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第二章智能执行机构第一节概述第二节设定器第三节执行机构的控制与接线 第一节概述执行机构概念执行机构是自控系统中的一个终端单元之一 利用动力源接受调节装置或人工控制信号 并将之转换成力或力矩的装置 执行机构的分类 1 根据能源形式分气动执行机构 动力为压缩空气 特点 结构简单可靠液动执行机构 动力为高压油 特点 输出功率大电动执行机构 动力为电力 特点 能源使用方便 电动执行机构中 按结构的不同 分为 传统执行机构 智能执行机构 2 按输出轴形式位移式 角行程执行机构直行程执行机构转速式 如给粉机 3 按输入输出特性分比例式执行机构积分式执行机构 一 智能执行机构主要技术指标输入信号 4 20mA D C 1 5V D C供电电压 380VAC 50Hz 220VAC 50Hz基本误差 2 5 行程控制机构重复性误差 3 死区 0 1 0 9 可调输入输出通道 均采用光电隔离使用环境温度 30 70 防爆等级 IP68 本安防爆 二 罗托克执行机构基本结构及工作原理 1 结构电机 电源模块 控制模块 减速机构 蜗轮 蜗杆 联轴机构 锥齿轮 离合器等 手轮 现场控制反转启动器 电缆入口 接线端子箱 另有远控用的设定器 2 工作原理 1 电动状态电机的旋转通过联轴机构直接带动蜗杆转动 再通过离合器带动输出轴转动 2 手动状态压下手动 自动手柄 即处在手动位置 旋转手轮挂上离合器 松开手柄 手轮将保持埝合状态 直到执行器由电动操作 手轮将自动脱离 回到电机驱动状态 三 罗托克执行机构的功能特点1 双密封结构 2 非侵入式设计思想体现在两个方面 方式选择旋钮和端子操作旋钮采用条状磁钢控制电气壳体内的舌簧管 而不用旋钮贯通轴 采用红外线设定器对执行机构进行参数设定 更改及调试 不需打开执行机构的外壳 3 保护功能 1 力矩的保护防止执行机构操作时中途过力矩 保护阀门 转矩保护值由设定器设定 2 阀位限位保护执行机构运行到关闭和打开位置时自动停止 与设定方式有关 3 自动相序调整自动检测接入电源的三相电源的相序 并调整 4 瞬时反转保护当执行机构接受相反方向动作的命令时 自动加上一个时间延时 防止产生对阀轴和变速箱的磨损 5 电源缺相保护能检测电机静止时发生的电源缺相 也能检测电机运行过程中发生的电源缺相 如果单相或多相掉电 电机将不能运行 6 阀门卡住时的动作若在7秒内执行机构没有动作 控制电路会切断电机的供电 7 过热保护在电机绕组的端部装有二个热继电器 直接检测电机绕组的温度 当温度过热时 控制电路将禁止执行机构动作 1 红色阀位指示灯2 黄色阀位指示灯3 绿色阀位指示灯4 液晶显示屏5 红外线信号确认指示灯6 红外线传感器 4 阀位和转矩的检测5 就地显示窗 第二节设定器一 设定器的设定内容关闭时输出轴的转动方向打开限位和关闭限位的保护选择打开和关闭操作的转矩保护设定值就地控制方式选择状态指示继电器的触发选择紧急动作功能选择远方禁止动作功能选择模拟控制信号的设定 二 设定器面板上各键的功能 1 下移键 显示纵向下功能2 侧移键 显示横向下功能3 减值键减少 改变显示功能值或选项4 增值键增加 改变显示功能值或选项5 输入键输入一个新选定的值或选项同时按下两个带 的键 显示器返回到阀位指示状态 5 输入键停止键 组态完成后 6 打开键打开执行器7 关闭键关闭执行器8 红外线发射窗 三 设定介绍设定器的设定过程分为三步 初级设定 二级设定 备选功能的设定 全部设定功能被存储在执行器的永久性存储器中 每种功能有检查 只读或浏览 和设定 可调整 两种方式 LCD屏幕上半部分显示的符号代表功能 下半部分显示功能值或选择 检查方式 设定方式 一 初级菜单设定 1 口令在进行初级设定时 显示提示 P 只有输入正确的口令才可通过 初始口令为 1d 口令可以修改 选择范围为16进制码00 FF 