介紹了調(diào)節(jié)閥各種誤差的測量方法，論述了一種以上位機、下位機及輸入輸出接口為架構(gòu)的測試裝置的設(shè)計，提供了調(diào)節(jié)閥出廠試驗時對各種誤差的測量及在線校驗裝置。

1、概述

　　調(diào)節(jié)閥(控制閥) 一般由執(zhí)行機構(gòu)和閥門組成，是工業(yè)自動化過程控制領(lǐng)域中通過接受調(diào)節(jié)控制單元輸出的控制信號，借助動力操作去改變介質(zhì)流量、壓力和液位等工藝參數(shù)的最終控制元件。調(diào)節(jié)閥根據(jù)調(diào)節(jié)部位信號，自動控制閥門的開度，從而達到介質(zhì)流量、壓力和液位的調(diào)節(jié)。本文依據(jù)GBT 4213-2008 要求，設(shè)計了一種測量調(diào)節(jié)閥各類誤差的測試裝置，以滿足出廠檢驗的需要。

2、測試要求

　　2.1、基本誤差

　　將規(guī)定的輸入信號平穩(wěn)的按增大或減小方向輸入執(zhí)行機構(gòu)氣室(定位器) ，測量個點所對應(yīng)的行程值，并按式(1) 計算實際“信號- 行程”關(guān)系與理論關(guān)系之間的各點誤差，其最大值即為基本誤差。

　　除非另有規(guī)定，試驗點應(yīng)至少包括信號范圍的0、25%、50%、75%和100%五個點。測量儀表基本誤差限應(yīng)不超過被試調(diào)節(jié)閥基本誤差限的1/4。

　　2.2、回差

　　回差的試驗程序與基本誤差相同，在同一輸入信號上所測得的正反行程的最大差值的絕對值即為回差。

　　2.3、死區(qū)

　　(1) 緩慢改變( 增大或減小) 輸入信號，直到觀察出一個可察覺的行程變化，記下這時的輸入信號值。

　　(2) 按相反方向緩慢改變( 減小或增大) 輸入信號，直到觀察出一個可察覺的行程變化，記下這時的輸入信號值。

　　(3) 上述(1) 、(2) 兩項輸入信號之差的絕對值即為死區(qū)，死區(qū)應(yīng)在輸入信號量程的25%、50% 和75%三點上進行試驗。

　　2.4、始終點偏差

　　將輸入信號上、下限值分別加入氣動執(zhí)行機構(gòu)氣室( 或定位器) ，測取相應(yīng)的行程值，按式( 1) 計算始終點偏差。

　　2.5、額定行程偏差

　　將輸入信號加入氣動執(zhí)行機構(gòu)氣室( 或定位器) ，使閥桿走完全程，按式( 1) 計算額定行程偏差。

3、系統(tǒng)設(shè)計

　　測試裝置需要輸出使調(diào)節(jié)閥動作的控制信號，接收各種測量傳感器反饋的測量信號。目前儀表大多采用DDZ -Ⅲ標準電信號，即4 ～20mA DC 的電流信號和1 ～5V DC 的電壓信號，少數(shù)儀表仍保留DDZ -Ⅱ標準0 ～10V DC 的電壓信號，因此測試裝置具備這三種電信號的輸入輸出。在測試調(diào)節(jié)閥信號與行程的同時，還具備數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲、報表輸出及在線校驗的功能。整個測試裝置由上位機、下位機與信號接口組成(圖1) 。

圖1 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

　　3.1、上位機

　　上位機是可以直接發(fā)出操控命令的計算機，屏幕上顯示各種信號變化與控制命令的開關(guān)和輸入框等。上位機發(fā)出的命令首先給下位機，下位機再根據(jù)此命令解釋成相應(yīng)時序信號直接控制相應(yīng)設(shè)備。下位機不時讀取設(shè)備狀態(tài)數(shù)據(jù)(一般為模擬量) ，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給上位機。

　　測試裝置中，上位機采用一臺平板電腦，安裝PLC 編程軟件與測試系統(tǒng)軟件，實現(xiàn)PLC 組態(tài)、人機界面、數(shù)據(jù)處理、數(shù)據(jù)存儲及報表輸出的功能。用戶在測試系統(tǒng)軟件中輸入調(diào)節(jié)閥開度，下位機再根據(jù)此開度轉(zhuǎn)換成電信號輸出，控制被測閥。同時下位機不斷讀取傳感器的測量信號，轉(zhuǎn)換成數(shù)字信號反饋給電腦，并將測量數(shù)據(jù)反映在軟件界面供用戶查看。

　　3.2、下位機

　　下位機是直接控制設(shè)備獲取設(shè)備狀況的計算機，在測試裝置中主要實現(xiàn)信號輸出和信號采集功能。

　　下位機具備了4 ～20mA DC 電流信號、1 ～5VDC 電壓信號及0 ～10V DC 電壓信號的發(fā)生和測量功能。調(diào)節(jié)信號由信號發(fā)生器產(chǎn)生，測量信號由數(shù)據(jù)采集器接收。采集信號由PLC 完成。

　　PLC 的中央控制單元通過總線方式與上位機建立通訊，實現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸功能。在上位機安裝PLC的編程軟件，真空技術(shù)網(wǎng)（http://www.mp99x.cn/）認為除了維護系統(tǒng)常用的程序，更改接口配置、升級程序、在線校驗等操作，都可以通過上位機方便快捷的實現(xiàn)。

　　3.3、輸入輸出接口

　　輸入輸出接口是測試裝置與被測閥電氣連接的接口，在測試裝置中采用電連接器設(shè)計。電連接器一般由插頭和插座組成，將插頭稱為自由端連接器，插座稱為固定連接器。通過插頭和插座的插合和分離實現(xiàn)電路的連接和斷開。測試裝置選擇卡扣式電連接器作為電氣信號接口。在柜體上安裝電連接器固定端，自由端采用焊接形式配備屏蔽電纜，供被測閥與傳感器接線。

4、結(jié)語

　　調(diào)節(jié)閥動作誤差測試裝置對于標準中提出的各項誤差都能快速有效的進行測量。經(jīng)過實踐驗證，具有精度高、重復(fù)性好、信號種類全、接線快捷、維護方便、可移動的特點，能很好的滿足調(diào)節(jié)閥出廠檢驗以及在線檢測的要求。

　　參考文獻

　　[1] 黃健. 閥門流量流阻試驗裝置數(shù)據(jù)監(jiān)控系統(tǒng)研制[J]. 流體機械，2010，7: 27 - 31.

　　[2] GBT 4213 - 2008. 氣動調(diào)節(jié)閥[S].

　　[3] 工業(yè)自動化儀表與系統(tǒng)手冊[M]. 北京: 中國電力出版社，2008.

　　[4] 徐科軍. 傳感器與檢測技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2008.

　　[5] 祝常紅. 數(shù)據(jù)采集與處理技術(shù)[M]. 北京: 電子工業(yè)出版社，2008.

　　[6] 紹裕森. 過程控制系統(tǒng)及儀表[M]. 北京: 機械工業(yè)出版社，1999.