上海申弘閥門有限公司
電氣閥控制原理閥門的控制量為閥門開度，在應用場合往往會根據實際需要將閥門開或關，或者開到一定程度，甚至動態的以某種規律開關。在傳統的模擬控制方式中用時間、電流的大小來表示閥門的開啟角度。由于影響時間、電流(電壓)等參數的因素很多，因此顯示的開啟角度與閥門的實際位置不易達到同步，經常出現明顯的誤差。同時，簡單的模擬量控制提供的信息極為有限，不利于系統的調試和檢修。筆者設計的智能型控制系統采用數字化的方法來控制電動執行機構運行。
采用MOTOROLA公司單片微處理器和外圍芯片組成智能化的位置控制單元，接收統一的標準直流信號(如4～20mA的電流信號)，經信號處理及A/D轉換送至微處理器，微處理機將處理后的數據送至顯示單元顯示調節結果，運算處理后產生的控制信號驅動交流電機。此外，系統帶通訊功能，可以接收上位機的指令，進行遠程數字控制。同時也可以在智能控制器本地的人機界面上通過菜單和按鈕實現現場手動控制。
一、電動閥電氣結構
? 閥門是流體輸送系統中的控制部件，具有截止、調節、導流、防止逆流、穩壓、分流或溢流泄壓等功能。閥門的種類相當多，工作原理也不太一樣，電動閥一般以電動機驅動閥桿，帶動閥芯動作，轉動閥板角度、升降閥板等方式來實現啟閉控制。
? 電動閥又分關斷閥（開關閥）和調節閥；關斷閥是兩位式的工作即全開和全關；調節閥是在上面安裝電動閥門定位器，通過閉環調節來使閥門動態的穩定在一個位置上。由于電動閥的驅動一般是用電機，所以比較耐電壓沖擊；電動閥閥的開度可以控制，狀態有開、關、半開半關等動作，開或關的動作完成需要一定的時間；
? 這是電動閥中的一種：蝶閥的示意圖，通過驅動電機帶動閥板打開或者是關閉。 ?
電機控制的開關閥門，多用于大口徑的管道上，閥開或者閥關通過閥門電機換向運行實現。有的閥門在電機運行到大位置后由觸點觸發斷開電機電源，有的閥門則沒有這一功能，要由電氣上或程序上進行聯鎖。因此，在有些相對重要的系統環節里，閥門要配備開到位或關到位的返回信號，以便于控制系統進行監測和控制。大型閥門和風系統的控制中可以用電動閥做兩位開關控制。
? 調節閥門的閥門執行器，除了電源供給之外，還具有調節器控制信號的引入，根據調節器的輸出，成比例地轉換為直線位移或角位移，帶動閥門直接調節其開度；同時可以將閥門的開度引出，以供監控。
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二、電動閥的控制
? 1）開關型（開環控制）：
? 關型電動執行器一般實現對閥門的開或關控制，閥門要么處于全開位置，要么處于全關位置。
? 2）調節型（閉環控制）
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調節型電動閥執行器要通過控制器（或者是調節器）進行控制。在PLC控制系統中，是用模擬量輸入/輸出單元作調節器。模擬量輸入單元用來采集閥門的開度信號，而輸出單元則是調節閥門的控制信號
三、電動閥控制故障處理
? 例一：開關閥門在電機換向運行時，燒接觸器：
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當自動控制閥門從開閥轉為關閥的瞬間，有燒接觸器（A-KA65,A-KA66）的現象，幾乎是成對的損壞。如果是手動方式現場開/關閥則沒有問題，說明線路接線沒有問題，而且電路中已經有互鎖的電氣邏輯。再次檢查之，硬件上沒有問題。當再次出現損壞接觸器時，拆下檢查，發現主觸點燒死，說明電流很大，連熱繼也沒來得及跳。而且只有當自動控制方式時閥門才會出現這種情況。
? 分析：成對接觸器被燒，由電路上看是不可能的，只有一種可能，接觸器拉弧引起的：當開閥的接觸器還沒釋放掉，關的接觸器吸合，自動方式下動作發出快，就會造成瞬間短路，損壞接觸器
主要功能描述：
(1)一體化結構設計，直接接收4～20mA/4～12mA/12～20mA/0～5V/1～5V等控制信號，輸出隔離的4～20mA閥位反饋信號；
(2)具有仿真運行功能，并可根據用戶設定的流量特性曲線運行；
(3)控制信號斷路故障判斷、報警及保護功能。斷路故障時可使執行機構或開、或關、或保特、或在0～99%之間預置的任意值；
(4)數字顯示，顯示控制信號值、閥位值、故障類別；
