国产新型智能阀门定位器的设计
中国第一款防雷型智能阀门定位器横空出世
参考文献 ：
１ 李
斌， 张
浞 ， 永 华 ． 于 Ｄｅｔｖ Ｅ ｃｌ Ｍａｌｂ的 Ｄ 王 基 ｌａ 、 ｘｅ 和 ｔ ａ ＣＳ
仿 真 系 统 ［］ 化 工 自动 化 及 仪 表 ，０ ５ ３ （） ７ ３ Ｊ． ２ ０ ，２ ６ ：３ — ９ ２ 黄 河 清 ， 金 寿 ． 于 Ｄ Ｓ的 控 制 系 统 仿 真 方 法 ［ ］ 系 统 仿 真 俞 基 Ｃ Ｊ．
定 位 器 ， 正 式 面 向 市 场 发 售 。该 款 阀 门 定 位 器 技 术 领 先 国 内 ， 到 了 国 际 水 平 ， 补 了 国 内 阀 门定 位 器 无 防 雷 功 能 的技 并 达 填
术 空 白 ， 获 得 防 雷 技术 专 利 。 并
万讯 ＭＶ Ｐ防 雷 型 智 能 阀 门定 位 器 是 新 一 代 的智 能 阀 门 定位 器 ， 德 国 、 国企 业 联 合 开 发 ， 用 世 界 最 新 电 气 转 换 技 与 美 采
石 油化 工 自动 化
Ｔ 一 １ ， Ｄ一 ０ 为 了达 到希 望 的控 制 效果 ， ０Ｔ ， 需结 合 过程对 象 ， Ｐ Ｄ 参 数 进 行 相 应 地 调 节 。对 于 对 Ｉ 串级控制 系统 ， 果 在 副 回路参 数 没有 整 定 ， 整 如 或
５ 结束 语
基 于 仿 真 系统 平 台 ， 过 常 规 控 制 的模 拟 操 通 作 ， 果 表 明 ：仿 真 模 型 模 块 、 Ｓ组 态 模 块 及 结 ＤＣ Ｐ ＨＤ接 口模 块 这 三 大 模 块 的 嵌 入 式 功 能 非 常 可
时 间为 ０ 。
随着仿 真 系统 功能 的不 断完 善和 扩展 ， 该研 究
成 果也 将会 在石 油 化 工 企 业综 合 自动 化 基 础 理 论
国产智能阀门定位器技术探析
国产智能阀门定位器技术探析李宝华摘要：中国制造以创新驱动和智能转型推动新一代信息化与工业化深度融合，以网络化、数字化、智能化实现智能制造。
对于流程工业的目标是要建成智能工厂。
控制阀是流程工业过程控制的终端执行元件，只有提升为智能现场设备才能实施信息化整合进入智能工厂，要点是配置和应用智能阀门定位器。
国内智能阀门定位器技术发展起步较晚，但从国家项目攻关，到政府基金支持，产、学、研合作开发，都很好地推动了国内智能阀门定位器技术的研发。
国产智能阀门定位器已进入市场多年，在整体技术上与国外同类产品尚有一定差距。
本文试对国内智能阀门定位器技术进行探析，介绍智能阀门定位器结构模式和组成以及有代表性的国内智能阀门定位器产品。
关键词：国产智能阀门定位器；结构模式；组成；技术探析。
引言中国制造以创新驱动和智能转型推动新一代信息化与工业化深度融合，以网络化、数字化、智能化实现智能制造。
对于流程工业的目标是要建成智能工厂，由集中式控制向分散式增强型控制的基本模式转变，建立一个高度灵活的个性化和数字化的产品与服务的生产模式，其核心技术装备对制造过程各个环节实现信息获取、实时通信和动态交互及决策分析和控制，包含智能传感与控制装备、智能检测与分析装备等。
控制阀是流程工业过程控制的终端执行元件，只有提升为智能现场设备才能实施信息化整合进入智能工厂，要点是配置和应用智能阀门定位器（），通过数字化数据处理、双向通信以及人工智能应用，得以功能强化和具有高可靠性及高可用性。