当显示出正确的口令后 按回车键 屏幕上出现两条横线 表明各项功能进入 设定 方式 2 关闭方向 C1 执行器可选择顺时针方向或逆时针方向关闭 C 在选择区内表示顺时针方向 A 表示逆时针方向 应确保显示与实际关闭方向一致 选择的显示符号闪动 表示选择已被设定 3 关闭方式 C2 执行器可被设定为扭矩关 限位关 可参考阀门制造商的建议来选择 若没有建议 参考如下 Ct 在选择区内表示扭矩关 CL 表示限位关 4 打开方式 C3 Ot 在选择区内扭矩开 OL 表示限位开 5 关闭扭矩值 tC 和打开扭矩值 tO 在关闭方向可设定关闭扭矩值 数值在额定值与40 之间选择 按1 递增 打开扭矩值也可在额定值与40 之间选择 按1 递增 在不需要开扭矩保护时 还可设为 加强 的组态形式 6 设定关限位 LC 和开限位 LO 手动将阀门打到关位置 允许执行器在关紧后向打开方向最多转一圈 按回车键 两条横线闪动 关闭指示灯亮 表明关限位状态已被设定 手动将阀门打到开位置 允许执行器在打开后向关闭方向最多转一圈 按回车键 两条横线闪动 打开指示灯亮 表明开限位状态已被设定 注 在检查方式时 设定关 开限位将不显示 设定关 开限位 二 二级设定二级设定通常用于显示和设定四个指示触点S1 S2 S3 S4的功能 辅助控制选择 参数或帮助显示和初始设置 只读方式 设定方式 1 触点S1 S2 S3 S4触点S1 S2 S3 S4中的每一个均可实现下列选择之一 CL 阀门关闭时断开OP 阀门打开时断开tt 设定的扭矩值在行程中被超出bA 电池电量过低dC 执行器关闭dO 执行器打开d 执行器输出正在旋转St 执行器马达失速 HA 手动操作执行器bL 显示闪烁Po 中间状态触点 触点S1被设定为阀门关闭时断开 如果功能设定为 Po 则触点的操作值应被输入 其它功能不需要数值设定 触点的形式允许在常开 nO 或常闭 nC 之间进行组态 表示当执行器以开方向运行到设定值25 时 触点关闭 2 帮助显示共有6种 显示的每条线都表示控制或指示功能的状态 3 初始设置 d1 和 d2 d1 任何特殊设定应在订货时提出 d2 罗托克标准阀门运行设置 限位开限位关输出转数设定为24转 三 控制方式组态有8种控制功能组态 A1 紧急功能保护A2 紧急保护方向A3 紧急保护触点形式A4 过热保护旁路A5 现场保持A6 双线控制A7 双线控制A8 联锁 1 紧急保护 1 紧急保护 A1 紧急保护功能的初始设置为 On 若要取消紧急保护功能 设置为 OF 2 紧急保护方向 A2 紧急保护方向的初始设置为关闭 CL 若要在紧急保护下打开执行器 设置为 OP 3 紧急保护触点形式 A3 此功能的初始值为 nO 表示ESD信号出现时 执行器工作 2 过热保护旁路 A4 过热保护旁路的初始值为不可使用 OF 若需要过热保护旁路 设置为 On 注 过热保护旁路与紧急保护功能是关联的 A1 A4 OnOF 紧急保护时有过热保护OnOn 紧急保护时无过热保护 3 现场控制自保持 A5 此功能的初始设置为自保持按钮控制 On 如果需要执行器按钮控制为非保持状态 点动 按钮控制运行 设置为 OF 4 双线控制 A6 和 A7 A6 和 A7 联合设定将给出优先权 OFOF 关优先OnOn 开优先初始设定为 A6 和 A7 都为 OF 关优先 5 外部联锁 A8 执行器交货时联锁装置被禁止 用 或 键使 OF 变为 On 即可使用联锁装置 如果仅在一个方向上需要外部外部联锁 需将另一方向有关的执行器端子连接起来 即如果不需要打开联锁 将31与37连接起来 如果不需要关闭联锁 将31与38连接起来 6 通过设定器进行现场控制 Or 操作者可手持设定器对执行器进行控制 为实现这一功能 需要设置执行器上的 现场位置 远程选择开关 转到现场位置 以使执行器响应从设定器发出的控制指令 打开 关闭 停止信号 设定器能现场控制 设定器不能现场控制 7 掉电后禁止操作 