)試程序，用以確定最終控制設(shè)備當(dāng)前性能的“特征圖形”。如果該儀表是新的，則該性能特征圖形成為與將來(lái)比較的基準(zhǔn)。如果該儀表已經(jīng)使用了一段時(shí)間，則當(dāng)前特征圖形與基準(zhǔn)特征圖形進(jìn)行比較，以決定什么時(shí)刻要求檢修和/或校準(zhǔn)。 與彈簧、凸輪、凸輪隨動(dòng)件、 波紋管、連桿等組成的機(jī)械定位器相比較，DVC技術(shù)顯得簡(jiǎn)單。但是，外部特征具有欺騙性，因?yàn)镈VC技術(shù)實(shí)現(xiàn)的性能和好處是機(jī)械定位器所不能提供的。 超越傳統(tǒng)應(yīng)用 起初，DVC技術(shù)用于代替旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)軸控制閥上的傳統(tǒng)I/P（電流至氣動(dòng)）轉(zhuǎn)換。然而，當(dāng)最終用戶(hù)更熟悉DVC技術(shù)時(shí)，他們開(kāi)始考慮能使用DVC的其它應(yīng)用。 通過(guò)與廠(chǎng)商的合作，最終用戶(hù)定義了新的功能，允許DVCs從靈敏向高度智能和適應(yīng)性發(fā)展。 DVC 技術(shù)取得重大應(yīng)用進(jìn)步的兩個(gè)示例是緊急關(guān)閉（ESD）閥和葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)的部分行程測(cè)試。 緊急關(guān)閉— 許多公司延長(zhǎng)連續(xù)過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間以增加利潤(rùn)。 當(dāng)過(guò)程運(yùn)行時(shí)間被延長(zhǎng)時(shí)，較好的維護(hù)和安全訓(xùn)練必須開(kāi)展和應(yīng)用。 延長(zhǎng)包括安全儀表裝備系統(tǒng)（SISs）的過(guò)程的運(yùn)行時(shí)間，常要求改變安全系統(tǒng)測(cè)試頻率和/或使用緊急關(guān)閉（ESD）閥的部分行程測(cè)試。(見(jiàn)《控制工程》，2000年11月，“安全旁路閥的部分行程測(cè)試。”) 部分行程測(cè)試幫助運(yùn)行人員決定在安全系統(tǒng)范圍內(nèi)的ESD閥能按要求操作。 具有在板診斷程序和可獲得通信性能數(shù)據(jù)的主系統(tǒng)的DVCs 一直用作ESD閥。這樣的ESD 閥能成為具有性能自動(dòng)測(cè)試的自動(dòng)化部分行程測(cè)試解決方案的一部分，以滿(mǎn)足常規(guī)要求。 Patrick Flanders是Saudi Aramco公司 (Saudi Arabia)的儀表工程師，他說(shuō)，Emerson Process的DVCs使Saudi Aramco的SISs以較低的成本將ESD閥的敏捷性和安全性達(dá)到一個(gè)新水平。 葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)—燃燒控制應(yīng)用中費(fèi)時(shí)的事情之一是進(jìn)行負(fù)荷測(cè)試然后切除凸起部分強(qiáng)迫和誘導(dǎo)葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)線(xiàn)性化動(dòng)作。 多年來(lái)，機(jī)械定位器在鍋爐/燃燒應(yīng)用中運(yùn)行良好。然而，特別是在消耗燃料和燃煤機(jī)組中，機(jī)械定位器因組件污染而易受阻塞。 當(dāng)粘性的定位器組件與松的或磨損的執(zhí)行機(jī)構(gòu)聯(lián)動(dòng)部分組合在一起時(shí)，執(zhí)行機(jī)構(gòu)動(dòng)作到適當(dāng)位置，這樣導(dǎo)致相關(guān)過(guò)程變量常高于或低于設(shè)定值。動(dòng)作結(jié)果表明其控制性能差、不完全燃燒、運(yùn)動(dòng)部分額外磨損和裂紋、和/或其它不必要的費(fèi)用和浪費(fèi)。 用于葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)的DVC技術(shù)包括一個(gè)獨(dú)立的反饋傳感器，以確保定位器達(dá)到控制系統(tǒng)要求的設(shè)定點(diǎn)。（見(jiàn)“具有DVC技術(shù)的葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)”圖。）

具有DVC技術(shù)的葉片/擋板執(zhí)行機(jī)構(gòu)