市场和用户的需求推动着制造厂商的产品研发和技术创新，上世纪九十年代，国外几大知名控制阀厂商相继推出数字阀门控制器（）、数字式阀门定位器以及数字化解决方案，开发和应用智能阀门定位器，重点在定位控制及其扩展控制和诊断功能，产品研发持续至今，不断提升技术性能、集成控制功能和拓展应用广度。
国内存量市场上的智能阀门定位器绝大多数出自国外品牌，如的系列、的系列、的系列、的、（）的、（）的、的，等等。
艾默生 GULDE 3800SA 智能定位器 说明书
GULDE 3800SA 智能定位器智能定位器产品样本2023年9月GULDE 3800SA 智能定位器外形小巧、易于安装且简单易用。
它将 4-20 mA 输入信号转换为气动输出信号，以此驱动控制阀执行机构。
参数设置通过按钮和液晶显示屏 ( LCD ) 界面来进行。
液晶显示屏位于保护罩的里面，因而不会受到环境的影响。
GULDE3800SA 支持中文界面。
GULDE 3800SA 采用二级式定位器设计。
前置放大器提供较高的静态增益以便对输入信号的微小变化产生响应。
气动放大器把足够的压缩空气输送到执行机构，使设备在最小的稳态空气消耗下获得最佳的动态性能。
高性能的无连杆阀位反馈系统避免了阀杆与定位器之间的实际接触。
这样就不会有零件的磨损，因此循环动作寿命达到最大。
由于没有连接杆和连接销，减少了安装零件的数量和安装的复杂程度，反馈部件保留在执行机构推杆上，大大简化了定位器的更换和维修。
该仪表为满足本安和无火花的要求而设计，体积小，性能优良，并具有可升级功能。
GULDE 3800SA 的使用十分简便。
如果是首次安装仪表，用户会发现无连杆的反馈系统安装很容易。
当磁条被安装到阀杆上后，定位器的更换变得很简单，因为阀杆与定位器之间没有物理连接的零件。
GULDE 3800SA 智能定位器的一个基本功能就是为用户提供一个本地用户界面，允许用户对仪表进行组态、校验和整定。
如果安装了 I/O 选项包用户可以校验 4-20 mA 的阀位变送器，并设定限位开关的动作。
运行快速设置程序就可以校验和整定仪表，使其适应特定的执行机构。
本地界面采用了全文本显示，易于操作。
二级式定位器设计提供了一个优良的机械平台，使得阀门能够对微小的输入变化产生响应，实现更加严格的过程控制。
数字式整定计算法使得仪表能够取得最佳的响应，以将阀门快速地动作到所需的位置。
产品特点简单易用性能优越图1 – 3800SA智能阀门定位器GULDE 3800SA 定位器G3800B0CN本地用户界面： GULDE 3800SA 仪表的标准配置有一个液晶显示屏。
基于模糊控制的阀门定位器设计
放 大器 需要￣ ２ １Ｖ电压 ．微控 制 器还需 要 一个２５ ． Ｖ的内
核 电 压 ，而 电磁 阀 则 需 要 ２ Ｖ电 压 。 由于 本 定 位 器 采 ４
用 的是 二线 制低 功耗设 计 ，且 定位 器输 入 的 只是一个
电流 信 号 ，因此 。需要 将 ４ ２ ｍ — ０ Ａ的 电 流变 换 为 所需 要 的电压 。本实 用 新 型 中 ，通过 电流输 人 转化 的２ Ｖ ４ 电压经 过 滤波 电路 后 ，提 供 给两 个Ｄ ／ Ｃ 块 ，分 别 ＣＤ 模