OS 此功能的初始设置为可以使用 On 这将确保在电源故障及电池电量过低的情况下 如果手动操作后 传感电路阀位没有被改变 则执行器不会被电力所操作 如果不使用此功能 将参数设为 OF 在电源故障及电池电量过低的情况下 不要对执行器进行手动操作 四 附加功能 备选功能 1 执行器Folomatic控制功能设定 OF 当安装时 Folomatic备选功能选择为禁止 Folomatic备选功能选择为允许 1 指令信号类型 FI 和指令信号范围 Fr 在可使用Folomatic功能后 还增加了一系列功能 按 下移键 进入 指令信号类型可选择电流信号 I 或电压信号 U 指令信号选择 05 10 或 20 对应于0 5mA或电压 0 10mA或电压及0 20mA或电压的指令信号 选择电流方式 选择0 20mA或电压 2 与阀门对应的最小指令信号 FL 和最大指令信号 FH 阀门关闭 01 至 99 阀门打开百分量 阀门打开 最小信号下阀门关闭 最小信号下阀门打开 3 死区调整 FH 死区调整宽度范围从00至99与阀门行程0 至9 9 相对应 注 最大死区调整是阀门行程的9 9 通常最小死区调整不应小于1 死区调整设定为to阀门行程的1 2 4 Folomatic运行抑制计时器调整 Ft 用 或 键按秒调整运行抑制计时器时间 通常建议运行抑制时间设定不应少于5秒 时间设定为5秒 5 对指令信号丢失的反应 FA 和 FF 指令信号丢失时选择允许 On 或禁止 OF 指令信号损失动作 LO 将阀门打到行程的低指令信号一端 SP 指令信号丢失阀门保位 HI 将阀门打到行程的高指令信号一端 可使用 选择安全保险到行程的低指令信号一端 2 执行器的Pakscan双线控制功能设定 安装后 1 可使用Pakscan功能 OP Rotork自己开发的双线系统用于对执行器的控制及数据的双向传输 一个环路的最大距离可达20公里 并可连接最多240台执行器 禁止Pakscan 允许Pakscan 2 环路地址 PA 和波特率 Pb 的选择环路地址范围为01 F0 16进制 波特率选择为 01 110波特03 300波特06 600波特12 1200波特24 2400波特 选择环路地址为OA 设定波特率为2400 3 执行器中断计时器的设定 安装后 在阀门操作时间必须降低 以及防止水压冲击及浪涌的场合 可选用中断计时器选项 开启和停止的脉冲操作时间可在1 99秒范围内独立调整 无论阀门在开 关行程的任何部位 均可设定 中断计时器禁止 中断计时器允许 1 阀门关行程中计时器启动时的阀位 JC 和阀门开行程中计时器停止时的阀位 JO 阀门关闭 01 99 阀门打开百分量 阀门打开 计时器设定为阀门关闭25 时启动脉冲 计时器设定为阀门打开25 时停止脉冲 2 触点 开 的时间 Jn 和 关 的时间 JF 开 的时间范围在1 99秒 关 的时间在1 99秒范围 触点开脉冲设定为5秒 触点关脉冲设定为25秒 上述设定后 执行器操作如下 从全开至25 开度 按额定速度运行 从25 开度至全关及从全关至25 开度 按1 6额定速度运行 从25 开度至全开 按额定速度运行 4 电流阀位变送器的设定 OI 电流阀位变送器 CPT 提供了一个内部供电 与阀位成比例的4 20mA无触点模拟信号 可选择最小信号对应全开或全关 并自动设定零点和满度 输出端子为22和23 在显示 HI 的情况下 20mA对应阀门全开 如果需要20mA对应阀门全关 用 或 改为 LO 第三节执行机构的控制与接线一 就地控制 现场控制 1 电气端盖上选择器和控制器在电气端盖上提供一个靠下方的红色选择器 就地 停止 远程旋钮 和一个开阀 关阀控制器 就地控制可组态为保持和步进式操作 红色选择器放在 就地 位时 黑色旋钮可选择开启或关闭 2 设定器操作距离执行器显示窗口0 75米以内 使用设定器面板上的 打开键 关闭键 停止键 操作 注 电气端盖上选择器必须放在 