1　概述

電動(dòng)閥門(mén)廣泛應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)工藝管道上，用來(lái)進(jìn)行各種工藝介質(zhì)的切斷與隔離。傳統(tǒng)的電動(dòng)閘閥、蝶閥和盲板閥等大都在現(xiàn)場(chǎng)的控制箱上操作，也有的在控制室的操作臺(tái)上操作。電動(dòng)閥門(mén)的指示信號(hào)通常有打開(kāi)、關(guān)閉、打開(kāi)到位、關(guān)閉到位、開(kāi)過(guò)力矩、關(guān)過(guò)力矩和熱保護(hù)等開(kāi)關(guān)量信號(hào)。與電動(dòng)調(diào)節(jié)閥門(mén)不同，一般的電動(dòng)閥門(mén)不設(shè)置開(kāi)度位置反饋信號(hào)，僅有少量的電動(dòng)閥門(mén)帶開(kāi)度位置反饋裝置。

2　問(wèn)題提出

隨著計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用，大量的電動(dòng)閥門(mén)要求在中央控制室的HMI上也能夠遠(yuǎn)程控制，這樣，沒(méi)有閥門(mén)位置指示就顯得非常不方便，尤其是一些大口徑的閥門(mén)，其全行程時(shí)間長(zhǎng)達(dá)幾十秒至幾分鐘，不能確切知道閥門(mén)開(kāi)到了什么位置，而去等待幾分鐘，直至到位信號(hào)出現(xiàn)。由于沒(méi)有閥門(mén)開(kāi)度位置指示，也就不能把閥門(mén)準(zhǔn)確地開(kāi)到中間某個(gè)位置。加裝閥門(mén)位置反饋裝置可以解決這一問(wèn)題，但這將增加閥門(mén)的造價(jià)，并且在控制系統(tǒng)中必須增加相應(yīng)的閥門(mén)開(kāi)度采集I/O成本。

本文介紹一種在不增加任何成本的情況下，應(yīng)用在計(jì)算機(jī)控制系統(tǒng)下位控制器中編制程序的方法，模擬實(shí)現(xiàn)電動(dòng)閥門(mén)的開(kāi)度顯示，借助這一技術(shù)，操作人員能直觀地實(shí)時(shí)知道閥門(mén)的開(kāi)度，并可將閥門(mén)控制到任意位置。

3　解決方法

電動(dòng)閥門(mén)在通常情況下其全行程時(shí)間是相對(duì)固定的，其運(yùn)行速度是均勻的，并且動(dòng)作可靠。基于此，可以根據(jù)閥門(mén)動(dòng)作的時(shí)間和其全行程時(shí)間之比計(jì)算出閥門(mén)的位置。

具體方法是在控制器中編制閥門(mén)控制程序，設(shè)置該段程序的掃描周期為固定，并在系統(tǒng)允許的情況下盡量短，比如011s，較短的周期可以增加計(jì)算的精度。程序中設(shè)置一計(jì)數(shù)器，該計(jì)數(shù)器在閥門(mén)的開(kāi)返回信號(hào)為真時(shí)，每運(yùn)算周期加1。在閥門(mén)的關(guān)返回信號(hào)為真時(shí)，每運(yùn)算周期減1。在閥門(mén)關(guān)閉到位信號(hào)為真時(shí)計(jì)數(shù)器清零。在判斷閥門(mén)由關(guān)閉到位一次直接打開(kāi)到位時(shí)，記錄下計(jì)數(shù)器的計(jì)數(shù)值，此數(shù)值就是該閥門(mén)的全行程計(jì)數(shù)，作為基數(shù)，計(jì)數(shù)器的實(shí)時(shí)值除以基數(shù)，就是閥門(mén)開(kāi)度百分?jǐn)?shù)，在閥門(mén)打開(kāi)到位信號(hào)為真時(shí)將計(jì)數(shù)器置為記錄下的全行程計(jì)數(shù)基數(shù)。在上位計(jì)算機(jī)畫(huà)面顯示閥門(mén)開(kāi)、關(guān)、到位信號(hào)的同時(shí)顯示計(jì)算得到的閥門(mén)開(kāi)度。

此方法雖然是用時(shí)間度量閥門(mén)開(kāi)度，但并不需要事先測(cè)量閥門(mén)全行程時(shí)間，而是在程序中自動(dòng)測(cè)量基數(shù)。所以，無(wú)需為開(kāi)度顯示專(zhuān)門(mén)調(diào)試，只需在程序下裝后，或更換閥門(mén)后，將閥門(mén)從關(guān)到位到開(kāi)到位操作一次后，即可正常工作，非常方便。

針對(duì)不同的控制系統(tǒng)編制相應(yīng)的自定義功能塊，調(diào)試完成后，即可直接調(diào)用。即使有千百套閥門(mén)，也只需編制調(diào)試一次程序，其余只是復(fù)用而已。

本方法在生產(chǎn)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際應(yīng)用后，效果非常理想。此方法同樣適用于勻速運(yùn)動(dòng)的以少量行程開(kāi)關(guān)確定位置的上料小車(chē)、布料小車(chē)等設(shè)備的位置連續(xù)模擬顯示，對(duì)于變速運(yùn)行，可分區(qū)間計(jì)算。

假如閥門(mén)因某種原因有接觸器返回而實(shí)際沒(méi)有動(dòng)作，在開(kāi)閥時(shí)，閥門(mén)開(kāi)度到了100%以上許多，或關(guān)閥時(shí)閥門(mén)開(kāi)度變?yōu)樨?fù)數(shù)許多，就可判定閥門(mén)動(dòng)作異常，可在程序中設(shè)定報(bào)警，以提醒操作人員處理。閥門(mén)故障恢復(fù)后，將閥門(mén)從全關(guān)到全開(kāi)動(dòng)作一個(gè)周期，開(kāi)度指示即可正常工作。

由于受程序掃描周期的限制，在閥門(mén)全行程時(shí)間較短時(shí)，計(jì)算精度會(huì)變差，但作為參考數(shù)據(jù)，不影響其實(shí)用效果。另外，用開(kāi)、關(guān)閥接觸器返回信號(hào)作為閥門(mén)動(dòng)作計(jì)數(shù)依據(jù)，比較真實(shí)，但閥門(mén)實(shí)際動(dòng)作與接觸器返回信號(hào)測(cè)量有一定滯后，會(huì)帶來(lái)一定誤差考慮到大多數(shù)情況下，控制輸出必然會(huì)導(dǎo)致閥門(mén)動(dòng)作，所以，可用輸出信號(hào)代替返回信號(hào)，以克服滯后影響。