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SIEMENS SIPART PS26DR5210定位器讲课稿讲师：刘莹一、简介调节阀是控制系统的终端，一旦其发生故障，将直接影响装置的安全运行，对生产过程影响非常大。
运用智能阀门定位器，能够更好的改善调节阀的流量特性和性能，提升生产控制能力，为装置的安全稳定生产提供保障。
西门子定位器是应用最广泛的智能电气阀门定位器，可用于直行程和角行程的阀门。
二、6DR5210定位器的组成简单的说，6DR5210是一种具有HART通信协议的阀门定位器，由三部分组成：2.1.1、微处理器电子控制的模件，包括HART通信模块和就地用户界面开关；2.1.2、电/气动转换器模件的压电阀；2.1.3、阀位传感器。
2.2、阀门定位器内部各部件的位置阀门定位器在安装接线、初始化和使用过程中，需要设置和调节一些小部件，图1、2介绍了各部件的具体位置。
图1图1中，1是滑动摩擦离合器调节轮，2是滑动摩擦离合器锁紧轮，3是传动比例选择杆，4是Y1输出限流器调节螺钉，5是排气口消声器，6是单作用压电阀。
图2图2中，1是PA总线屏蔽接地卡子，2是传动比例选择杆的锁紧轮，3是位置反馈Iy模块，4是Alarm报警模块，5是PA总线阀门定位器主板。
三、6DR5210的工作原理6DR5210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气流量。
五步为：第一步确定阀门定位器的正反作用第二步确定阀门定位器的零点和量程第三步确定阀门的开关时间第四步确定最小的定位增量第五步根据执行机构实际情况优化瞬态响应四、西门子定位器与传统定位器的优势1、SIPART PS2智能阀门定位器电子控制单元采用了微处理器，控制阀门开度的输入信号和阀位的反馈信号，通过CPU运算处理，输出给压电阀，压电阀接收到的信号是脉宽可调的脉冲信号，使阀门的控制精度更高。
由于采用了压电阀作为电气转换的元件，压电阀只有在阀门有偏差并执行调节动作时才耗气，所以可以实现低耗能的目的。
HART协议的智能阀门定位器的设计和实现互联网2012-09-26 09:19:29∙»NI模块化数字万用表技术资源包∙»NI InsightCM 全新企业级状态监测解决方∙»NI LabVIEW高性能FPGA开发者指南摘要：针对二线制智能阀门定位器的低功耗特性，基于自适应控制理论，设计了一种基于HART协议的智能阀门定位器。
分别对HART通信协议、协议接口等技术进行了研究，并具体给出了HART通信的阀门定位器原理和智能阀门定位器的软硬件设计方案。
现场运行表明，系统的稳态精度、动态响应特阀门定位器是调节阀的重要辅助附件之一，它已广泛应用于电力、冶金、石化、轻纺、食品、医药等行业。
随着现场总线技术在工业过程控制领域的应用，自动化系统逐渐朝网络化、总线化趋势发展，而原有的智能阀门定位器由4-20mA模拟信号控制圈，不能进行数字通信。
HART协议是一种用于现场智能仪表和控制室设备之间的通信协议，兼容数字信号和模拟信号的特点，在不影响模拟信号控制的前提下可以进行数字通信;并且具有现场和远程参数监控的功能;在降低系统成本、提高控制精度和系统可靠性方面具有不可比拟的优势。
本文开发了一种基于HART协议的二线制智能阀门定位器。
该定位器不仅具有良好的控制品质，而且通信可靠稳定;此外，它还具有参数组态、行程特性修正等功能;利用HART通信功能，它可以实现对现场仪表的远程组态，为故障定位提供更加丰富的诊断信息。
一、HART通信的阀门定位器原理基于HART通信的智能型阀门定位器由采样电路、电源电路、人机界面、MCU控制单元、HART通信单元、I/P控制单元(压电阀)和阀位反馈检测单元(位移传感器)构成，其原理如图1所示。
电源电路将4-20mA电流信号转换成电压信号，而该电压信号为HART通信单元、采样电路、MCU控制单元、FP控制单元提供工作电压;采样电路完成控制信号的采样;人机界面用来显示调节阀的工作状态;MCU控制单元根据阀位反馈单元提供的阀位信号和采样电路提供的设定值信息，产生相应的控制策略，以驱动FP控制单元工作;FP控制单元驱动压电阀动作，从而实现调节阀的动作;HART通信单元实现与MCU控制单元的数据交换以及与外界的数字通信。
智能定位器调节阀通过HART通讯实现运行监控发布时间：2021-08-03T06:41:09.914Z 来源：《电力设备》2021年第5期作者：刘卓[导读] 可以大大提高维修效率，减少维修及停机时间，降低维修成本。
（中国石油哈尔滨石化分公司仪电车间）摘要：智能定位器调节阀在线监测、诊断、组态、校验等，实行一体化管理方案，对调节阀的实际状况进行实时性监控及处理，能够提供准确有效的数据，编制有针对性的维修策略。
以Honeywell的PKS系统模拟量输出AO卡为基础，通过HART通讯，采集智能定位器实时运行数据，实现调节阀在线监测与诊断，达到调节阀预知维修的目的。
