FF阀门定位器的安装和调试及Valvelink调试软件的应用,艾迪尔工业控制阀

【摘要】FF阀门定位器是基于基金会现场总线技术的高科技新型产品，在国内以前化工装置中只有零星应用，但在上海赛科石化工程所有装置中的控制阀门都采用了FF定位器，其中26万t/a丙烯睛装置中就设计了二百多台，它为SECCO实现工厂网络化的管理提供了服务基础。FF定位器的内部结构不同于普通的HART智能定位器或常规（4~20mA.DC）定位器，对安装和调试提出了很高的要求，在调试中需采用计算机和专用软件(Valvelink),相应地在技术上有了很大的提高，同时，对仪表调试工作带来了大的挑战和难得的机遇。下面以DVC5000f型FF阀门定位器为例，对其安装和调试过程及存在的问题从理论和实践两个方面进行阐述，以供对FIT阀门定位器以及调试软件（Valvelink）有个新的了解和认识，共同提高。

    1  FF定位器简介

    FF是FOUNDATIONfieldbus（基金会现场总线）的缩写。DVC5000f阀门定位器是一种为FF现场总线系统而设计的数字式的阀门控制器，它有很多突出的特（优）点：仪表设备间的互操作性，过程控制功能，通信功能，基于微处理器（CPU）技术的数字化的一类仪表。除此之外，它的一个主要功能是将数字输人信号转换为气动输出信号。FF定位器通过使用FOUNDATIONfieldbus的通讯协议，通过网络很容易获得过程操作的重要信息，同时也可以获得过程的控制信息。FF定位器所产生的各类信息通过CCR中DCS操作主系统—DeltaV系统或其它主系统的控制平台而直观显示出来。

    在数字化的FF定位器中存在着一些功能模块：PID控制模块、AI/DI输人模块、AO/DO输出模块等。还包括两种控制模式供选择和三种自诊断的能力。其控制模式的选择有两种，任选其一，即：

      ① StandardControl（SC标准控制）

      ② Fieldbus Logic（FL现场总线逻辑）

     自诊断的能力包括：

     ① Fieldbus Diagnostic（FD现场总线诊断）

      ② AdvancedDiagnostic（AD高级诊断）

      ③ Performance Diagnostic（PD性能诊断）

    这两种控制模式可以与三种自诊断能力的任一相适应。在诊断能力中的FD功能可以在任一个主系统中应用，而AD和PD只有在AMS（艾默生）的VALVELINK软件下有效，才能在显示面板中看到。

    所有的数字阀门控制器中有两种最基本的模块:Resource blockand transducerblock（资源模块和变送模块）。除以上两种模块外还包括一些独立的控制模块：AO，PID，ISEL（输人选择器），DI，DO功能块。

    2  Valvelink软件简介

    FF定位器及阀门行程的校验需要几套专门的校验软件，Valvelink软件（VL2000V6.0），是对FF定位器进行校验的唯一工具，另外还要配其它的软件：NI公司现场总线卡NI-FBUS驱动软件（NI-FBUS卡，PCMCIA通讯卡，这两个卡只用于笔记本计算机上，台式计算机上使用AT-FBUS通讯卡）和仪表设备描述软件（DeviceDiscription-DD）。在进行FF定位器校验前必须要正确选用符合要求的计算机来安装这三个专用软件。软件同时要安装在具有Microsoftwin98, or NT操作系统的笔记本计算机或台式机上，但VL2000 V6.0软件不能在win95,win2000系统下运行。在实际中（已做过几次试验）并不是所有的具备同样操作系统的计算机就可以使用，而是要通过对不同品牌的计算机和操作系统进行多次的试验才能成功（AMS建议选用DELL计算机和WIN2000系统，因为Valvelik软件是在此条件下开发的）。在软件安装完后，启动计算机就可以对DVC5000f定位器及阀门的一些参数进行设定、校验和信息诊断。

    Valvelink软件正确安装后，它能够在设备内部进行报警的正确设置以及对报警报告产生的设置，这些显示和报警能够帮助操作人员正确地对现场设备进行故障的判断和分析处理，以避免工厂或工艺现场设备跳车事故的发生。内部报警所显示的对简单故障或错误的描述，对实现事先维护和对其正确理解是相当有用和容易的。在FF定位器的参数设置中，最为常见的报警有三种：故障报警、维护报警和提示报警。

