SFD-4002/4003型积分操作器分析研究

发布时间:2011-08-13  点击数:2482

    SFD-4002,4003型积分操作器是DDZ-S系列仪表中的辅助单元。是D型操作器诸多品种之一。当电动执行机构在系统中作为积分元件使用时(即开环控制,位置发送器仅作阀位显示用),需采用积分操作器。所以,它除了具有一般操作器的显示、切换操作功能外,还具有功率放大的功能,是断续控制系统或微机控制系统的必备单元。

    该产品的主要特点如下:

    ① 能接受5V,d.c.(或24V,d.c )断续调节信号,实现自动调节阀位开度;
    ② 具有4~20mA,dc阀位信号显示,显示方式为41线LED光柱:
    ③ 具有手/自动无扰动切换和正、反远方操作阀位功能;
    ④ 手、自动切换和正、反向手操开关采用薄膜按键,防水、防尘;
    ⑤ 具有断信号保护功能。断信号时,电动执行机构停在原位;
    ⑥ 能接受系统发出的事件信号,并显示和处理;可实现“全开、“全关”或“保持原位”三种状态的保护处理功能;
    ⑦ 具有M/A状态信号及一个跟踪电压信号(15V,d.c.),反馈给诃节器或微机,以便了解执行机构运行状态及阀位开度。

    该产品特别是在微机控制系统中.只要计算机发出脉冲信号。通过积分操作器就能直接控制电动执行机构动作。它省去了D/A转换及伺服放大器等环节,可大大简化控制系统。

一、主要技术指标

    ① 输入信号:调节器信号为+5V,d.c.(或+24V,d.c.)脉冲信号最小脉宽≥20ms阀位反馈电流为4~20mA,d.c.
    ② 采用LED光柱显示,基本误差为±2.5%
    ③ 接收事件信号为触点信号:断开为正常。闭合为事件
    ④ 额定输出功率:220V,a.c.;5A
    ⑤ 跟踪1~5V,d.c.
    ⑥ 工作条件:

    环境温度:0~50℃
    相对湿度:10%~85%
    机械振动:振幅≤0.075,频率10~50Hz
    大气压力:86~106kPa
    周围空气中无腐蚀性介质

    ⑦ 电源电压:220V,a.c.;50Hz
    ⑧ 外形尺寸:

    SFD-4002为80mm×160mm×250mm
    SFD-4003为72mm×144mm×250mm

二、工作原理

    SFD-4002,4003型积分操作器包括了功率放大器和联锁操作器两大部件功能,主要是通过线路来实现。它由操作开关、控制电路、事件处理电路、继电转换电路、显示电路及功率放大电路等部分组成。其原理方框图如图1所示。

    从图1可以看出,它比联锁操作器只增加了功率放大电路部件。由于操作开关、控制电路、继电转换电路、事件处理电路和显示电路在本讲座第九讲中已作过阐述,这里不再重复。现只简单介绍功率放大电路。

    功率放大电路主要由缓冲器和光电隔离过零触发固态继电器组成。如图2所示。

    当正向脉冲信号输入时,通过缓冲器作阻抗转换,输出信号触发固态继电器I,使其有220V,a.c.电压输出,控制电机作正向运转。当反向脉冲信号输入时,通过缓冲器作阻抗转换,输出信号触发固态继电器Ⅱ,使其有:220Va.c.电压输出,控制电机作反向运转。

    积分操作器在设计中考虑了在自动状态时,功率放大电路选用固态继电器控制,是无触点控制,可靠性高,使用寿命长,并减少对系统的干扰在手动状态时,通过继电转换电路切换到继电器控制,故在自动状态失效时,仍能可靠保证后备操作的切入和操作。

    事件处理电路的设计使系统的设计和保护更加灵活、可靠。

    本操作器目前除了和断续式调节器配套使用外,还适合于微机控制系统,目前输入脉冲幅值是5V,d.c.,根据用户需要也有24V,d.c的品种。

三、仪表结构、调试

    1、仪裹结构

    积分操作器为盘装式仪表结构。内部由4块印制电路板组成,其中显示电路板、电源电路板、接线电路板分别用螺钉安装在前面框、底板和外壳后端部。控制电路板安装于仪表左侧面,各印制电路板通过排线电缆接插件相接,仪表对外接线端子采用22芯的组合式接插件仪表表面和薄膜按键作成一体,各种操作按键、状态信号、报警信号、显示信号都可通过各种显示灯(发光二极管)显示出来。

    仪表采用专门的支撑架安装在仪表盘或控制台上。

    2、仪表调试

    参照积分操作器接线端子图(见图3)和面板布置图(见图4)逐项进行仪表调试。

    A、手动操作

    a 在对外接线端子(20)、(21)、(22)接入交流220V电源时,“M”指示灯亮,表示积分操作器处于手动状态,“VP”光柱显示器第1线光柱应亮。
    b 在对外接线端子(3)、(4)问接入4~20mA直流电流信号源,使信号源输出从4mA,d.c.逐渐调整到20mA,d.c.,此时“VP”显示器应从0%到100%逐线显亮。用万用表电压档测量接线端子(12)和(13)之间电压应从1V,d.c.到5V,d.c.逐渐增大。
    c 用万用表电阻档测量接线端子(14)和(15)、(16)和(17),应为短路状态。
    d 按动开(▲)薄膜开关,用万用表交流电压档测量接线端子(18)和(21)电压为220V,a.c.,表示执行机构正向运行。
    e 按动关(▼)薄膜开关,用万用表交流电压档测量接线端子(19)和(21)电压为220V,a.c.,表示执行机构反向运行。

    B、自动运行

    a 按动“A”薄膜开关,自动指示灯“A”亮,此时操作器进入自动运行状态。
    b 用万用表电阻档测量接线端子(14)和(15)、(16)和(17)为开路状态。
    c 在接线端子(9)和(10)间加电压信号5V,d.c.,用万用表交流电压档测量接线端子(18)和(21)电压为220V.d.c..表示执行机构正向运行。
    d 在接线端子(11)和(10)间加电压信号5V,d.c.,用万用表交流电压档测量接线端子(19)和(∞)电压为2.30V,d.c.,表示执行机构反向运行。

    C、事件状态较验

    a 自动投入时,将端子(5)和(6)短路,操作器应自动切换到手动状态,此时,“ALM2”显示灯闲亮。
    b 自动投入时,将端子(7)和(8)短路,操作器应自动切换到手动状态,此时,“ALM3”显示灯闪亮。

    D、事件状态时执行机构安全位置选择

    这是积分操作器和电动执行机构组成的系统运行时才能实现的功能。在操作器控制线路板上有一个四位拨动开关,按图4位置预置。

    a 为执行机构在事件状态时,处于全开位置状态,即事件状态时,执行机构会自动开到全开位置。
    b 为执行机构在事件状态时,处于关闭位置状态,即事件状态时,执行机构会自动关到全关位置。
    c 为执行机构在事件状态时,处于原位状态,即事件状态时,执行机构会停在原来位置。