【控制阀门】西门子SITRANS PS2 智能电气阀门定位器

SIPART PS2智能型电气阀门定位器主要由微处理器、A/D、D/A转换器，执行机构行程检测系统和压电阀模块等部分组成。微处理器对给定值与实际阀位的电子信号进行比较，如果微处理器检测到偏差，立即根据偏差（即给定值W与控制输出X之间的偏差）的大小和方向输出一个电控指令给压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量，也就是说，压电阀将控制指令转换为气动位移增量。当控制偏差很大时（高速区），定位器输出一个连续信号；如偏差不大（低速区），定位器将输出脉冲信号。当控制偏差很小时（自适应或可调死区状态），则设有定位信号输出。当SIPART PS2智能型电气阀门定位器与二级制系统连接时，它完全从4~20mA给定信号中获取电源。SIPART PS2智能型电气阀门定位器有单作用定位器和双作用定位器两种，分别用于弹簧加载的执行机构和无弹簧执行机构，原理示意图如下：

SIPART PS2型智能电气阀门定位器的工作原理与传统定位器完全不同。

采用微处理器对给定值和位置反馈作比较。如果微处理器检测到偏差，它就用一个五步开关程序来控制压电阀，压电阀进而调节进入执行机构气室的空气流量。当SIPART PS2 采用二线制连接时，它完全从4 至20mA给定信号中获取电源。亦可从PROFIBUS（SIPART PS2PA）总线信号中获取电源。

SIPART PS2 的工作方式及其集成的附加功能为用户在定位器安装和操作使用上提供相当多的好处：

• 安装简易、高度自动化的调校，意味着节省时间，并确保可靠运行。

• 一个在线自适应程序意味着即使在不利的工况条件下也能实现非常高的质量控制。

• SIPART PS2 只有很少的可动部件，不受振动影响。

• 温度和压缩空气压力的变化对SIPART PS2 定位器的影响可以忽略

• 免维护运行

• 借助液晶显示和按键，可手动调整阀位，不需要另外的电源。

• SIPART PS2 定位器内固化的参数可提供许多功能，定位器可进行灵活简单的组态，例如阀门特性，行程限定或分程操作。

• “紧密关闭”功能确保了对阀座大的定位压力。

• 和传统定位器相比，西门子阀门定位器的耗气量可以忽略。

SIPART PS2 定位器采用适当的安装组件固定到直行程或角行程执行机构上，执行机构的直线或转角位移通过安装的组件检测并由一个刚性连接的导电塑料电位器转换，装在直行程执行机构上的组件检测得到的角度误差被自动地校正.微处理器根据偏差（给定值W 与位置反馈信号X）的大小和方向输出一个电控指令给压电阀。压电阀将控制指令转换为气动位移增量，当控制偏差很大时（高速区）。定位器输出一个连续信号；当控制偏差不大（低速区），定位器输出脉冲连续；当控制器偏差很小时（自适应或可调死区状态），则没有控制指令输出。

1、带预控压电阀的气动阀组

压电阀是以极长的工作寿命而著称，主导元件是一个压电柔韧开关，它同主控气路连在一起。压电阀由于质量小，可以释放很短的控制脉冲，因而能够达到很高的定位精度。

2、通过SIMATIC PDM 软件进行操作和监控

SIMATIC PDM 软件支持HART 通讯，也支持 PROFIBUSPA通讯协议。

SIMATIC PDM 软件允许通过PC 或手提电脑方便实现远程操作和监控，定位器也能使用该软件组态，利用过程数据和比较数据可确定整机故障诊断和维护的重要信息。当用HART 接口与SIPART PS2 进行通讯时，可通过PC 机或笔记本的COM 口及HART 调制解调器用双芯电缆连接通讯。HART 通讯所使用的信号是采用频移键控方式叠加在电流信号上。

3、组态

SIPART PS2 可以在组态模式下对如下设置进行组态：

• 输入电流范围0 至20 mA 或4 至20 mA

• 设定点上升或下降特性

• 定位速度限值 (给定值斜率)

• 分程; 可调整起始值和满刻度值

• 响应阈值 (死区)；自动设定或人工设定

• 动作方向；随设定点上升而上升或下降的输出压力

• 定位范围的限值 (起始刻度和满刻度值 )

• 执行机构位置的限值 (报警):小值和大值

• 自动“紧密关闭” (用于6DR5...可调制响应阈值)

• 行程可以根据阀门特性进行校正，可有如下选择：

- 线性特性

- 等百分比特性 1: 25，1: 33 和1: 50

- 反等百分比特性 1: 25，1: 33 和1: 50

- 任意特性，输入多达21个添加点的多边形折线。

• 二进制输入功能

• 报警输出功能。

SIPART PS2 和 SIPART PS2 PA 定位器组态是不同的。

4、调试

调试（初始化）在很大程度上是自动进行的。在初始化时，微处理器自动确定执行机构的零点，大行程，作用方向和执行机构的定位速度，用这些来确定小脉冲时间和死区，从而使控制达到佳。使用SIPART PS2定位器上的按键和LCD 可以手动操作气动执行机构。