中关键词：预知维修；智能定位器；调节阀；HART通讯；模拟量输出AO卡；阀门监控前言工业4.0时代下，利用大数据以及智能仪表的数据分析而推出的预知性维修，已经成为发展趋势。
智能定位器调节阀在线监测、诊断、组态、校验等，实行一体化管理方案，对调节阀的实际状况进行实时性监控及处理，能够提供准确有效的数据，编制有针对性的维修策略，使调节阀的维护更加方便可靠。
可以大大提高维修效率，减少维修及停机时间，降低维修成本。
一、调节阀专业维修存在的短板现阶段，调节阀专业维修工作主要以“事后维修”为主，“预防维修”为辅，不能有效开展预知维修工作。
主要体现在以下方面：1.机械式定位器调节阀，通过DCS系统完成基本的调节控制。
缺乏对调节阀本体的实时监测功能，缺乏对调节阀运行状况变化的分析与预测功能。
对于调节阀卡涩、动作偏差、运行缓慢故障等不能进行预警。
2.智能定位器调节阀，虽然支持HART协议，但未能实现与DCS系统的实时通讯，缺乏对调节阀本体的实时监测功能。
在日常工作中，维护人员只能以“点对点”模式进行维护。
利用手操器，在现场对单台智能定位器进行参数整定、自动校验等操作，效率低下。
而且，智能定位器的自诊断、在线组态、在线校验等功能，未能与DCS系统相互融合，未能充分发挥智能定位器的作用，DCS系统缺乏对整套装置智能定位器集中监测管理的功能。
收稿日期:2004-02-19作者简介:肖素枝(1979-),女,河北邢台人,硕士,主要从事智能式仪表设计与开发。
基于HART 协议的二线制智能阀门定位器肖素枝,王化祥(天津大学自动化学院,天津300072) 摘要:介绍了基于H ART 协议的二线制智能阀门定位器系统硬件、软件设计及H ART 通信,并重点讨论实现系统的低功耗设计措施。
该系统可与智能现场设备或上位机进行双向通信,具有自诊断、远程参数设定等功能。
关键词:H ART 协议;智能阀门定位器;二线制;低功耗中图分类号:TP273;TP336 文献标识码:B 文章编号:100020682(2005)022*******A tw o 2wire smart valve positioner based on the HART protocolXI AO Su 2zhi ,W ANG Hua 2xiang(Tianjin University ,Tianjin 300072,China ) Abstract :This paper presents a smart valve positioner based on the H ART protocol and the design of its hardware and s oftware as well as the im plementation of the H ART communication for the positioner.The paper als o discusses the strategy of achieving low 2power consum ption.This system can perform bidirectional communi 2cation with a field bus ,transmitters or a m onitoring com puter ,and posseses the functions of rem ote 2setting oper 2ating parameters ,self 2diagnosis and s o on.K ey w ords :H ART protocol ;smart valve positioner ;tw o 2wire system ;low 2power consum ption0 引 言 笔者研制的基于H ART 协议的智能阀门定位器在兼容原有模拟信号传输的基础上,增加了与上位机和现场设备的通信功能。
基于HART协议的智能电气阀门定位器解析
本文首先对HART协议以及智能电气阀门定位器进行详细的介绍，然后从硬件、软件两个方面分析基于HART协议进行智能阀门定位器研制分析，事实也证明了这种定位器比传统的阀门定位器性能优良。
标签：HART协议；智能电气阀门；定位器
随着我国工业技术的发展，阀门定位器经历了几次改革，由最初的气动阀门，到机械力平衡式阀门定位器，然后再到现在电气阀门定位器。
同时在我国科学技术的带动下，阀门定位器逐渐向着自动化、数字化的方向发展，与当今全数字化工业生产相适应。
HART协议具有模拟信号与数字信号兼容的特点，因此基于HART协议的电气阀门也比传统的阀门性能更加优良。
1 HART协议与智能阀门定位器概述
1.1 HART协议
所谓的HART协议，就是可寻址远程传感器高速通道开放通信协议，该协议最早出现于美国，用于控制室设备与现场智能仪表之间的通信协议。