就地 位 设定器菜单上 设定器遥控or 放在on位置 5 停止键6 关闭键7 打开键 二 远程控制远程控制有六个输入端 开阀 关阀 停止 保持外部连接端子为33 35 34 36 40紧急保护 ESD 外部连接端子为25 31 32开阀联锁和关阀联锁外部连接端子为37 38 31 32 远程控制可设定为保持或点动控制 远程控制输入采用光隔离接口 能抵御2KV的高压 可使用的远程控制信号为 外部供电控制电源范围 20 60VAC DC或60 120VAC 执行器内部供电控制电源 24VDC 4 5端子 每个控制输入端的 ON 最小电压为20V OFF 最大电压为3V 1 远程开阀 关阀控制及接线 2 联锁控制电路及接线开阀 关阀以及双方向上的连锁可通过外部硬接线实现 并可组态为禁止就地和远程操作 只有当外部触点闭合时 才可进行操作 联锁电路可与任何远程控制电路叠加 联锁输入操作使用独立的电源公共端 31端或32端 目的是保证安全系统和操作系统之间的隔离 组态设置 A8默认设定为 OFF 联锁无效 若需联锁 将A8置为 On 联锁对于就地和远程控制均有效 执行器端子37与31间为开阀允许信号 端子38与31端为关阀允许信号 联锁电路应用实例 3 紧急保护电路一个有效的紧急保护信号将超越任何现场或远程控制信号 其电源公共端独立于开阀 关阀和停止的远程控制信号 端子连接方式 内部与外部供电两种 25端为ESD信号输入端 31 32端为公共端 设定器菜单中设定 A1 紧急保护使用与否 On或OF A2 紧急保护方向 关闭阀门或打开阀门 A3 紧急保护形式 高电平还是低电平有效 A4 紧急保护时有无过热保护 三 远程控制选项1 模拟控制 Folomatic选项比例控制器能使执行机构按照一个模拟电流 电压信号成比例地自动定位阀门 来自执行器无触点阀位传感器的信号与输入的比例信号相比较 比较的差值通过逻辑电路触发接触器 驱动执行器按消除差值的方向运行 因此 阀门的位置会按模拟信号的比例自动调整 通过一个自动 手动转换器 可使比例控制超越手动控制 1 接线26 27端 接入模拟信号39端 手动 自动控制切换端 接39为自动状态 41端 比例控制公共端 2 参数的设置模拟信号的范围及形式 0 5mA 0 10mA 0 20mA 4 20mA 0 5V 0 10V 0 20V 阀门定位可定位为关限位 开限位 中间位置死区在0 9 9 之间禁止运行时间2 99秒输入信号丢失时的响应动作可设置为 阀门保持位置 低指令一端 高指令一端 2 中断计时器选项减速 水压冲击及浪涌保护 中断计时器对现场和远程控制有效 设定器设置 阀门关行程中计时器启动时的阀位 停止时的阀位 触点 开 的时间 触点 关 的时间 第四节指示 监控和数据记录一 就地阀位和就地监控显示1 就地阀位指示液晶显示屏提供从全关到全开 以1 递增的数值指示 同时有三个红 绿 黄指示灯指示 分别代表全开 全关 中间位置 2 当前阀位的力矩显示使用设定器还可以实时显示对应于当前阀位的力矩 3 就地监控指示显示屏上有四个图标 可诊断出阀门报警 执行器报警 控制系统报警 电池状况 帮助诊断用于阀门执行器 控制系统的状态监视 二 远程阀位和监控显示1 四个触点S1 S2 S3 S4每个触点可使用设定器独立设定许多功能 阀位 状态 阀门报警 执行器报警 1 阀位全开 全关或任意中间位置 0 99 2 状态阀门正在开 正在关 正在运行 开阀或关阀联锁启动 紧急保护启动 选择就地 选择远程等 3 阀门报警电机在行程中力矩跳断 电机在开阀时力矩跳断 电机在关阀时力矩跳断 阀门卡住 执行器被手轮操作 4 执行器报警电源掉相 电池电压过低 温度保护器跳断 内部24VDC丢失等 通过设定器二级菜单中r1 r2 r3 r4选择功能为 阀门关闭时断开 阀门打开时断开 设定的扭矩值在行程中被超出 电池电量过低 执行器关闭 执行器打开 执行器输出正在旋转 执行器马达失速 