Регулирующий клапан — это оборудование или система, регулирующая производительность по воздуху, воде, пару или другой жидкости. Основная функция регулирующего клапана – модулирование газа или жидкости, клапан может быть открыт или закрыт, или открыт в любом положении хода.
Мы знаем, что обычные регулирующие клапаны можно разделить на два типа: пневматические и электрические регулирующие клапаны, для разных типов срабатывания контроллер также различен. Поскольку регулирующий клапан не может открываться или закрываться сам по себе, поэтому нам нужен контроллер для отправки сигнала на привод клапана, позиционер клапана или пилот для управления клапан открытие.
1. Пневматические регулирующие клапаны
с пневматическим приводом регулирующие клапаны используйте пневматический пилот в качестве контроллера, а механический позиционер клапана или цифровой/интеллектуальный позиционер получает сигнал от контроллера.
2. электрический регулирующие клапаны
В регулирующих клапанах с электрическим приводом в качестве контроллера используется эклектичный пилот, это может быть программируемый логический контроллер или удаленный терминальный блок.
Как работает контроллер клапана давления?
Важно отметить, что не всем системам управления необходим контроллер. Например, двухпозиционный клапан и привод могут управляться непосредственно от термостата. С помощью средств контроля верхнего предела можно закрыть клапаны или отключить подачу топлива.
Поэтому контроллер необходим, когда требования к приложениям управления становятся более сложными. Контроллер получает сигнал обратной связи от обработки, сравнивает его с переменным параметром и требуемыми данными, а затем решает отправить сигнал для управления действием клапана.
Пневматические контроллеры были популярными контроллерами десять лет назад, но теперь их использование обычно относится к ситуациям в опасных зонах, где риск электрического или электронного взрыва исключен при использовании пневматического контроллера, поэтому использование пневматического контроллера не только безопасно. контроллер, но он стоит дешевле, чем большинство популярных электронных цифровых или микропроцессорных контроллеров, доступных сегодня.
Функции, выполняемые контроллером, могут быть очень сложными, и объяснение того, как они работают, выходит за рамки данной публикации. Существует ряд основных вариаций, которые необходимо учитывать, мы просто перечисляем основные вариации для справки.
1. Контроллер клапана давления для одноконтурного
Одноконтурный контроллер используется для управления одним клапаном/приводом от одного датчика.
Одноконтурный контроллер способен выполнять функции линейного изменения и задержки. Он может иметь типичный шаблон из нескольких последовательностей, подобный тому, который показан как удар. На этом рисунке в течение определенного периода времени выполнялись функции линейного изменения (изменение температуры) и выдержки (поддержание температуры).
Типичная многопоследовательная схема линейного изменения и задержки
2. Контроллер регулирующего клапана для многоконтурного режима
Многоконтурный контроллер имеет возможность управлять более чем одним клапаном/приводом от более чем одного датчика.
3. Одиночный сигнал
Одиночный сигнал означает, что контроллер принимает только один сигнал от датчика и отправляет его на привод.
4. Мультисигнал
Мультисигнал означает, что контроллер может получать несколько сигналов от датчика и отправлять их на привод.
5. В реальном времени
Режим реального времени может включать в себя таймер для переключения в заранее определенное, предварительно установленное время.
6. Прошедшее время
Истекшее время означает, что до или после включения или выключения других элементов установки оно может переключиться в заранее установленное время.
7. Датчики и преобразователи
В системах управления требуется широкий спектр датчиков и преобразователей для контроля давления, температуры, уровня жидкости или других физических характеристик. Датчики являются очень важной частью системы управления, с помощью которой фиксируются изменения контролируемой переменной.
Небольшие изменения сопротивления, излучаемые датчиком в ответ на изменение температуры, могут быть преобразованы в напряжение или ток для дальнейшей передачи на контроллер. То есть сигнал от датчика может быть настолько мал, что его можно регулировать и усиливать локально за счет изменения температуры, что вызывает изменение напряжения или, возможно, изменение сопротивления для эффективного считывания.
Из-за сопротивления проводки и воздействия электрических помех в процессе передачи могут возникнуть некоторые отклонения.