传感 器输 入５ 参考 电压 ．输 出反馈 电压 信 号 。传感 器 Ｖ 相 当于 一个 电位 器 ，通 过 电阻 进行 分 压 ，所 以反 馈 电 压信 号 和 阀门开度 是 线性 的对 应关 系 。 图３ Ａ Ｃ电路 ，其 中ＡＤ 换 芯 片 采用 Ｍｉｒｃ ｉ 为 Ｄ 转 ｃｏｈｐ 公 司 的 １ 位 精 密 Ａ Ｃ芯 片 ＭＣ ３ ０ 。 ＭＣ ３ ０ 通 过 ２ Ｄ Ｐ ２４ Ｐ ２４
时 性 、可 靠 性 要 求 高 、 电 磁 环 境 复 杂 的应 用 场 合 。
Ｃ ６ ２ 核采 用 ５ 指令 流 水 线 机 制 ｆ 加 ２ 预取 １６Ｖ 内 级 外 级
具有 自校准 自适应 自诊 断功 能和免 维护运 行等 特点 。
指 令 流水 线） 。该 机 制使 得 Ｘ １ ４ Ｍ执 行 绝 大 多数 指 Ｃ６Ｃ 令平 均 只需 一个 Ｃ Ｕ 钟周 期 ，大 大提 高 了微 控 制器 Ｐ时
用模 拟信 号和力 平 衡原 理生 产 的 ，随着生 产过 程控 制 的不 断发 展 ．及 对 控制性 能 的要求 越 来越 高 ，传 统 的 定位 器 已难 以满 足 工业 控制 的需要 。为此 智 能型 阀 门 定位 器 应运 而 生 它采 用 微处 理 器 技术 和功 能 模块 ，
DY2000智能阀门定位器
控制信号：（1～5）V
9出
6
反馈信号：（4～20）mA输入
8
反馈信号：（1～5）V输入
9
用户特殊要求的分度号
缺省为无5VDC/24VDC馈电电源输出＊
P
5VDC/24VDC馈电电源输出＊
缺省为不带串行通讯接口
2
RS232串行通讯接口
4
RS485串行通讯接口（带隔离）
1
宽×高×深：(160×80×115) mm
2
(80×160×115) mm
6
(96×48×112) mm
8
(48×96×112) mm
9
(96×96×112) mm
X
阀门定位器
GX
阀门定位器+双光柱＊
0
不带阀位变送输出
6
带阀位变送输出：（4～20）mA
8
带阀位变送输出：（1～5）V
6
控制信号：（4～20）mA
DY2000智能阀门定位器
一、主要特点
1. 本系列产品与电动执行器配套可以对各种阀门或装置进行自动定位操作。功能相当于数字式伺服放大器+手操器。
2. 显示控制信号阀位反馈信号。
3.可根据执行器的行程时间进行虚拟控制。
二、DY2000智能阀门定位器系列型谱
型谱
说明
DY
大延牌智能型仪表
2
SMT+开关电源(AC：85V～265V,50/60Hz)
M
Modbus协议
＊双光柱的仪表仅有两种外型尺寸：(160×80×115)mm、(80×160×115)mm
＊反馈信号是反馈电阻时，需带5VDC输出，提供给二线制变送器供电的需带24VDC馈电输出。5VDC和
智能阀门定位器（远程型）-azbilcorporationazbil
产品技术规格若有变更，恕不另行通知。
1SVP3000 Alphaplus AVP200/AVP201型是电-气动智能阀门定位器开度传感器与定位器本体分离，开度传感器和定位器之间用专用电缆进行连接。
只需将开度传感器安装在阀体上，可极大地方便定位器的维护并可提高抗震特性。
AVP201型可传送4-20 mA 信号的阀门开度变送功能。
抗震性：NMdI=OMMMeò提高后的抗震能力达到传统电-气动定位器的5倍多。
适合处于强烈震动环境中的阀门，而在这样的环境中以前只能使用气动定位器。
使用方便•自动设定自动设定功能是一种全自动配置程序，可指定执行机构和调整阀门的零点和量程。
