西門子智能閥門定位器如何實現(xiàn)“三斷”保護
引言：執(zhí)行器作為控制的終端元件廣泛地用于過程自動化控制中。氣動執(zhí)行器由于其具有本質(zhì)安全防爆、結構簡單可靠、維修方便等突出的優(yōu)點，更是一直為執(zhí)行器的主流產(chǎn)品，是一類廣泛用于電力、冶金、石化、化工、造紙、建材和食品飲料等行業(yè)的工業(yè)自動化儀表產(chǎn)品。為了提高氣動執(zhí)行器的性能，閥門定位器是不可或缺的配套產(chǎn)品。近年來，智能閥門定位器由于其卓越的性能和強大的功能已越來越受廣大用戶的青睞，其中，西門子的智能閥門定位器SIPART PS2更由于其性能優(yōu)越、可靠性極高而在智能閥門定位器市場上處于領先地位。
氣動執(zhí)行器及智能閥門定位器正常地工作，要求過程控制系統(tǒng)能夠持續(xù)地提供正確的氣源、電源和信號源。但在實際應用中，過程控制系統(tǒng)顯然無法提供百分之百的保證。對于某些工藝過程，為了避免在發(fā)生斷氣、斷電或斷信號故障時出現(xiàn)事故，要求控制閥保持在故障前的最后一個位置上，如安裝在鍋爐減溫系統(tǒng)中的噴水減溫調(diào)節(jié)閥，它通過改變節(jié)流部位面積調(diào)節(jié)噴水量，控制蒸汽溫度，保證鍋爐正常運行。如果故障時，閥門運行到全開或全關位置，都會導致蒸汽溫度過低或過高，這就要求控制閥在設計上實現(xiàn)故障—安全的三斷（斷氣、斷電、斷信號）保護措施。下面介紹兩種方案，讓我們使用西門子定位器如何實現(xiàn)“三斷“保護功能。
方案一（兩線制方案）：
圖1 兩線制定位器三斷保護原理圖
本方案主要由氣動控制閥、兩線制西門子 閥門定位器（6DR50xx-，6DR51xx-）、電子開關（失信號比較器）、單電控電磁換向閥、氣動保位閥組成，見圖1。
其工作原理如下：
1、斷氣源：單作用定位器可選用單通道氣動保位閥，雙作用定位器可選用雙通道氣動保位閥。當氣源系統(tǒng)發(fā)生故障（失氣）時，氣動保位閥自動切斷定位器與氣動控制閥之間的通道，將定位器的輸出信號壓力鎖定在氣動控制閥的膜室內(nèi)，輸出信號壓力與控制閥彈簧產(chǎn)生的反力相平衡或兩氣室的壓力平衡，氣動控制閥的閥位保持在故障前的最后一個控制信號位置上。該保位閥應設定在略低于氣源的最小值時啟動，因西門子定位器正常工作的壓力范圍是0.14~0.7MPa，切換點可設為0.14MPa。
2、斷電源：電磁閥可選用二位二通24VDC單電控常閉型。當控制系統(tǒng)電源故障（失電）時，電磁換向閥失電，電磁換向閥內(nèi)的滑閥在復位彈簧的作用下滑動，電磁閥換向，將氣動保位閥的膜室壓力排空，氣動保位閥執(zhí)行相當于“斷氣“時的動作，使氣動控制閥的閥位保持在故障前的最后一個控制信號位置上。
3、斷信號：電子開關可選用西門子定位器專用模塊，可安裝在西門子定位器內(nèi)。當控制系統(tǒng)信號故障（失信號）時，電子開關檢測到后，斷掉電磁換向閥的電壓信號，電磁閥執(zhí)行相當于“斷電“時的動作，使氣動控制閥的閥位保持在故障前的最后一個控制信號位置上。
本方案的優(yōu)點：“三斷”保護啟動時，系統(tǒng)反應較快，動作迅速。本方案的缺點：電磁閥長期帶電，要求較高。配用附件較多，安裝、調(diào)試復雜一些。
方案二（四線制方案）：
圖2四線制定位器斷信號保位接線圖
使用四線制西門子 閥門定位器（6DR52xx-，6DR53xx-），采用圖2的接線方式，不需其他任何裝置，即可實現(xiàn)斷信號保位功能。 端子2和4分別接至直流電源18~30V，設定數(shù)字輸入通道功能參數(shù)42或43至Stop（數(shù)字輸入通道處于“低“電平時，壓電閥閉鎖）。在4~20mA輸入電流回路中串接一個180Ω的電阻，即電阻的一端接至端子6，另一端接至4~20mA正，數(shù)字輸入通道1（端子9和10）或數(shù)字輸入通道2（端子21和22）分別接至電阻兩端（如圖2 ）。這樣，當4~20mA信號丟失時，數(shù)字輸入通道就從“高“電平到“低“電平，根據(jù)事先的設定，壓電閥閉鎖，執(zhí)行機構保持在原位。
對于雙作用無彈簧復位的氣動執(zhí)行機構，定位器本身可實現(xiàn)斷氣保位功能。
本方案的優(yōu)點：簡單易于實現(xiàn)，無需任何附件，即可實現(xiàn)斷信號及斷氣（對雙作用執(zhí)行機構）保位，是一種低成本的優(yōu)選方案。本方案的缺點：供電電源不允許中斷，否則定位器會驅(qū)動氣動控制閥至全開或全關位置；對小型執(zhí)行機構，應調(diào)節(jié)定位器上的節(jié)流閥，使全行程時間大于3秒，否則受壓電閥動作滯后的影響，不能達到理想的保位功能。
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