关键词： 阀门定位器　控制阀　功能块　基金会现场总线

　　基金会现场总线(FF)技术自推出第 一批注册产品至今的9年来，在流程性行业中受到越来越明显的关注。据有关方面的统计，在国内已经有上百套中小系统在运行，其大规模的应用也有了示范性的项目开始运行。

　　FF的最大特点是控制策略直接在现场设备中运行，这一指导思想直接体现在其用户层独特的"功能块"和"功能块连接"上。在通过一致性测试和互可操作性测试的基础上，许多独具特色的现场仪表除了在测量、转换等硬件方面有自己专有的技术之外，往往在功能块技术上还有许多独到之处。FY302现场总线阀门定位器(以下简称为"FY302")就是一台很有特点的阀门定位器。

　　一 性能特点

　　控制阀是调节回路的最终环节，在调节回路中具有举足轻重的地位。一台性能欠佳的控制阀不仅会影响过程发挥其全部的潜能，更有甚者CONTROL ENGINEERING China版权所有，它可能使过程控制性能恶化。有人通过实际调查和统计，30～67％的先进控制应用没有达到预期的性能，实际上许多已经停用。其中执行环节的影响尤为重要。

　　众所周知，磨擦阻力是造成控制阀动作死区的主要原因。阀门定位器可以看作是整个执行机构的一

部分控制工程网版权所有，它的主要作用就是减小控制阀的动作死区，提高控制阀动作精度，因此其性能就直接影响着调节回路的控制特性。大多数定位器与阀门之间是通过机械连接传递阀门动作位置的。因此，该连接处的间隙以及位置转换部件的弹性变形又造成位置传递死区。而FY302最大的特点之一就是它与执行机构的运动部件之间没有机械连接，而是依靠霍尔元件对磁场的感应来确认执行机构动作的实际位置。这就从根本上消除了位置转换过程中机械连接所产生的误差www.cechina.cn，在很大程度上减少了执行机构的死区。

　　FY302在气动薄膜调节阀上的安装如图1，其对控制阀的定位精确度在同类产品中是较高的。

　　1. 结构

　　该定位器的转换部分与大多数定位器不同，其电-气转换部分采用压电挡板-喷嘴加滑阀的二级放大电-气转换结构。位置反馈采用无机械连接的磁场-霍尔传感的检测方法。其简化的原理如图2所示。

　　它的信号是由FF H1数字信号处理的主电路板给出的一个阀位期望值模拟信号和一个控制信号组成。该阀位的期望值与霍尔传感器测量到的实际阀位值经控制单元计算后，给出一个使压电挡板产生形变的电压。压电挡板-喷嘴组件将这个动作信号转换成气压信号，然后通过滑阀放大后输出给执行机构(膜片或气缸)。执行机构在定位器输出气压的变化下，通过阀杆的动作产生一个新的阀位。阀杆动作的同时，通过固定在阀杆上磁钢的动作使霍尔传感器感受到磁场的变化。霍尔传感器所感受的新阀位同时反馈到模拟电路板和主电路板。如此反复，直至满足预期的阀位为止。

　　2. 硬件特性

　　FY302既能用于直行程执行机构www.cechina.cn，也能用于角行程执行机构。定位器本体上无需作任何改动，只需改变位置反馈磁钢的形式(组态中也改变一个选项)；角行程执行机构采用一种磁钢即可实现30°～120°转角的行程；直行程执行机构在3～100mm之间也只需在4种(最近增加了30mm行程规格，之前为3种)不同的磁钢中选配即可，使用非常方便。

　　FY302的能耗较低，静态电流为12mA。也就是说，在提供100mA电流的FISCO本质安全栅的网段中能挂接8台与其相同功耗的现场仪表。这对需要较多仪表组成复杂控制回路的本安应用来说，优势是明显的。

　　近期FY302已有远传阀位传感器的分体结构形式，通过电缆可使定位器安装于距离控制阀最远达20m的地方。这样能使定位器远离高温、潮湿、粉尘、油污或剧烈振动等恶劣环境，也能为安装在特殊地点的阀门提供一个较好的现场观察点。

　　FY302的另一个特点是以专用磁性工具进行的现场调整功能。这个功能不仅提供了一种特殊情况下通过定位器上液晶显示器进行设置的可能性，同时还能避免随意的现场改动和保持主电路板腔室与外部恶劣环境的隔离。

　　3. 软件特性

　　从现场总线的角度看，其现场设备并不是由传感器、电子元件和外壳组合而成的一台仪表控制工程网版权所有，而是在其网络中的一个可相互识别和协同工作，并包含多个功能块的现场节点。

　　现场总线基金会定义了应用层的3类"模块"：资源块、传送块(也称为"转换块")和功能块。每台现场设备所能利用的"模块"由生产商作为该设备的可用资源，写入其固件中。阀门定位器的主要特点由"阀门定位器传送块"决定。FY302中的传送块有许多特点：

　　(1)基金会为标准的阀门定位器传送块定义了一个十分有用的功能--"伺服PID"。并同样设置了增益、积分时间和微分时间3个用户可设置参数，为减小阀门的密封磨擦造成的死区和执行机构动作的时滞提供了有力的工具。另外，这3个参数整定得好还可用来减弱或消除阀门的谐振现象。

　　(2)定义的另