64
2 мая 2024
За последние 30 лет цифровые контроллеры клапанов значительно улучшились. Контроллеры последнего поколения не только позиционируют клапаны, но также контролируют производительность, диагностируют проблемы и дают рекомендации по ремонту.
По мере развития автоматизации в 1970-х годах стало ясно, что регулирующие клапаны являются слабым звеном в этом процессе. Сигнал заданного значения был отправлен на клапан, но переменное давление подачи воздуха, утечки пневматики и изменяющиеся условия процесса часто не позволяли клапану достигать и удерживать заданное значение. Чтобы устранить этот недостаток, в 1970-х годах был представлен электропневматический позиционер, который регулировал давление по мере необходимости, чтобы привести фактическое положение клапана в соответствие с желаемым значением.
За десятилетия электропневматический позиционер превратился в гораздо более функциональный цифровой контроллер клапана с появлением микропроцессоров. С каждым поколением обновлений оборудования цифровые контроллеры клапанов работали с новыми, более совершенными датчиками и использовали улучшенную диагностику. К сожалению, эти особенности также усложнили настройку оборудования и устранение неполадок.
Новое поколение цифровых контроллеров клапанов выходит на рынок для решения этих и других проблем. В этой статье обсуждается последнее поколение цифровых контроллеров клапанов.
Электропневматические позиционеры прошли долгий путь с момента своего появления 50 лет назад. В то время отсутствие жесткого контроля сильно затрудняло быстрое и точное управление процессом. Основная проблема возникала из-за непоследовательной реакции самого клапана.
В зависимости от перепада давления на клапане, а также давления воздуха в приборе и зоны нечувствительности клапана положение клапана отклонялось от заданного положения, и эта разница постоянно менялась. Из-за этого процесс отклонялся от заданного значения, и управление клапаном сохранялось в постоянно меняющемся состоянии.
В связи с этим для установки клапана был разработан локальный электропневматический контроллер, часто называемый позиционером клапана. Позиционер измерял фактическое положение клапана с помощью механической связи, а затем регулировал давление привода так, как необходимо, чтобы положение клапана соответствовало команде системы управления. Позиционер в значительной степени устранил отклонения, создаваемые самим регулирующим клапаном, значительно улучшив общий контроль процесса.
Рисунок 1. Электропневматические контроллеры клапанов были представлены в 1970-х годах (показан Fisher 3582i), они первоначально измеряли положение клапана с помощью механической связи, соединенной со штоком клапана.
Эти ранние контроллеры клапанов были в конечном итоге модернизированы до полностью цифровых контроллеров клапанов в 1990-х годах. Полная цифровизация позволила ускорить управление и упростить настройку. Последующие улучшения включали увеличение количества датчиков для измерения давления воздуха, расхода воздуха, скорости штока и других параметров. Примерно в 2004 году проблемные механические соединения были устранены, и устройства начали включать в себя модульные компоненты для простоты обслуживания. Все эти изменения значительно улучшили долгосрочную производительность и надежность цифровых контроллеров.
Затем производители обратили свое внимание на усовершенствования программного обеспечения с целью использования датчиков и информации о положении клапана для обнаружения развивающихся проблем с регулирующим клапаном и предупреждения персонала завода до того, как эффективность управления значительно ухудшится. Цифровые контроллеры клапанов стали надежным источником данных, которые можно было анализировать и обрабатывать, чтобы максимально увеличить время безотказной работы и избежать незапланированных остановок.
Настройка цифрового контроллера клапана усложнилась. Что еще более важно, сам контроллер оставался не чем иным, как сквозным передатчиком информации. Пока программное обеспечение для мониторинга клапана, обычно устанавливаемое в диспетчерской или другом месте, удаленном от клапана, постоянно собирало информацию с контроллера клапана на предмет информации и сохраняло ее, этот подход работал хорошо. Однако если эта связь прерывалась или если программное обеспечение для сбора информации было недоступно, данные регулирующего клапана терялись.
Дальнейшие достижения в области цифровых контроллеров клапанов решили эту и другие проблемы, как поясняется далее.
Вычислительная мощность контроллера клапана
Экспоненциальное увеличение вычислительной мощности чипов позволило производителям значительно модернизировать вычислительные возможности и хранилище данных цифровых контроллеров клапанов, что дало множество преимуществ.
Рисунок 2. Одним из непосредственных преимуществ увеличения вычислительной мощности цифровых контроллеров клапанов является возможность настройки меню на разных языках.
Конфигурация устройства также стала довольно простой, поскольку при производстве были задействованы передовые вычисления. Калибровка позиционера раньше была очень сложной процедурой, требующей специальных знаний, времени и терпения. Теперь пользователи просто запускают последовательность автоматической калибровки и отвечают на несколько вопросов на интерактивном локальном дисплее, а цифровой контроллер делает все остальное.