您可使用外部开关方便地打开该程序，因此即使在危险地区也可迅速安全地执行阀门调整。
高可靠性•阀座密封如果输入信号低于预先设定的值，阀座密封功能将完全关闭阀门。
这样就增强了阀门的完全关闭能力。
•自诊断自诊断功能可随时检查定位器的状态并在发生故障时发出警报。
概 述特 点单一型号适用于多种规格您可在不更换任何部件的情况下更改SVP Alphaplus 的设定。
对单一型号进行设定修改即可适合各型号规格的调节阀。
•输入范围：可设定为任何量程值以进行分程。
•流量特性：线性、等百分比、快开或自定义特性•执行机构类型：双作用或单作用型执行机构（需要选购的双作用放大器）开度变送AVP201型可根据阀门开度按比例传送4-20 mA 的信号。
可在控制室监控阀门开度。
中国=oçep本仪表用于石油和燃气、石化、化工、纸浆和造纸、食品和饮料、机械、钢铁/金属和采矿以及汽车行业，因此不属于中国 RoHS 法律管制范围。
如果本仪表在半导体制造设备中使用，要求在本仪表上加贴 China RoHS （中国 RoHS ）标签并提供相关文件。
如果需要上述文件，请联系阿自倍尔代表。
psmPMMM=^äéÜ~éäìë智能阀门定位器（远程型）^smOMML^smOMN型3版：2014年1月参考英文：SS2-AVP200-0100-7版SS4-AVP200-0100 (3版)阿自倍尔公司2适用的执行机构单作用和双作用型执行机构直行程和角型行程执行机构认 证qffp 隔爆认证本体：Ex d IIC T6认证No. TC17094开度传感器：Ex d IIC T6认证No.C18270控制信号输入4-20 mA DC （可设定为任何需要的量程，分程最小范围4 mA DC ），最小工作电流：3.85 mA对于AVP201型，当信号输入小于3.85 mA ，将无输出电流。
风门挡板型电-气阀门定位器的智能化设计
沈 阳 大 陆 自动 化技 术有 限 责任 公 司 （ 阳 １０３ ）葛 赭 沈 １１６
摘 要 ： 文介 绍 了一种 由 ４ ２ｍＡ 电流控 制 的 风 门档板 型 电一气 阀 门定 位 器 的智 能化 设 计 。详 细叙 述 了 本 －０
风 门档板型定位器原理、 硬件 电路设计及软件编程 。说明 了４ ２ｍＡ电流采集 电路设计及计算 、 门挡板控 －０ 风 制、 软件控制算法等 。
的距离 ，使 之与反 向作用 的 弹片产生力矩平 衡 。挡
板 的偏 移 经 气 动 放 大 器 转 换 为 压 力 信 号 引入 到 气 动 执 行 机 构 以控 制 阀 门开 度 。 经 计 算 可 知 ，流 经 线 圈 的 电流 与 进 入 阀 内 气 室 的 气 压 成 正 比 ， 与 阀 位 成 即
２硬 件设计概 述
２１ 硬件 框 图 （ 图 １ ． 见 ）
中 ｛鬟 敦 ２ ６ 第 期 阑 衣 ｛表 ０ 年 ４ ０
５９
维普资讯
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输 出 电压 正 比于 电阻 Ｒ 两端 电压 ， 果 忽 略通 过 电阻 。 如
ｈ ｒ ｔ ｄａ ｈ ｔ ｒ ｎｒ ｉ ｍｅ ｃ ｔ． ｔｅ ａ ｗｉ ｒ ｇ ｔ ｄｓｆ ａｅ ｏ ｔ ｌ ｒｈ ｔ ｃ ｂ ｈ ｕ ａ ｏ ｗ ｃ ｏ ａｔ ｎ ｉｅ
智能型电气阀门定位器