该协议中，HART装置具有合适的响应时间以及较低宽带，经过数十年的发展，发达国家的HART技术也已经十分成熟，并广泛应用于工业生产中。
HART协议主要利用FSK频移键控信号，该信号采用标准为Bell202，也就是在4～20毫安的低频模拟信号之上，叠加幅度为0.5毫安的音频信号，实现双向的数字通信，具有1.2Mbit/s数据的传输率。
加上FSK平均信号值一般为0，因此在信号传输过程中不会对系统模拟信号造成影响，确保模拟信号与现实信号的兼容性。
这种通信协议利用半双工通信方式，在模拟信号上实现数字化通信，同时采用统一的描述语言（DDL），通过这种语言对设备的特性进行描述，同时完成对描述语言的等级，并将其编写成描述字典。
但是HART技术采用混合模拟数字信号，给通信芯片的开发增加了难度。
HART才有的供电方式为总线供电，基本上满足安全防爆需求。
1.2 智能阀门定位器
作为调节阀中关键的附件，阀门定位器的性能直接影响调节阀整体的使用性能。
通常来说，阀门定位器运行原理主要是闭环控制，即对调节信号的控制或者是对调节器进行直接调节，同时将执行器反馈的信号与控制信号进行对比，根据两种信号之间的差异性对相关动作进行调节，保证阀门芯位置准确，实现准确定位。
智能阀门定位器的主要组成部分包括：（1）信号调理。
该部分主要负责信号的转换，将阀门位置反馈的信号以及输入信号反馈成为处理器能够接收的信号，该部分电路内容应该根据输入信号采用的通信协议不同进行合理选择。
（2）阀门检测反馈装置。
该部分主要是对阀杆位移进行检测，同时将执行机构检测的信号
进行反馈；（3）微处理器。
该部分将接受到的两个信号，根据事先设置的流量特性，然后将两个信号进行比对，同时进行相应的信号转换，对阀门开度进行检查，保证其与设定值一致。
最后以信号的形式将最终识别结果传输到智能电气装置中；（4）电气转换控制装置。
该部分就是将控制电信号进行转换，转换成为气流开关信号，并将其传输到气动执行机构，从而为执行机构各项动作提供动力。
2 智能电气阀门定位器设计
2.1 智能电气阀门定位器硬件设计
在进行电气阀门定位器硬件设计方面，具体包括以下几个方面的设计：（1）为了确保阀门定位器定位的准确性，一般利用角行程或直行程执行结构；（2）为了保证智能电气阀门定位器实现双向通信问题，主要利用HART协议以及上位监控计算机，用户能够在控制室中实现对现场电气设备的监控，进而对定位器工作方式、报警工作信息等全面了解。
（3）定位器硬件设计过程中，可以通过组态，实现多种功能，具体的功能包括流量特性设置、分程控制、行程范围设定等等。
2.2 智能电气阀门定位器软件设计
智能电气阀门定位器作为一种现场的数字组态设备，能够实现对现场的调试，这种类型的定位器运行模式包括组态、手动以及自动三种模式，并且能够通过功能键实现三种运行方式之间的自由切换。
（1）智能阀门定位器主要运行方式是自动模式，主要是利用自动闭环控制功能，对相关的控制算法进行调用，给压电阀提供驱动力，实现对阀门位置的跟踪控制，这一控制过程发生在设定值与反馈至处理结束后。
（2）组态参数整定如果采用传统的阀门定位器，过程相对复杂，需要经过多次反复调整。
而如果利用智能电气阀门调节器进行组态参数整定，通过微控制器以及微处理器就能够实现对绝大多数参数的识别与判定。
同时，对于智能电气阀门定位器安装以及调试方面，不用过多的设定，就能实现运行参数自动化整定。
首先需要弄清执行机构作用方向；其次是需要将执行结构的行程、零点等进行确定；然后测试泄漏量；再次弄清定位增量的最小量；最后对相关相应动作实施优化。
（3）在振动作用下，定位器阀门不断的进行状态调整，给调节阀门的寿命造成极大的影响，这一问题可以通过死区设置进行解决。
另外，需要对电气阀门的禁闭功能进行智能化设置，有效的消除阀门无法关闭的问题，确保阀门气缸在阀门关闭口没有多余的压力。
具体的算法步骤为，首先通过当前误差值对PWM控制波形占空比进行计算，得出结果后利用误差的正负，对充放气状态进行辨别，同时对相关功能函数进行调整，实现对阀门充放气的直接控制。
3 总结
通过上述分析可知，智能电气阀门性能更加优良，其主要是基于HART数字化通信协议，实现了阀门定位器的智能化、数字化，同时提高了气动执行机构在定位过程中的高精度化。
参考文献：
[1]张之亮，鲜海波.基于HART协议的智能电气阀门定位器研制[J].电工电气，2013，35（23）：124-125.
[2]王华祥，马敏，肖素志.基于HART协议的智能电气阀门定位器[J].制造业自动化，2013，14（02）：99-100.
[3]李倩茹，赖庆峰，王晓明，郑毅.HART协议的智能阀门定位器的设计和实现[J].自动化技术，2013，38（14）：147-148.
[4]高马雄，刘伟.智能电气阀门定位器开发与研制分析[J].自动化程序控制，2011，14（02）：488-489.
作者简介：董学全（1982-），男，山东临清人，本科，工程师，热能动力。
