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基于计算机控制的电动阀门开度显示方法

调节阀电动调节阀广泛应用于工业生产工艺管道上,用来进行各种工艺介质的切断与隔离。传统的电动闸阀、蝶阀和盲板阀等大都在现场的控制箱上操作,也有的在控制室的操作台上操作。电动阀门的指示信号通常有打开、关闭、打开到位、关闭到位、开过力矩、关过力矩和热保护等开关量信号。与电动调节阀门不同,一般的电动阀门不设置开度位置反馈信号,仅有少量的电动阀门带开度位置反馈装置。

1 问题提出

随着计算机控制系统的广泛应用,大量的电动阀门要求在中央控制室的HMI上也能够远程控制,这样,没有阀门位置指示就显得非常不方便,尤其是一些大口径的阀门,其全行程时间长达几十秒至几分钟,不能确切知道阀门开到了什么位置,而去等待几分钟,直至到位信号出现。由于没有阀门开度位置指示,也就不能把阀门准确地开到中间某个位置。加装阀门位置反馈装置可以解决这一问题,但这将增加阀门的造价,并且在控制系统中必须增加相应的阀门开度采集I/O成本。

本文介绍一种在不增加任何成本的情况下,应用在计算机控制系统下位控制器中编制程序的方法,模拟实现电动阀门的开度显示,借助这一技术,操作人员能直观地实时知道阀门的开度,并可将阀门控制到任意位置。

2 解决方法

电动阀门在通常情况下其全行程时间是相对固定的,其运行速度是均匀的,并且动作可靠。基于此,可以根据阀门动作的时间和其全行程时间之比计算出阀门的位置。

具体方法是在控制器中编制阀门控制程序,设置该段程序的扫描周期为固定,并在系统允许的情况下尽量短,比如011s,较短的周期可以增加计算的精度。程序中设置一计数器,该计数器在阀门的开返回信号为真时,每运算周期加1。在阀门的关返回信号为真时,每运算周期减1。在阀门关闭到位信号为真时计数器清零。在判断阀门由关闭到位一次直接打开到位时,记录下计数器的计数值,此数值就是该阀门的全行程计数,作为基数,计数器的实时值除以基数,就是阀门开度百分数,在阀门打开到位信号为真时将计数器置为记录下的全行程计数基数。在上位计算机画面显示阀门开、关、到位信号的同时显示计算得到的阀门开度。

此方法虽然是用时间度量阀门开度,但并不需要事先测量阀门全行程时间,而是在程序中自动测量基数。所以,无需为开度显示专门调试,只需在程序下装后,或更换阀门后,将阀门从关到位到开到位操作一次后,即可正常工作,非常方便。

针对不同的控制系统编制相应的自定义功能块,调试完成后,即可直接调用。即使有千百套阀门,也只需编制调试一次程序,其余只是复用而已。

本方法在生产现场实际应用后,效果非常理想。此方法同样适用于匀速运动的以少量行程开关确定位置的上料小车、布料小车等设备的位置连续模拟显示,对于变速运行,可分区间计算。

假如阀门因某种原因有接触器返回而实际没有动作,在开阀时,阀门开度到了100%以上许多,或关阀时阀门开度变为负数许多,就可判定阀门动作异常,可在程序中设定报警,以提醒操作人员处理。阀门故障恢复后,将阀门从全关到全开动作一个周期,开度指示即可正常工作。

由于受程序扫描周期的限制,在阀门全行程时间较短时,计算精度会变差,但作为参考数据,不影响其实用效果。另外,用开、关阀接触器返回信号作为阀门动作计数依据,比较真实,但阀门实际动作与接触器返回信号测量有一定滞后,会带来一定误差考虑到大多数情况下,控制输出必然会导致阀门动作,所以,可用输出信号代替返回信号,以克服滞后影响。

3 结语

运用本文介绍的方法,在不增加投资成本的情况下,使不带位置反馈装置的普通电动阀门具有阀位开度显示功能,极大地方便了操作。