智能型电气阀门定位器通过与常规定位器的比较 ,介绍了SIPART PS智能定位器的原理、性能、特点及其应用。
关键词：原理功能调校l引言随着计算机技术迅速发展，国外推出带微处理器的智能仪表，使差压变送器、压力变送器等现场变送器发生了极大变化。
智能化仪表使用方便，精度高且可靠性高，现也有了智能化执行器。
由于执行器发生故障时．对生产过程影响非常大，而且冗余化也很困难。
因此，国外公司如德国西门子公司开发了智能化电气阀门定位器，这样为执行器的智能化打下了基础。
德国西门子公司生产的智能化电气阀门定位器在控制精度、耐环境性、投运、维护及操作费用等方面都优于常规定位器，采用该产品可优化资源利用，减少能耗，节约资金。
下面以德国西门子公司SIPART PS产品为例，介绍智能化阀门定位器。
2常规定位器的问题常规定位器是采用机械式力平衡原理，即喷咀一档板技术，如图1所示。
该产品已使用多年，但存在以下几个问题。
a. 因采用机械力平衡式原理工作，可动件较多，容易受温度波动的影响。
b．耐环境性差。
采用机械力平衡原理的定位器易受外界振动影响，外界振动传到力平衡机构，有时会使定位器难以工作。
c．装好的调节阀由于尺寸、衬垫摩擦等是多变的，若将各种调节阀也做相应改变，达到最佳控制状态，难以实现。
d．喷咀本身是一个潜在故障源，易被灰尘或污物颗粒堵住，使定位器不能正常工作。
e．能耗大。
常规定位器由喷咀连续供给压缩空气，在执行器处于稳定状态也要供给压缩空气，工厂使用执行器较多，能耗较大。
f．常规定位器手动调整时不用专用设备(如减压阀)，不中断控制回路是不可能的。
g．常规定位器零点和行程的调整分别用手动调整，须反复调整，很费时间。
3智能定位器操作原理德国西门子公司SIPART、PS新型智能定位器由微控制器( cPU )、A／D、D ／A转换器、电磁阀和压电控制阀即双气动系统等部分组成。
智能电气阀门定位器的操作原理完全不同于过去的喷咀档板式定位器，给定值和．实际值的比较纯是电动信号，不再是力的平衡。
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Ｏ 引言
目前 ， 在对安全 防爆具有较高要求 的工控领域 中 ， 智能型 阀门定位器 的应用越来越广泛 。按照工作原理 及实现方式的不 同 ， 主流智能 型 阀门定位器 大 体上分 为喷嘴挡板机 电式智 能阀 门定 位器 、 电开关式 智能 压
阀门定位器和压电 比例 式智 能阀 门定位器 ３大 类型 。
ｔｏ ｅ ｈ ｌｇｅ ｎ ｌｄｎ ｄ ｐａｉｎ，ｔｅ ａ ｃ ｒ ｃ ｎ ｎｉｉ ｔｒｅ ｅ ｃ ａ ａ ｉｉ ｆｔｅｐｏ ｉｏ ｅ ｒ ｒ ａｌ ｎ ａ ｃ ｄ．Ｔｈｓｐｏ ｕ ｔｆａｕｒｓ ｒｌｔｃ ｎｏｏ ｉｓｉｃｕ ｉｇ ａ ａ ｔｔｏ ｈ ｃ ｕ ａ ｙ ａ ｄ ａ ｔ ｎｅ ｒ ｎ ｅ ｃ ｐ ｂｌｔ ｏ ｓｔ ｎ ｒａｅ ｇｅ ｔ ｅ ｈ ｎ ｅ — ｆ ｙ ｈ ｉ ｙ ｉ ｒｄ ｃ ｅ ｔ ｅ ｌｗ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔｏ ｏ ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ。ｈｇ ｅ ｅ ｆｉｔｇａｉｎ－ａ ｅｉｂｅ ｏ ｅａｉｎ，ｉ ｐ ｏ ｔｓｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆｄ ｍｅ ｔｃ ｅｅ ｔｏ ｉ ｎｅｌｇ ｎ ａｖ ｉｈ ｌｖ ｌｏ ｎｅ ｒ ｔ ｏ ｎｄ ｒｌａ ｌ ｐ ｒ ｔｏ ｔ ｒｍｏｅ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｏ ｓｉ ｌｃｒ ｎｃ ｉｔｌｉｅ ｔｖ ｌｅ
