關(guān)鍵詞 ?過程控制與先進(jìn)控制 ?閥門定位器 ?閥門執(zhí)行機構(gòu) ?位置控制 ?過程儀表 當(dāng)與一群儀表工程師談及“靈敏”定位器時，你很快會發(fā)現(xiàn)，對于什么是靈敏定位器，它們干什么，用在哪里，每個人都有自己的定義。偶爾，他們中有人會說：“真的？我不知道或沒考慮過。” 即使對市場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)計理念、在板智能及在為用戶提供的功能選擇上有著顯著的差別。 一方面，一些廠商給現(xiàn)有的定位器增加一個微處理器，使之“靈敏”。 另一方面，徹底否定原有的一切，利用當(dāng)前和未來的數(shù)字技術(shù)設(shè)計定位器。 毫無疑問，第一類的好處明顯。但第二類給數(shù)字式閥門控制器（DVCs）或數(shù)字式閥門定位器(DVPs)增加了重要的智能。 令人遺憾的是，DVC和DVP約束了人對閥門的思考。 IP (智能定位器) 成為一個有意義的術(shù)語，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)備演變而來的，但其并非真正為大家熟知的，所以，我們先達(dá)成共識： 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)測將發(fā)生的事情。 DVCs 的性能特點包括： ?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; ?高級診斷程序; ?專用算法.

標(biāo)準(zhǔn)離散輸入與近似離散輸入的比較

標(biāo)準(zhǔn)的離散輸入信號在某一控制/切換點改變狀態(tài)。如果最終控制設(shè)備在控制/切換點附近搜索，一個標(biāo)準(zhǔn)的離散輸入信號將反復(fù)改變狀態(tài) (也就是轉(zhuǎn)換振蕩)。通過在近似離散輸入信號附近設(shè)立一個可設(shè)置區(qū)域，建立一個控制/切換點附近的分離點范圍區(qū)。最終控制設(shè)備一旦進(jìn)入這個設(shè)置區(qū)，離散輸入信號就改變狀態(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。 許多廠商在DVC中嵌入各種各樣的離散的和模擬的傳感器。但是，廠商各自試圖通過以不同方式應(yīng)用傳感器來區(qū)分自己的DVC。例如，Emerson Process Management的 Fisher 部 (Marshalltown, IA) 的DVCs包含一個離散輸出（DO）和4個離散輸入（DI），它們是符合基金會現(xiàn)場總線(FF) 標(biāo)準(zhǔn)的功能模塊。 除了滿足符合FF標(biāo)準(zhǔn)的DI和DO功能條件外， Fisher還用一個接近傳感器代替標(biāo)準(zhǔn)的（類似限位開關(guān)）DI。(見“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)點之一是在應(yīng)用過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/漏泄。 在板診斷程序 DVCs 用嵌入式傳感器和微處理器來管理診斷測試程序及與主系統(tǒng)間的數(shù)字通信。 依賴于DVC廠商，各種測試被執(zhí)行，信息被采集并通過現(xiàn)場總線與主機通信、完成動態(tài)掃描及高級診斷等工作。 一些DVC廠商，像ABB (Rochester, NY)，已經(jīng)采用一種設(shè)計原理，即允許最終用戶安裝適于應(yīng)用的特色平臺和診斷完善程序。 從大多數(shù)DVC廠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（累積）位移和轉(zhuǎn)換數(shù)量（周期）； ?DVC 正常狀態(tài)參數(shù)測試，以提供存儲器，微處理器，和/或傳感器問題的報警信號，并允許執(zhí)行機構(gòu)報警，或因更多的嚴(yán)重問題，單元或過程關(guān)閉； ?最終控制設(shè)備報警信號。這些信號連接著期望位移偏差，位移高/低限，和/或當(dāng)超過預(yù)先設(shè)定的累積位移和周期指標(biāo)時； ?動態(tài)誤差范圍測試，以核對最終控制設(shè)備的滯環(huán)和死區(qū)加回轉(zhuǎn)特性； ?驅(qū)動信號和輸出信號測試，以可控的速率改變傳感器設(shè)定點并繪制最終控制設(shè)備的運行曲線來確定動態(tài)特性； ?預(yù)先規(guī)定最終控制設(shè)備維護(hù)和特征圖形測試。 一些數(shù)字現(xiàn)場總線協(xié)議包括預(yù)先規(guī)定的階躍維護(hù)試驗，以核對和/或建立一個最終控制設(shè)備特性的“特征圖形”。 就FF來說，3個預(yù)先規(guī)定的測試程序計算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FF預(yù)先規(guī)定的診斷測試程序是“公開的”，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上運行診斷測試程序。 一些DVC廠商提供第四個動態(tài)階躍測試程序，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比較的基準(zhǔn)。如果該儀表已經(jīng)使用了一段時間，則當(dāng)前特征圖形與基準(zhǔn)特征圖形進(jìn)行比較，以決定什么時刻要求檢修和/或校準(zhǔn)。 與彈簧、凸輪、凸輪隨動件、 波紋管、連桿等組成的機械定位器相比較，DVC技術(shù)顯得簡單。但是，外部特征具有欺騙性，因為DVC技術(shù)實現(xiàn)的性能和好處是機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)滑動軸控制閥上的傳統(tǒng)I/P（電流至氣動）轉(zhuǎn)換。然而，當(dāng)最終用戶更熟悉DVC技術(shù)時，他們開始考慮能使用DVC的其它應(yīng)用。 通過與廠商的合作，最終用戶定義了新的功能，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)步的兩個示例是緊急關(guān)閉（ESD）閥和葉片/擋板執(zhí)行機構(gòu)的部分行程測試。 緊急關(guān)閉— 許多公司延長連續(xù)過程的運行時間以增加利潤。 當(dāng)過程運行時間被延長時，較好的維護(hù)和安全訓(xùn)練必須開展和應(yīng)用。 延長包括安全儀表裝備系統(tǒng)（SISs）的過程的運行時間，常要求改變安全系統(tǒng)測試頻率和/或使用緊急關(guān)閉（ESD）閥的部分行程測試。(見《控制工程》，2000年11月，“安全旁路閥的部分行程測試。”) 部分行程測試幫助運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測試的自動化部分行程測試解決方案的一部分，以滿足常規(guī)要求。 Patrick Flanders是Saudi Aramco公司 (Saudi Arabia)的儀表工程師，他說，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)到一個新水平。 葉片/擋板執(zhí)行機構(gòu)—燃燒控制應(yīng)用中費時的事情之一是進(jìn)行負(fù)荷測試然后切除凸起部分強迫和誘導(dǎo)葉片/擋板執(zhí)行機構(gòu)線性化動作。 多年來，機械定位器在鍋爐/燃燒應(yīng)用中運行良好。然而，特別是在消耗燃料和燃煤機組中，機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)行機構(gòu)聯(lián)動部分組合在一起時，執(zhí)行機構(gòu)動作到適當(dāng)位置，這樣導(dǎo)致相關(guān)過程變量常高于或低于設(shè)定值。動作結(jié)果表明其控制性能差、不完全燃燒、運動部分額外磨損和裂紋、和/或其它不必要的費用和浪費。 用于葉片/擋板執(zhí)行機構(gòu)的DVC技術(shù)包括一個獨立的反饋傳感器，以確保定位器達(dá)到控制系統(tǒng)要求的設(shè)定點。（見“具有DVC技術(shù)的葉片/擋板執(zhí)行機構(gòu)”圖。）