8. Датчики жидкостной и газонаполненной системы или системы давления.
Датчики заполненной системы используются с пневматическими контроллерами. Термин «Программируемый логический контроллер (ПЛК)» часто используется в литературе по управлению. В ходе процесса контроллер должен инициировать последовательность действий, например, включение или выключение клапанов или насосов. В некоторых условиях вся последовательность действий рассчитана по времени, но часто различные этапы могут быть инициированы достижением и поддержанием определенного состояния в течение определенного периода времени. Например, Сосуд наполнен или достигнута определенная температура. Процессом можно управлять с помощью ПЛК, который использует стандартный интерфейс для исполнительных механизмов и датчиков.
Контроллер мельничного цеха — это еще один сложный тип контроллера. Как правило, его можно использовать для управления насосом, регулирующим клапаном отопления, котлом или другим оборудованием.
В последние годы в качестве наполняющей среды использовалась ртуть, но из-за проблем со здоровьем и безопасностью теперь в заполненной сенсорной системе используется инертный газ, такой как газообразный азот. Когда температура повышается, заполненная жидкость расширяется и заставляет трубку Бурдона раскручиваться; когда температура снижается, заполненная жидкость сжимается, и трубка Бурдона скручивается более туго. Это движение катушки используется для управления рычагами внутри пневматического контроллера, позволяя ему выполнять свою задачу. В версии с датчиком давления обычно используется просто трубка давления, соединенная с трубкой Бурдона.
9. RTD (датчики температуры сопротивления)
RTD играют роль электрических преобразователей, которые преобразуют изменения температуры в изменения электрического сопротивления. При изменении температуры изменяется и электрическое сопротивление некоторых металлов. На следующем рисунке показана взаимосвязь между сопротивлением и температурой датчика Pt100. (Никель, платина и медь — это металлы, отвечающие требованиям к термометрам сопротивления.)
Изменение сопротивления от 0C до 100C определяется датчиком температуры сопротивления. Платиновые термометры сопротивления чаще всего используются в типичных приложениях. Датчики Pt 100 имеют сопротивление 100 Ом при 0°C и высокую точность в диапазоне 0–100°C, при этом их можно использовать в диапазоне температур от -200°C до +800°C. Согласно диаграмме сопротивления и температуры, сопротивление увеличивается практически линейно с температурой, Pt100 имеет относительно небольшое изменение сопротивления, которое необходимо тщательно измерять. Сопротивление соединительного кабеля должно быть надлежащим образом компенсировано.
10. Термисторы
В термисторах используется полупроводниковый материал, сопротивление которого сильно меняется с увеличением температуры, но является нелинейным. Сопротивление уменьшается с увеличением температуры (термистор с отрицательным коэффициентом NTC).
Термисторы PTC с положительным коэффициентом могут быть изготовлены, если сопротивление увеличивается с ростом температуры, но их кривая отклика делает их непригодными для определения температуры.
Термисторы менее сложны и менее дороги, чем РДТ, но они не обладают такой же точностью и повторяемостью. Сопротивление соединительного кабеля не имеет значения из-за его высокого сопротивления.
Термисторы не обладают такой же высокой точностью и повторяемостью, как термометры сопротивления, но они менее сложны и менее дороги. Их высокое сопротивление означает, что сопротивление соединительного кабеля менее важно.
11. Термопары
Мы все знаем, что для изготовления термопар можно использовать любую пару разных металлов, но наиболее распространенными стандартными типами являются J-тип, K-тип, T-тип и другие. Из них наиболее широко используемой термопарой общего назначения является тип К.
Разнородные металлы, используемые в термопарах типа K, представляют собой хром (90 % никеля, 10 % хрома) и алюминий (94 % никеля, 3 % марганца, 2 % алюминия и 1 % кремния) и могут использоваться в диапазоне от 0°C до 1260°С. По материалу удлинительных хвостовиков можно изготовить из того же материала, что и сам провод термопары, также
Это также может быть компенсационный кабель из меди и медно-никелевого сплава. Важно отметить, что оба удлинителя должны быть из одного и того же материала.