    3  FF阀门定位器的安装

    DVC5000f阀门定位器可以安装在直行程执行机构控制阀（薄膜控制阀）上，也可以安装在旋转型执行机构的控制阀（ON-OFF蝶阀、球阀或旋塞阀）上。总的来说，FF定位器的安装要根据各类阀门的实际要求合理配置，要注意对气开或气关的形式的正确选择，并正确选择反馈臂上的校正销是插人A孔还是B孔。对于气开阀使用A孔，气关阀使用B孔。只有当反馈臂能够正确连接，并按规定的旋转方向时，才能使执行机构的传感器轴有正确的值发送到PID模块，作进一步的运算和控制。FISHER的阀门定位器可以根据不同制造商控制阀门的安装指导书正确完成，这里不再详述。

    4  定位器、阀门的校验

    校验要求FF定位器在离线状态下，不与DCSDaltaV主系统或其它主系统通讯连接。在进行校验前，要对所用的一些FF电源、通讯卡、通讯线路、信号线路等与计算机和FF定位器正确连接。定位器的校验有自动行程校验、手动行程校验和压力传感器的校验。要说明的是，这里的校验不仅仅是对阀单纯的行程进行校验，还要通过对行程的校验来检查阀的整体性能是否符合要求，对阀的各部件进行一次大的诊断检验。有时，为配合阀门整体的校验还要对压力传感器进行设置和校验（本文不作说述）。在自动和手动校验选择时，对于带有机械限位和中小型的执行机构，可以采用自动行程校验的方法。对于不带有机械限位且有较大执行机构，或者想采用手动校验行程时，使用手动行程校验的方法。

    4.1现场总线通讯附件安装连接笔记本计算机到现场总线设备（定位器），所用的硬件是

      ①NI-FB卡;

      ② NI-FB连接电缆（IC）；

      ③ 信号调制器（SC）；

      ④ 24V.DC直流电源。

     按要求将这些附件正确连接。

    4.2上电调试接通电源启动计算机，进人Valvelink程序，进人阀门调试界面下，按对话框提示要求对调节阀的行程进行校验。

    4.3自动行程校验只是对阀门行程的校验，定位器内部的特定参数不再做修改和设置。对于资源模块和变送模块内的设定由供货商根据阀门的特性已完成。

    步骤1  在计算机开始菜单中启动Valvelink软件，根据显示窗口查找自己所需要校验的仪表设备（调节阀）。

    步骤2  要确认AO或DO块（在Transducer Block内）不与主系统连接，而是处于一种离线状态下（OOSOUT OF SERVICE状态），如果不在OOS状态下，面板提示AO或DO必须要设置在OOS状态下，否则将不能进行校验而退出自动校验模式。

    步骤3  系统开始初始化仪表。如果阀门的反馈臂是标准的滑行反馈机构，系统将提示要设定中间校准点（crossover）。在仪表初始后，面板上显示出当前阀门中间点的百分数值。

    步骤4  必须要进行中间点设置时，这里有三种设置的方法可供使用：

      ①人工设置（初始化设置）

      ② 系统默认值（50%）

      ③ 采用最新值（系统检测到的百分值）

    在实际应用中，推荐选项是①，但是在校验过程中能够正确确认阀位或不能对阀位进行准确观察时，可以采用③的方式确定中间值。至于默认值（50%）是最后的一种选择，这个默认值是假设阀位传感器处于中间位置，但是这作为交叉值不一定是个准确值，因为在安装和进行行程校验时这个值是变化的。在选择了人工设置时，系统提示要进行交叉值的设定，这个提示中包括为正确设定交叉值而要人工提供的当前阀位的具体值、选择信号的正反方向和阀位应要移动的数值。