5、用于定位器、执行机构和调节阀的监控和诊断功能

SIPART PS2（6DR5...）具有检测和当选择极值报警时，能报告执行机构和调节阀变化的多项监控功能，这种诊断对调节阀和执行机构是重要的信息。

可实现测量值（一些极值可调整）的确定和监控，包括：

• 行程累积

• 行程方向改变次数

• 报警计数

• 死区自调整

• 阀门极限位置（例如：阀座的磨损）

• 高/低温度下的运行小时数（按照温度等级）

• 压电阀运行循环数

• 阀门定位时间

• 执行机构泄漏

6、调试过程中的操作注意事项

由于在安装过程中会发生不可预见的误操作，或该定位器是经过检修后需要重新投运的，那么在初始化运行RUN1~RUN5过程中，就会检测出操作过程中发生的问题。若初始化时出现无法继续，则必须按键，停止初始化。这时，可以通过SIPART PS2 智能型电气阀门定位器面板上的LCD和按钮，手动操作气动执行机构。

当初始化到RUN1（确定执行机构作用方向）不能继续时，按“+”或“-”键，使得执行器处于工作范围内（即不要把阀门开或关过头，让执行机构移动到好的位置），必要时也可检查压电阀模块。

当初始化到RUN2（核对执行机构行程并校正零位和行程范围）不能继续时，检查传动比选择器位置是否正确或拨动校正轮。以阀门工作方式为正作用为例，按“+”键，阀门开度增大；按“-”键，阀门开度减小。这时，可以通过观察LCD上显示的反馈阀位信号（0~）是否与阀门的实际开度（0~）相一致。若不一致，则可以通过拨动校正轮来实现。通常，首先是按“+”或“-”键，把阀门开度手动位移至50%，然后拨动校正轮，直至LCD上显示的反馈信号为50%。接着按“+”键使阀门全开（开度），观察LCD上显示的反馈阀位信号是否在85%左右；按“-”键，使阀门全关（开度0%），观察LCD上显示的反馈阀位信号是否有8%左右。若满足以下3个条件，再把阀门开度手动位移至50%左右（这样可缩短调校时间），按调校步骤重新对SIPART PS2智能型电气阀门定位器进行初始化。若无法同时满足以上3个条件，则必须反复拨动（凭经验可推断应该是顺时针或逆时针拨动）校正轮，以求得较好的调校初始位置。

当初始化运行到RUN3（测定向上/向下两个方向的定位速度）时，若出现“NOZZLE U”或“NOZZLE D”，则说明定位时间太短，如果你认为确定定位时间太短，可以通过调节压电阀模块上的节流装置延长定位时间，否则按“-”键可手动泄压（排气），使初始化继续。

初始化的第4步（RUN4）为微处理器自动确定小的定位增量。

初始化的第5步（RUN5）为微处理器对瞬时响应的佳优化，不再用手动调整放大值和衰减值。

需要指出的是，手动拨动校正轮时几乎无法达到阀门开度（0~）与反馈阀位信号（0~）相一致。就算手动调校很jingque了，往往反而初始化不了。因此，手动调校时只要求线性好即可。当SIPART PS2智能型电气阀门定位器进入自动调校后，只要初始化成功，则阀门开度与反馈阀位信号是会严格一致的。

7、检修与维护注意事项

SIPART PS2智能型电气阀门定位器在使用过程中经常出现的故障是排气不通畅，憋压，导致“要开阀门开不了，要关阀门关不掉”。可以稍微旋松定位器输出工作口的气路接头，使其留有微小的泄气量（根据该定位器的特点，基本不会增加系统的耗气量），这样就可排除，并预防憋压。

振动引起的故障，电路板与压电阀模块接触不良，校正轮连接件开裂、松脱，导致定位器不能工作。当电路板与压电阀模块接触不良时，可以把压电阀模块上的接触弹簧片适当地掰起一点。校正轮连接件开裂、松脱可使用瞬干胶修复。

由于气源夹带水分引起的故障，可自己试着分解、清洗压电阀模块，并用电吹风对各部件进行烘干处理。

值得注意的是：日常维护时，应特别注意检查是否有水顺着信号线进入接线端，做好防水处理。信号线下垂的低点（也就是水珠的滑落点）不得高于定位器的进线端口。若信号线是套上金属软管的，应在金属软管上垂的低点剪开一个口子用于排水，预防金属软管内充满水后灌入接线端，另一种方式可采用隔缆头密封，来防止进水。

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