手动操作执行器 显示闪烁 中间状态触点等 四对触点S1 S2 S3 S4相应的接线端子分别为6 7 8 9 10 11 12 13 2 监视继电器为一个无源 可反转的独立继电器 用来监视执行器的电气特性 监视继电器输出端子为42 43 44 下列任何一种情况发生时继电器将断开 选择就地控制 选择就地停止 控制电路电源故障 单相或多相掉电 电机温度保护器跳断 三 数据记录内置的数据记录器可将执行器 阀门的历史记录下载到PC机上 以便对操作事件进行统计与分析 四 远程指示选项1 远程阀位的模拟指示 CPT电流阀位变送器CPT提供一个与阀位成比例的4 20mA无触点模拟信号 可选择最小信号对应全开或全关 并自动设定零点和满度 接线端子 22 23端接电流表设定器设置 组态OI项 2 远程阀门力矩的模拟显示 CTT电流力矩变送器CTT提供了一个内部供电 与执行器输出力矩 额定力矩的0 120 成比例的无触点4 20mA模拟信号 当阀门静止时 CTT的输出将连续指示当前力矩值 接线端子 28 29端接电流表 28端为 29端为 注 CTT不能与模拟控制 Folomatic合用 3 附加指示触点S5 S6 S7 S8附加指示触点选项提供了可反转触点S5 S6 S7 S8 其功能均可组态为标准触点 第五节现场总线系统支持多种通讯卡 1 Pakscan双线系统2 Modbus模块3 Profibus模块4 Foundation现场总线模块 思考题 1 罗托克执行器主要由哪几部分组成 2 罗托克执行器采用非侵入式设计思想 它体现在两个方面 一是方式选择旋钮和端子操作旋钮采用条状磁钢控制电气壳体内的舌簧管 而不用旋钮贯通轴 二是采用红外线设定器对执行机构进行参数设定 更改及调试 不需打开执行机构的外壳 3 罗托克执行器提供了哪几种保护功能 4 罗托克执行器的电气控制端盖上有一个 位置的选择器和一个 控制器 当选择器锁定在 停止 位置 可防止 或 的电动操作 5 罗托克执行器的设定器可以设定哪些内容 6 罗托克执行器利用设定器可完成哪几级设定功能 其中二级设定中 用于设定什么功能 7 罗托克执行器的液晶显示屏有 和 两种指示状态 在进行初级设定时 输入正确的口令后 按 键 屏幕顶端和底部各出现 显示屏进入 状态 执行器的每一项调整功能可 8 罗托克执行器在液晶显示屏处于检查和设定方式时 开限位 关限位均可显示和设定 9 罗托克执行器电机过热保护功能是指温度超过 时 跳断 使电机断电 并可提供 和 的温度保护跳断指示 10 罗托克执行器的现场控制可通过两种方式来实现 一是 二是通过 来操作 11 罗托克执行器的现场控制可组态为 操作 它是通过组态设定器中 功能项来完成的 12 在罗托克执行器远程控制中 若设定器二级设定A6 A7联合设定为OF OF 表示 优先 A6 A7设定为 时 表示 优先 13 罗托克执行器远程控制时 若使联锁电路起作用 则二级设定时 需将 a8 设定为 on 表示 联锁对于远程就地都有效 14 罗托克执行器用设定器可实现设定扭矩 限位及其它功能 全部设定功能可被存储在执行器的永久性存储器中 对 15 罗托克执行器的液晶显示器可提供从 到 以 递增的数值指示 还提供了三个红 绿 黄发光二极管指示灯 分别代表 位置 91页16 罗托克执行器模拟控制信号丢失时 可组态为 位置 当输入信号丢失时 若要求输出阀位维持不动 则在二级设定中 FA 功能项中应设为 on FF 功能项中设定为 sp 89页17 罗托克执行器有远程指示选项功能 电流力矩变送器 CTT 提供了一个与 成比例的 信号 当阀门静止时 CTT的输出将连续指示 100页 18 罗托克执行器有远程指示选项功能 电流阀位变送器提供了一个内部供电 与阀位成 的 99页 模拟信号 可选择最小信号对应 并自动设定 19 罗托克执行器有远程指示选项功能 IQ执行器具有模拟控制功能 即执行器按照一个模拟电流或电压信号成比例地自动定位阀门