Flowserve 3200MD - Инструкция (Страница 7)

Руководство пользователя – Цифровой позиционер 3200MD LGENIM0059-03 07/10
7
Если введен в действие режим работы с характеристикой пользователя, то
в этом случае входной сигнал преобразуется по установленной по
умолчанию выходной характеристике или по пользовательской
характеристике, построенной по 21 точке, которые вводит оператор с
помощью ручного устройства управления или ПО персонального
компьютера. Кроме того, при обработке входного сигнала используются
два параметра, определяемых пользователем: программируемые пределы
(Soft Limits) и минимальное положение герметичного отключения (отсечки)
по минимальному положению (MPC) Команда, используемая для
перемещения штока в требуемое положение, формируемая по входному
сигналу с использованием какой-либо характеристики или пределов,
установленных пользователем, называется командой управления.
В Logix 3200IMD применяется двухступенчатый алгоритм
позиционирования штока. Он включает внутренний контур, управляющий
положением золотникового клапана, и внешний контур, управляющий
перемещением штока. Датчик положения штока используется для
измерения его перемещения (см. рис. 1). Команда управления
сравнивается с сигналом по положению штока. При наличии отклонения
алгоритм управления передает сигнал внутреннему контуру для
перемещения золотникового клапана вверх или вниз в зависимости от
отклонения. Внутренний контур быстро изменяет положение золотникового
клапана в соответствии с поступившим сигналом. Давление в приводе
меняется, и шток начинает перемещаться. По мере перемещения
уменьшается разность между командой управления и сигналом по
положению штока. Перемещение продолжается до тех пор, пока эта
разность не будет равна нулю.
Внутренний контур управляет положением золотникового клапана с
помощью
пневмосилового преобразователя. Он состоит из
термокомпенсированного датчика Холла и преобразователя давления с
задающим пьезоклапаном. Последний регулирует давление воздуха под
мембраной привода с помощью заслонки, на которой установлен
пьезоэлемент. Изгиб заслонки определяется напряжением на
пьезоэлементе, формируемом электронными схемами внутреннего
контура. При увеличении этого напряжения заслонка изгибается и
прикрывает сопло, что приводит к увеличению давления под мембраной.
При увеличении или уменьшении давления под мембраной золотниковый
клапан перемещается, соответственно, вверх или вниз. Датчик Холла
формирует сигнал по положению золотникового клапана, который
используется электронными схемами внутреннего контура для
управления.
4.3 Подробное описание работы позиционера
Приведенный ниже пример поможет лучше понять принцип действия
позиционера. Допустим, что позиционер имеет следующую конфигурацию:
• Позиционер работает в режиме использования аналогового
источника входного сигнала.
• Функция «Пользовательская характеристика» отключена (поэтому
используется линейная характеристика).
• Опция «Программируемые пределы» отключена. Минимальное
положение отсечки не установлено.
• Положение клапана соответствует текущему входному сигналу
12 мА, т.е., отклонение равно нулю.
• Калибровка контура: 4 мА = командный сигнал 0%,
20 мА = командный сигнал 100%
• Трубная обвязка привода и конфигурация позиционера
соответствуют виду действия "воздух открывает."
При этих условия сигнал 12 мА соответствует командному сигналу 50%.
Функция «Пользовательская характеристика» отключена, и поэтому
командный входной сигнал передается на выход без изменений и команда
управления равна входному сигналу. Так как отклонение равно нулю, то
шток также находится в положении 50%. При этом золотниковый клапан
будет находиться в среднем положении, при котором давления над и под
мембраной привода будут равны. Это положение обычно называется
нулевым или уравновешенным положением золотникового клапана.
Предположим, что входной сигнал изменился от 12 до 16 мА. Позиционер
определяет, что этот сигнал соответствует положению 75%. При линейной
характеристике команда управления становится равной 75%. Отклонение,
т.е. разность между командой управления и положением штока равна
75% - 50% = +25%, где 50% – текущее положение штока. При появлении
положительного отклонения алгоритм регулирования передает сигнал на
перемещение золотникового клапана вверх относительно текущего
положения. При перемещении золотникового клапана вверх воздух
начинает подаваться в нижнюю камеру привода и выпускается из верхней.
В результате создается разность давления, перемещающая шток к
заданному положению 75%. По мере движения штока отклонение
уменьшается.
Алгоритм регулирования начинает прикрывать
золотниковый клапан.
Этот процесс продолжается пока отклонение не станет равным нулю. В
этот момент золотниковый клапан возвращается в нулевое или
уравновешенное положение. Перемещение штока прекращается. когда он
достигает заданного положения.
До сих пор мы не рассматривали один важный параметр. Параметр,
называемый "смещением внутреннего контура" (см. рис. 2), складывается
с выходным сигналом, формируемым алгоритмом управления. Для того,
чтобы золотниковый клапан оставался в нулевом или уравновешенном
положении, алгоритм управления должен формировать отличный от нуля
сигнал управления золотниковым клапаном. Именно для этого
используется параметр "смещение внутреннего контура." Его значение
равно сигналу, который должен быть передан в схему управления
золотникового клапана для его перемещения в нулевое положение при
нулевом отклонении. Этот параметр важен для правильного управления
клапаном. Его значение автоматически устанавливается и оптимизируется
при калибровке хода.
Рисунок 2. Блок-схема алгоритма позиционирования
4 - 20 мА
(аналоговый
режим)
Командный входной
сигнал (цифровой
режим)
Входной
сигнал
Аналоговый /
цифровой
Линейная характеристика /
Преобразование по выбранной
характеристике / Программные
ограничители хода / Отсечка по
минимальному положению
КОМАНДА
УПРАВЛЕНИЯ
Отклонение
Алгоритм
управления
Интегратор /
Сумматор
Pmax
Pmin
Gmult
Смещение внутреннего
контура управления
Цифровой /
аналоговый
выходной
сигнал в %
Выходной сигнал
внутреннего контура
Внутренний контур
управления
золотниковым
клапаном
Напряжение
пьезоклапана
Датчик
Подвод
воздуха
Привод:
присоединение по
схеме "воздух
открывает"
Датчик
положения
штока