    步骤5  选择阀的动作方向和使反馈臂与执行机构杆成90o所要改变的阀杆位移大小。一旦反馈臂达到正确位置时，自动标识此位置。

    在自动行程校验过程中，定位器要搜索阀位的高端（终点）值（0% or 100%）、低端（始点）值（0% or100%）和输出偏差值。通过寻找这两个端点值，定位器将产生两个物理（实际）行程的终点和起始点，如，确定实际行程的0%和100%的开或关的位置。通过调整输出偏差值来校准通过计算驱动信号所得到的真实的行程点，这个驱动信号要求行程产生的误差是0%。这种校准方法如果在50%的位置上得到实施，那么只要有一很小的调整就能达到理想值。然后，定位器寻找行程的5%和95%这两个点，以产生一组线型修正因数，而这个因数是预设的，这样，就可以更加能够使阀位按要求达到准确的实际行程点。之后，定位器便自动地进行正、反行程的校验。系统可根据自检的一些参数，对阀位进行多次的修正，以达到实际行程的要求。

    自动校验完成后，系统要求输人一些信息。如，校验人，校验地点，时间等。

    4.4 手动行程校验

    手动行程校验的过程、步骤基本与自动校验的过程、步骤相似。虽然有些参数要人工进行设置和调整，但最基本的不同是，阀位的正、反行程的校验是在人为通过键盘或是面板增加或减少输出信号完成。在进人程序选择ManualTravelCalibration后，通过面板提示框，对所需要的阀位进行行程校验，这个以键盘输人的行程值以百分数显示，还可以人为地通过增、减信号值来对阀的响应速度情况和死区进行准确的测量。

    总之，不论是自动校验还是手动校验，其结果是计算机都会自动地产生一个五页标准的英语校验报告，这份报告显示了阀门的优点——诊断技术。报告中有四页是阀门特性曲线，一页是常规参数。具体的特性曲线有：

     （1）行程（in）——执行机构压力（KPa）曲线

     （2） 输人信号（%）——行程（%）

     （3） 时间（S）——行程（%）

     （4） 输人信号（%）——驱动信号（%）

    这几条曲线同时有对应的数据并显示，从而可以从图示和数据来正确分析阀门的运行及阀体本身的状况，可以做到：诊断填料清况；诊断阀座和阀塞有无磨损；判定执行机构是否漏气；判断阀门摩擦力（填料的松紧）的高低情况；提供包括定位器在内的总体性能清况；能够提供滞后和死区的信息；提供动态线性度的信息；从中看出阀杆是否粘住或窜动；分析动态阀门响应；提供阀门运动速度信息和提供超调和运动时间信息。这些诊断功能虽说对阀门的正常运行和日常维护有一定的优越胜，能够准确地反映出阀门在什么部位有问题，但对初次使用者来说确有一些难度。

    5  存在的问题

    （1）对阀门常规报警的准确运用有难度。内部有三种常规报警设置：故障报警；维护报警；提示报警。但是细化了的报警有几十个，能正确地设置和操作这些功能需要一定的培训和实践。

    （2）单体校验时间较长。对一台精良的阀门完成一次完整的校验，要花25min的时间。如果在校验中发现一些不符合项目时，要对阀体进行必要的维修和重校验，那么，时间更长。

    （3）对报告曲线的正确理解、准确分析有难度。在这里要注意的是：如何从四条曲线中正确分析前面提到的可能出现的各种诊断清况，并如何有针对性对仪表进行维护和标定。在产生的校验数据和曲线中，不能很明确地读出阀门的精度是多少，这一点与常规阀门定位器不同。要知道阀门的精度是否符合要求，就要对报告中的动态线性度、最大动态误差进行分析以达到对精度的确定。一般清况下，阀门的精度仍按1级来确定。对数据的分析，虽说有一定的难度，但是，只要经过多次的试验和探讨，会获得成功的。

    （4）阀门维护问题多，尽管系统能诊断出阀门很多不足之处，如，填料不好，摩擦力不均，阀杆有粘住，气缸漏气等等情况，但要有针对性地、很好地进行维修，要求有很高的技术支持和良好的经验。

     FF总线定位器的功能很强大，对于一台调节阀来说，要在工控管理网络中能很好地运行，其技术上的支持要求很高。虽说有难度，但只要努力钻研，一些语言上、技术上的障碍会逐步得到更好的解决。在未来的化工生产装置中类似的这种FF总线仪表的运用是一种发展趋势，总线仪表在工厂网络化管理中发挥了应有的作用，给化工生产的可靠运行给予了技术上的支持。可以对人力、物力、财力资源以很大的节约。随着时间的推移，各项关于FF仪表在技术上的问题也会解决，各项相关的探索会更深更远。