(5)RS485遠程通訊功能，通過通訊協議在上位機進行編程組態，對過程量、開關量作數據或圖形處理。
(6)閥門行程自整定，輸入輸出模擬信號自校準。
? 改進方法：1.在允許的情況下，拉開開/關閥的指令發出時間間隔。 ? 2.改進硬件電路用一個繼電器的常開/常關觸點作為閥門電機的換向控制開關。 ? 例二：閥門供電電源缺相燒電機： ? 大功率閥門380VAC電源，通過接觸器供電，加有熱繼保護，操作閥門打開時，閥門沒有動作。線路檢查連接正確，閥門仍然沒有動作，后打開閥門發現已經燒毀，但熱繼沒有跳。再次仔細檢查線路，發現接觸器主線有一端沒有擰緊。 ? 分析：由于電源三相有一相沒接觸牢固，造成缺相。這種情況下，電機很容易損壞，而熱繼是來不及反應的。 ? 注意：在連接三相電源的電機線路時，一定要三相均接牢固。 ? 例三：閥門安裝距離長，返回信號干擾： ? 在閥門開或關操作后，閥門到位信號不正確。檢測現場閥門的到位信號已經發出，但控制系統收不到信號。 ? 分析：當閥門位置離控制柜有一定距離時，會因為信號的衰減，返回錯誤的信息。 ? 改進辦法：1.加大信號傳送線纜的線徑，并選擇屏蔽線。
2系統硬件組成
智能控制器根據智能化、可靠性高、抗干擾能力強、成本低等原則，控制核心采用8位微處理器MC68HC908SR12(SR12)，電機控制的主電路采用電力電子技術實現。
SR12具有速度快、功能強和價格低等特點。其高工作頻率可達8MHz，有512字節的片內RAM、12K字節的片內FLASH存儲器，14路10位A/D，及SCI、I2C、SPI等通訊接口［1，4］。
系統應用SR12內部的A/D進行閥門位置信號及輸入控制信號的采集，利用PWM輸出經過濾波后的位置信號，利用I2C總線與外部存儲器AT24C08進行通訊存儲設置值，利用SCI接口通過MAX485與上位機進行數據交換，充分利用了該芯片的內部資源，節約了成本。
2.1信號輸入部分
利用SR12內部A/D轉換，將輸入的模擬信號和閥門位置反饋的模擬信號進行量化。采用REF02作為A/D的基準電壓，其溫度漂移系數為3PPM/℃。
2.2信號輸出部分
SR12有3通道8位高速PWM，每個通道有獨立的計數器，可選擇PWM輸入時鐘以產生各種PWM頻率，并有自動相位控制。利用其中一路PWM作為模擬量輸出信號，其余兩路作為電機控制信號。同時選擇I/O口PTB6作為繼電器開關量輸出的控制信號。
2.3輸入輸出隔離
系統在工業現場使用時，涉及到各種儀表、傳感器及執行機構，會由于各種原因引入信號干擾以及各種危險的強電壓信號。為了保證系統的安全，保證檢測的正確性和運行的可靠性，采用光耦LOC210對輸入輸出信號進行隔離。
2.4通訊部分
為了完成工業現場遠程控制和組網的需要，系統支持RS485通訊方式。電平轉換芯片采用MAX485。實際工作時，可以與上位機進行遠程通訊，進行運行方式設定并監控運行狀態。上海申弘閥門有限公司主營閥門有：減壓閥(氣體減壓閥,可調式減壓閥,波紋管減壓閥,活塞式減壓閥,蒸汽減壓閥,先導式減壓閥,空氣減壓閥,氮氣減壓閥,水用減壓閥,自力式減壓閥,比例減壓閥)、安全閥、保溫閥、低溫閥、球閥、截止閥、閘閥、止回閥、蝶閥、過濾器、放料閥、隔膜閥、旋塞閥、柱塞閥、平衡閥、調節閥、疏水閥、管夾閥、排污閥、排氣閥、排泥閥、氣動閥門、電動閥門、高壓閥門、中壓閥門、低壓閥門、水力控制閥、真空閥門、襯膠閥門、襯氟閥門。應用在牙膏化工加工系統中。
2.5電機驅動部分
電機的驅動采用電力電子開關雙向可控硅BTA16。雙向可控硅具有開關速度快、壽命長、無火花和拉弧現象等特點［2］，保證執行機構在高溫條件下的可靠運行，同時有助于對電機的保護。主電路與CPU之間采用光耦MOC302X驅動，如圖3所示，圖中ZL為電機負載。
在設計中，MOC3020的二極管前向電流為15mA,MOC3021和MOC3023分別為8mA和3mA，所以可以由MC68HC908SR12的I/O口采用灌電流方式直接驅動。在實際工作時RC吸收回路的實際參數需要根據電機參數(ZL)的不同確定。
需要注意的是，MOC302X的耐壓是400V，如果電機需要工作在380V下或者電機的反電勢比較大時，要選用MOC308X系列。與本文相關的論文有：那些工礦適用自力式調節閥
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