ARCA—TRON智能定位器及其应用

[摘  要]本文论述ARCA-TRON智能空位器的基本原理及功能，重点介绍分段控制、重叠修正Kv特性等功能在制氧厂中的应用。
[关键词]定位器    分段控制   重叠修正   KV/CV特性
 
    DCS、PLC和专用工控机在生产过程控制系统中的普遍应用，使得控制过程更可靠、更安全、控制质量更高。但是，现场调节阀作为实际的执行者，其性能仍对过程控制的品质起着举足轻重的作用。而调节阀控制品质的好坏，取决于阀门定位器性能。
    阀门定位器的作用是将调节器的控制信号转换成调节阀能接受的气信号，还具有消除执行器的不稳定性，增大执行器的输出功率，减少系统的传递滞后，加快阀杆移动速度，改变调节器的流量特性等功能，从而提高调节阀的精确度和可靠性，实现准确定位，提高控制品质。本文介绍了ARCA-TRON智能微处理定位器及其在制氧厂中的应用。

2、ARCA-TRON定位器的基本工作原理
    ARCA-TRON是配备有微处理器的定位器，使用具有：“FIT AND FORBET”特点的先进微电子技术，适应新时代思想及复杂报环境和大多数的机械系统。
    ARCA-TRON可以以纯模拟方式、纯数字方式或都介于二者之间的某种混合方式进行工作。ARCA-TRON定位器一般根据来自控制器的控制信号控制阀的升降，其基本工作原理如图1所示。 

                                             图1 ARCA-TRON定位器的基本原理框图

    信号转换单元接收控制信号和阀升降定位信息，并将它们数字化。然后，微处理器根据性能、浮动时间等参数比较这两种信号。于是，所需的用于电磁阀的脉冲被计算出来并且传送到驱动器级。该级是微处理器和电磁阀之间的连接器，并且向电磁阀提供必要的带宽调制脉冲。电磁阀反这些电信号转换成气动信号，从而改变控制阀的升降位置。在平衡的情况下，阀升降位置精确地对应于控制信号。

3、ARCR-TRON定位器的应用
    作为智能定位器，ARCA-TRON定位器具有常规定位器的功能，也可以借助编程器或DIP开关在ARCA-TRON上设置信号类型、故障位置、动作方向、浮动速度、执行机构类型和限位开关等参数，而且它在分段控制、重叠修正、KV/CV特性控制等方面表现出了更多的优点。
3.1典型应用ARCR-TRON定位器在很多阀门控制中作为常规定位器来使用的，它将控制器来的电信号转换成气信号，控制调节阀动作。
    图2是ARCR-TRON定位器在控制回路中的典型位置。
 

                                           图2  ARCA-TRON定位器在控制回路中的典型位置

3.2 分段控制
      在生产中用一个控制信号控制多个阀门时，常采用分段控制。例如，氧压机回流阀有主调节阀和小调节阀两个调节阀。当控制信号为0~25%时，大调节阀位于全关状态，回流量靠小调节阀位于全开状态，回流量靠主调节阀来调节。
   利用ARCR-TRON定位器可以很方便地实现分段控制。通过DIP开关SW-10和SW-11控制控制信号的量程，通过DIP开关SW-12和SW-13设置各阀门起始位置（以满标度的百分数形式）。在氧压机因流量控制中，小控制阀上的ARCR-TRON的分段范围的起点设置在0处而量程设置在25%处；主控制阀上的ARCR-TRON将把分段范围起点设置中25%处而把量程设置在75%处。
3.3、重叠修正
在使用球型控制阀时，在它能让流体流动之前，常会有一个旋转重叠区。在该重叠区之外，该阀又相当于一个普通控制阀。在冷却水流量调节中，我们采用了球型调节阀，它有15%的死区。我们采用的控制方案是：是旦控制信号上升超过满量程的0.25%，阀门将直接开到15%；而当控制信号小于0.25%时，阀门则处于全关状态。采用ARCR-TRON定位器，可以很好地达到这上目的。通过使用DIP开关SW-8和SW-9设置死区参数即可实现，控制信号与阀门开度对应关系如图3所示。
 
    

                                   图3 冷却水阀门控制信号与阀门开度对应关系图

3.4 KV/CV特性
    ARCR-TRON定位器还可以实现阀门开度的非线性控制。一个控制环路可以具有非线性的流量，既非线性的控制信号放大系数 ，但在整个控制环路中依然是1:1的总的放大系数，这就要求定位器的输入输出特性具有非线性。ARCR-TRON定位器可以实现如图4所示的KV/CV特性。

 

                                               图4 ARCA-TRON定位器KV/CV特性

    非线性强度在特性值-4%（快打开）沿0一直到+4%（相等的百分数）的范围内变化。在此种情况下，0代表线性函数。可以通过使用具有固定步进的DIP开关或者通过使用具有0.1—小步进的编程器来设置这些值。

4.结束语
     通过中制氧厂中的应用，我们认为ARCR-TRON智能定位器具有应用范围广、功能全、维护量小等特点，在制氧厂的生产中发挥了重要作用。
参考文献
1 金以慧.过程控制.清华大学出版社，1991.