在葉片/擋板定位器中應(yīng)用DVC技術(shù)的其它特色和優(yōu)點(diǎn)包括： ?送風(fēng)量損失的機(jī)械鎖定； ?使用操作盤(pán)或手柄手動(dòng)調(diào)整； ?吹掃/點(diǎn)火條件的位置限定開(kāi)關(guān)的驗(yàn)證； ?與HART或其它現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)技術(shù)的數(shù)字通信。 幾家DVC廠(chǎng)商提供改型的全套設(shè)備，允許用DVC技術(shù)代替機(jī)械式的葉片/擋板定位器。例如，Emerson Process 提供PowerVue 現(xiàn)場(chǎng)改型全套設(shè)備，有Hagan轉(zhuǎn)矩型動(dòng)力定位器的幾種型號(hào)。 未來(lái)趨勢(shì) ARC Advisory Group（Dedham, MA）資深分析員David Clayton幾年來(lái)一直跟蹤控制閥和相關(guān)配件市場(chǎng)。在與《控制工程》編輯部會(huì)談時(shí)，他對(duì)DVC市場(chǎng)的快速發(fā)展表示吃驚和鼓舞。 根據(jù)ARC“全球控制閥展望”中的數(shù)據(jù)，2000年全球DVCs的銷(xiāo)售額超過(guò)12.8億美元，“這意味著最終用戶(hù)正放棄‘如果它沒(méi)損壞，就不修理它’的態(tài)度，并意識(shí)到閥門(mén)性能低下將破壞整個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)的性能并消極影響公司的經(jīng)營(yíng)”，Clayton先生說(shuō)。 Michael Jost是Invensys Production Management (Foxboro, MA)的測(cè)量與儀表部副經(jīng)理，他說(shuō): “在過(guò)去的幾年里，最終用戶(hù)和工程承包商已大大加大了把DVCs列入采購(gòu)清單的頻率。他們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到DVCs在提高質(zhì)量和降低成本方面的積極作用” 技術(shù)用戶(hù)/分銷(xiāo)商常對(duì)“加入”的時(shí)機(jī)感到不安。當(dāng)技術(shù)很新時(shí)加入，意味著把技術(shù)缺陷和發(fā)展中的挫折強(qiáng)加給用戶(hù)。當(dāng)?shù)鹊秸J(rèn)為“已使用證明”才加入，常常意味著坐失良機(jī)和損失多年的利益。 DVC技術(shù)顯得堅(jiān)固，且由于模塊化設(shè)計(jì)，大多數(shù)廠(chǎng)商都已采用，用戶(hù)更新和升級(jí)都很方便，獲得“未來(lái)”的特色。 廠(chǎng)商有著無(wú)數(shù)的未來(lái)DVC特色計(jì)劃，象Invensys的Jost先生描述的“Invensys正在申請(qǐng)德國(guó)電力和電子制造者協(xié)會(huì)(Zentralverband der Elektrotechnik und Elektronikindustrie [Frankfurt, Germany] ZVEI)現(xiàn)場(chǎng)儀表工具（FDT）標(biāo)準(zhǔn)作為ArchestrA軟件平臺(tái)的一部分。ZVEI FDT標(biāo)準(zhǔn)允許來(lái)自各類(lèi)廠(chǎng)商的儀器透明地整體化為一個(gè)通用的主自動(dòng)化系統(tǒng)，獨(dú)立于現(xiàn)場(chǎng)總線(xiàn)通信技術(shù)。”（欲了解ZVEI FDT/DTM標(biāo)準(zhǔn)，可閱讀本文的詳細(xì)內(nèi)容。） 其它技術(shù)的增強(qiáng)，諸如無(wú)觸點(diǎn)定位傳感器、自整定、更先進(jìn)的診斷程序和專(zhuān)家系統(tǒng)正在或?qū)⒌玫嚼谩? 例如，Masonelian (Addison, TX)最近介紹了固態(tài)、可磁化、無(wú)觸點(diǎn)的定位傳感器使用，用于探測(cè)閥門(mén)樞軸經(jīng)過(guò)它的SV II DVC 定位器壁的移動(dòng)情況。 在Emerson Process，DVC產(chǎn)品發(fā)展部經(jīng)理Mike Rauber說(shuō)：“我們正通過(guò)把當(dāng)前在主系統(tǒng)運(yùn)行的診斷程序移進(jìn)到DVC里，努力使DVC儀表更容易使用。我們也正在開(kāi)發(fā)更先進(jìn)的、可預(yù)測(cè)的診斷程序作為容易得到、易于理解的報(bào)警信號(hào)，包括怎樣解決難題的專(zhuān)門(mén)的指南。同時(shí)，我們把DVC與計(jì)