Существует большое разнообразие размеров и форм термопар. В широком диапазоне температур они доступны по цене, надежны и достаточно точны. Однако температура эталонного спая должна поддерживаться на постоянном уровне, в противном случае отклонение придется компенсировать. Низкие напряжения перехода означают, что необходимо использовать специальные экранированные кабели и выполнять тщательную установку, чтобы предотвратить искажение сигнала электрическими помехами или «шумами».
12. Цифровая адресация
Цифровая адресация позволяет контроллеру отправлять сообщения по набору проводов, к которым подключено несколько приемников, но при необходимости он может связываться только с одним из них. Это достигается путем назначения адреса каждому приемнику, который контроллер должен сначала передать в эфир.
В системе управления используется общая цифровая адресация: HART, PROFIBUS Fieldbus(PF) и Foundation™ Fieldbus(FF).
Что такое протокол связи HART?
Протокол связи HART, который расшифровывается как Highway Addressable Remote Transducer, представляет собой стандарт, первоначально разработанный как протокол связи для управления полевыми устройствами, работающими с управляющим сигналом 4–20 мА. HART® — это отраслевой стандарт для определения протоколов связи между системами управления и интеллектуальными полевыми устройствами. Наиболее широко используемый протокол цифровой связи в перерабатывающих отраслях ХАРТ®. Вот несколько причин:
- Все основные поставщики полевых приборов поддерживают протокол связи HART®.
- Сигналам 4–20 мА разрешено сосуществовать с цифровой связью в существующих 2-проводных контурах, чтобы сохранить существующие стратегии управления.
- Он совместим с аналоговыми устройствами.
- Протокол связи HART® предоставляет некоторую ценную информацию для установки и обслуживания, такую как информация о продукте, данные диапазона и диапазона, измеренные значения, идентификаторы тегов и диагностика.
- Использование многоточечных сетей может обеспечить экономию кабелей.
- Улучшенное управление и использование сетей интеллектуальных приборов сокращают эксплуатационные расходы.
Что такое Полевая шина PROFIBUS(PF) протокол связи?
Поскольку PROFIBUS® является открытым стандартом полевой шины, он не зависит от производителя и поэтому имеет широкий спектр применений в производстве и автоматизации процессов. Для связи между устройствами разных производителей может потребоваться какая-либо специальная настройка интерфейса.
PROFIBUS® подходит как для высокоскоростных, критичных ко времени приложений, так и для сложных коммуникационных задач. Он поддерживает функционально градуированные протоколы связи DP и FMS. в зависимости от приложения могут использоваться такие технологии передачи, как RS-485, IEC 1158-2 или оптоволокно.
PROFIBUS® определяет технические характеристики последовательной системы Fieldbus®, с помощью которой распределенные цифровые программируемые контроллеры могут быть объединены в сеть от полевого уровня до уровня устройства. PROFIBUS® является системой с несколькими ведущими устройствами и, таким образом, позволяет нескольким системам автоматизации, проектирования или визуализации работать совместно со своими периферийными устройствами, распределенными по одной шине.
Что такое протокол связи Foundation™ Fieldbus(FF)?
Протокол связи Foundation™ Fieldbus представляет собой полностью цифровую последовательную двунаправленную систему связи, которая служит локальной сетью (LAN) для контрольно-измерительных приборов и средств управления предприятием. Среда Fieldbus® — это группа цифровых сетей базового уровня в иерархии сети предприятия. Foundation™ Fieldbus используется как для приложений автоматизации процессов, так и для производства, и имеет встроенную возможность распределения приложений управления по сети.
13. Interoperability
Foundation™ Fieldbus обеспечивает функциональную совместимость: устройство Fieldbus® можно заменить аналогичными устройствами с дополнительными функциями от разных производителей в одной и той же сети Fieldbus®, сохраняя при этом заданную работу. Это позволяет пользователям «комбинировать» полевые устройства и хост-системы от разных поставщиков. Отдельные устройства Fieldbus® также могут обмениваться данными и получать многомерные данные и передавать их напрямую друг другу через общую шину Fieldbus®, что позволяет добавлять новые устройства к Fieldbus® без прерывания обслуживания.
