SIPART PS2 PA总线型阀门定位器在环形加热炉中的应用

江来

摘 要：本文介绍了SIPART PS2阀门定位器的工作原理及其优点，调校过程中出现的问题，以及SIPART PS2 PA总线阀门定位器在环形加热炉中的应用。

关键词：环形炉；S7-400；SIPART PS2阀门定位器

1 概述

环形加热炉是一种对连铸圆管坯进行高温加热的装置，主要由炉体、空煤气预热器、烟道和烟囱组成。其生产过程是将空气、混合煤气送入炉膛内，并以一定的比例进行混合并燃烧。炉内管坯通过炉底机械的销齿传动系统，自装料位置顺序经过炉子预热段、一～四加热段、均热段以及出料区，一步步平稳地回转到炉子的出料位置并达到加热温度要求。

2 控制系统构成及其控制功能的实现

2.1 SIPART PS2阀门定位器工作原理

SIPART PS2智能型电气阀门定位器由A/D、D/A转换器、微处理器、执行机构行程检测系统、压电阀模块等构成，是将压电技术应用于定位器，具有高集成微处理器的职能现场设备，是用来控制气动执行程、角行程执行的机构。微处理器主要是对定值与实际阀位的电子信号做比较，当微处理器检测到偏差时，应结合偏差大小、方向输出电控指令给压电阀，通过压电阀来调节机构气室的空气流量，可以解释为，压电阀将控制指令转换为气动位移增量。有三种情况：当控制偏差很小时，可设定位信号输出；当控制偏差较大时，可设连续信号输出；当偏差中距时，定位器将输出脉冲信号。当SIPART PS2智能型电气阀门器与二级控制系统连接时，可从4～20mA给定信号中获取电源。其具有提高控制阀和控制系统的性能、节气保持官网压力稳定、初始化过程简单、智能化的通讯方式、故障诊断和监控功能、阀位反馈、分离安装等特点。

2.2 控制系统构成

环形加热炉的控制系统采用高性能的CPU412-2作为主要控制器，并根据实际需要配置合适数量的I/O模块，主要用于电气系统中的液压站、炉底主传动、装出钢机等信号的控制，以及仪表系统中的风机、阀门等信号的控制。在控制系统中还配置了CP443-1通讯模块，用于系统与变频器、阀门定位器以及上位机的通讯连接。在就地控制分站中，采用了ET200对远程I/O控制量进行采集，通过PROFIBUS网络传送至主控制系统中。

2.3 SIPART PS2 PA总线阀门定位器在环形加热炉控制的实现

在组态SIPART PS2 PA总线仪表时，根据实际定位器的版本进行组态选择（本项目工程采用的是6DR5510-0NG00-0AA0型号的PA总线型阀门定位器。为了能够使主站（SIMATIC S7）获得从站 PROFIBUS PA 设备上的值，就必须知道这些设备在 DP/PA Link中的地址区。所以本项目工程选用了DP/PA Coupler（型号为157-0AC83-0XA0），其组态如图1所示。

然后在程序块中编程

OB1块中编程：本项目OB1块通过调用FC40块，然后在FC40块中调用SFC14块和SFC15块

读取反馈值及状态和执行器位置及状态，调用SFC14 CALL "DPRD_DAT"

LADDR ：=W#16#3E8（输入地址）

RET_VAL：=#R1（错误信心存放地址）

RECORD ：=P#DB150.DBX0.0 BYTE 10

写入设定点及状态，调用SFC15 CALL "DPWR_DAT"

LADDR ：=W#16#3E8（输入地址）

RECORD ：=P#DB150.DBX10.0 BYTE 5

RET_VAL：=#W1（错误信心存放地址）

程序如下，写入后将整个项目下载到CPU中即可。如图2所示。

2.4 SIPART PS2阀门定位器的在校准过程中出现的问题

SIPART PS2阀门定位器在初始化期间，微处理器可自动确定执行机构的行程范围、作用方向、定位速度、零点，整个过程都是自动进行。下面通过SIPART PS2阀门定位器在调校过程中出现的常见问题以及处理方法。

（1）在确认SIPART PS2智能阀门定位器的安装方式、气路接头紧固、传动比选择器（90°/33°）位置、电气线路等正确无误后，进行自动初始化。但是自动到某种程度时，自动校准被中止。在智能阀门定位器校准时，可直接用手操器的自动校准功能来完成校准工作，如果自动校准未通过，可使用手操器的手动校准功能进行调节，再进行自动校准即可。

（2）智能阀门定位器出现手动和自动校准都未通过时，应按以下步骤进行检查：1）查看阀门定位器的气路有无被堵塞；2）检查安装过程中阀门的开关有无卡涩问题；3）检查阀门的参数是否正确。

（3）智能定位器校准不通过的原因还在于阀门定位器反馈杆的安装位置是否合理，一般情况下反馈杆上的锁紧螺母松动导致反馈杆偏离原先的安装位置，这就需要调整反馈杆安装位置。目前智能调节阀都有专门的反馈杆定位孔，只要关闭调节阀的气源，直接通过反馈杆定位孔来确定反馈杆的位置就性。

（4）调节阀漏量大，调校后问题依旧存在。当确定阀内件完好无损并进行智能定位器自动校准后，仍出现调节阀漏量大的问题，可进行下边的处理： 先给阀输入一个4mA信号，使阀门处于完全关闭状态，通过阀杆上的两个锁紧螺母来调整阀杆，使阀杆向下移动，直到动不了为止；再输入12mA左右的信号，通过对阀杆上两个锁紧螺母的调整，使阀杆向下移动四分之一圈，这样就可以解决调节阀漏量大的问题。

3 应用体会

该项目从投入使用至今，达到了预期的效果。在本项目的应用中，体会最深的是SIPART PS2 PA总线型阀门定位器的硬件组态、程序的调用和在调试过程中出现的各种问题，以及如何解决这些问题，为日后SIPART PS2 PA总线型阀门定位器的维护和使用奠定了一定的基础。

参考文献：

[1]刘锴.深入浅出西门子S7-300PLC[M].北京航空航天大学出版社，2009（01）.

[2]廖常初.S7-300＼400PLC应用技术[M].机械工业出版社，2008（06）.endprint