具有DVC技術(shù)的葉片/擋板執(zhí)行機構(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)點包括： ?送風(fēng)量損失的機械鎖定； ?使用操作盤或手柄手動調(diào)整； ?吹掃/點火條件的位置限定開關(guān)的驗證； ?與HART或其它現(xiàn)場總線技術(shù)的數(shù)字通信。 幾家DVC廠商提供改型的全套設(shè)備，允許用DVC技術(shù)代替機械式的葉片/擋板定位器。例如，Emerson Process 提供PowerVue 現(xiàn)場改型全套設(shè)備，有Hagan轉(zhuǎn)矩型動力定位器的幾種型號。 未來趨勢 ARC Advisory Group（Dedham, MA）資深分析員David Clayton幾年來一直跟蹤控制閥和相關(guān)配件市場。在與《控制工程》編輯部會談時，他對DVC市場的快速發(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的銷售額超過12.8億美元，“這意味著最終用戶正放棄‘如果它沒損壞，就不修理它’的態(tài)度，并意識到閥門性能低下將破壞整個生產(chǎn)系統(tǒng)的性能并消極影響公司的經(jīng)營”，Clayton先生說。 Michael Jost是Invensys Production Management (Foxboro, MA)的測量與儀表部副經(jīng)理，他說: “在過去的幾年里，最終用戶和工程承包商已大大加大了把DVCs列入采購清單的頻率。他們已經(jīng)認(rèn)識到DVCs在提高質(zhì)量和降低成本方面的積極作用” 技術(shù)用戶/分銷商常對“加入”的時機感到不安。當(dāng)技術(shù)很新時加入，意味著把技術(shù)缺陷和發(fā)展中的挫折強加給用戶。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和損失多年的利益。 DVC技術(shù)顯得堅固，且由于模塊化設(shè)計，大多數(shù)廠商都已采用，用戶更新和升級都很方便，獲得“未來”的特色。 廠商有著無數(shù)的未來DVC特色計劃，象Invensys的Jost先生描述的“Invensys正在申請德國電力和電子制造者協(xié)會(Zentralverband der Elektrotechnik und Elektronikindustrie [Frankfurt, Germany] ZVEI)現(xiàn)場儀表工具（FDT）標(biāo)準(zhǔn)作為ArchestrA軟件平臺的一部分。ZVEI FDT標(biāo)準(zhǔn)允許來自各類廠商的儀器透明地整體化為一個通用的主自動化系統(tǒng)，獨立于現(xiàn)場總線通信技術(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，諸如無觸點定位傳感器、自整定、更先進(jìn)的診斷程序和專家系統(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、無觸點的定位傳感器使用，用于探測閥門樞軸經(jīng)過它的SV II DVC 定位器壁的移動情況。 在Emerson Process，DVC產(chǎn)品發(fā)展部經(jīng)理Mike Rauber說：“我們正通過把當(dāng)前在主系統(tǒng)運行的診斷程序移進(jìn)到DVC里，努力使DVC儀表更容易使用。我們也正在開發(fā)更先進(jìn)的、可預(yù)測的診斷程序作為容易得到、易于理解的報警信號，包括怎樣解決難題的專門的指南。同時，我們把DVC與計