以压电开关 式智 能阀定 位器较为流行 。
位 移传 感器 、 反馈 连杆
源
动调节阀
＼ 压电阀
北京京仪集 团研 制 的全 电子 式智 能 阀门定位 器 ， 采用 比例式压 电阀作 为 ，Ｐ转换 和气 动放 大部件 ， ／ 硬
件 电路设计 突出超低 功耗理 念 ， 体布局 采用 优化设 整
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可靠性
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来 自上位 机的 ４～ ０ｍ 或 其他 制式信 号 ） ２ Ａ（ 电流
国产新型智 能阀门定位器 的设计
蔡
明， 等
国产 新型智能 阀 门定位器 的设计
Ｄｅ ｉ ｎ ｏ ｗ ｙ ｅ ｏ ｓ ｇ ｆ Ｎｅ Ｔ ｐ ｆ Ｄｏｍ ｅ ｔ ｓ ｉ Ｓｍ ａ ｔＶａｖ ｏ ｉ ｏ ｅ ｃ ｌｅ Ｐ ｓｔ ｎ ｒ ｒ ｉ
罄 明
亏
幸 乒
１０ ２ ） ０ ０ ２
（ 京京仪 集 团有 限责任公 司， 北 北京
摘 要 ：智能型阀 门定位器 已经成为现代过程控制系统的关 键设备之一。为了进一 步提高定位 器的控制性能 ， 研制了一款新 型全电子式智 能 阀门定位器 ， 介绍 了该款定位器的主要组成部分和关键核心技术 。此定 位器采 用比例式压 电阀作为气动放大 与驱 动部件 ， 利用 自适 应等多
图 ｌ 智 能 阀 门 定位 器 结 构 图
Ｆ ｇ １ Ｓｒ ｃｕ ｅ ｏ ｅ ｓ ｒ ｖ ｌｅ ｐ ｓｔ ｎ ｒ ｉ ． ｔｕ ｔｒ ｆｔ ｍａｔ ａｖ ｏ ｉ ｏ ｅ ｈ ｉ
计 ， 低 了硬 件 电 路 的 电 流 总 消 耗 。试 验 证 明 ， 降 在
４ｍ 低电流供 电且 出现 １％波动 的情况下 ， Ａ ０ 硬件 电路
转换 （ 压电 阀） 人机交互 （ Ｃ 、 Ｌ Ｄ显示 与按键 ） 和报警 输
出等几部分组成
。整个系统结构如图 １ 所示 。
显示 部分 一 出与 报警 输
御 ／与 电 ３源 Ｖ 前 端
—
’ ｆ －
输 出与 驱动
Ｂ
上述产 品在工程应用 和市 场竞争 中各具 特色 。其 中，
ｐ ｓｔ ｎ ｒ． ｏ ｉｉ ｅ ｓ ｏ
Ｋ ｅ ｗｏ ｄｓ Ｓ ｒ ａｖ ｏ ｉ ｏ ｒ Ｐｉｚ ｅｅ ｔｉ ａｖ Ｉｔｌｉｅ ｔｃ ｎ ｒｌ Ｌ ｗ ｏ ｒｃ ｎ ｕ ｔｏ Ｒｅｉｂｉｔ ｙ ｒ ： ｍａ ｔｖ ｌｅ ｐ ｓｔ ｎｅ ｉ ｅ ｏ ｌｃｒｃ ｖ ｌｅ ｎ ｅｌ ｎ ｏ ｔｏ ｏ ｐ ｗｅ ｏ ｓ ｍｐ ｉｎ ｇ ｌａ ｌｙ ｉ
种智能控制技术 ， 提高了智能阀 门定位器的定位精度和抗干扰性能。该定位器具有 功耗低 、 集成 度高和运行可 靠性好等优点 ， 推动 了国产 电
子 式 智 能 阀 门定 位 器 产 业 的 发 展 。
关 键词 ：智能 阀 门定位器
中图分 类号 ：Ｔ ３ ．２ Ｈ１８ ５
压 电阀
智 能控 制 超功 耗