Еще одним непосредственным преимуществом является возможность хранения данных. Раньше цифровой контроллер клапана имел датчики для сбора данных, но если эти данные не передавались немедленно, они терялись. Теперь цифровой контроллер клапана может непрерывно собирать и хранить данные, поэтому, когда происходит событие, контроллер может сохранять данные до, во время и после события. Он также способен хранить сотни таких событий, поэтому технический специалист может оценить эту информацию через несколько дней, недель или даже месяцев.
Такое сочетание обширной памяти и вычислительной мощности позволяет цифровому контроллеру клапана не только собирать информацию, но и анализировать ее. Вместо того, чтобы просто выдавать предупреждение о наличии проблемы, цифровые контроллеры клапанов последнего поколения могут применять анализ данных и определять, в чем проблема, а затем предлагать решения прямо на устройстве. Такая мощность чрезвычайно полезна в полевых условиях, когда техник хочет как можно быстрее выявить и устранить проблему.
Важные функции контроллера клапана
При рассмотрении контроллеров клапанов для следующего проекта или модернизации нужно определить необходимые функции, которые позволяют добиться значительного улучшения работы клапана и увеличения срока его службы.
Цифровые контроллеры клапанов должны иметь простые кнопки и встроенный дисплей, позволяющие техническим специалистам сразу видеть состояние устройства, перемещаться по простым меню, выполнять настройку и устранять неполадки. Эти кнопки должны быть легко доступны во время работы, даже в зонах производства, отнесенных к опасным.
Рис. 3. Графический интерфейс, светодиодный индикатор состояния и простые в использовании кнопки могут оказаться неоценимым подспорьем для технических специалистов, помогая им быстро решать проблемы.
Простота настройки. Настройка устройства должна быть в основном автоматической. Контроллер должен иметь возможность настройки и калибровки с минимальным вмешательством технического специалиста.
Хранение данных. Любой новый контроллер должен иметь возможность обнаруживать изменения в работе клапана, а также собирать и сохранять данные до, во время и после события для дальнейшего анализа. В идеале цифровой контроллер клапана должен иметь возможность хранить сотни таких событий.
Аналитика данных. Сбор и хранение данных важны, но эта информация не имеет особой ценности, если не дает действенных указаний. Новейшие цифровые контроллеры клапанов собирают и сохраняют данные, а затем используют расширенную обработку для их анализа и предложения действий по решению проблемы (рис. 4). Возможность подойти к устройству, нажать несколько кнопок и сразу понять, в чем проблема, почему она происходит и как ее исправить, имеет неоценимое значение для обслуживающего персонала.
Рис. 4. Простые и удобные в навигации меню, которые отображают рабочее состояние, предупреждения устройств и предложения по решению этих проблем, обеспечивают необходимые преимущества для технических специалистов по регулирующим клапанам.
Универсальное применение. Цифровой контроллер клапана должен соответствовать большому количеству стандартизированных монтажных кронштейнов, что позволяет устанавливать его на клапаны многих производителей, а не только на клапаны поставщика, поставляющего контроллер.
Новейшие цифровые контроллеры клапанов включают в себя разнообразную и функциональную аппаратную платформу с широким спектром датчиков, могут быть модернизированы с помощью позиционных переключателей или аналоговых выходов, а также имеют возможность добавлять коммуникационные модули различных типов по мере их появления.
Когда становятся доступными функциональные возможности и улучшенная аналитика, устройство можно обновить, загрузив новый модуль и/или программное обеспечение. Эта функция имеет решающее значение, поскольку большинство доступных сегодня цифровых контроллеров клапанов требуют замены, если нужно воспользоваться новыми возможностями.
Заключение
Цифровые контроллеры клапанов стали важнейшим компонентом автоматизированного управления, и их роль выходит за рамки простого позиционирования клапана и включает мониторинг клапана и диагностику неисправностей. Расположение этой мощности на клапане, где ее можно мгновенно использовать для обнаружения, идентификации и устранения проблемы, напрямую приводит к сокращению незапланированных простоев и повышению прибыльности.
Рассматривая цифровые контроллеры клапанов для крупного проекта или замены одного клапана, конечные пользователи должны внимательно изучить предлагаемые функции. За последние несколько десятилетий цифровые контроллеры клапанов прошли долгий путь, и замена имеющегося на подобный обычно не является оптимальным решением.
По мере развития автоматизации в 1970-х годах стало ясно, что регулирующие клапаны являются слабым звеном в этом процессе. Сигнал заданного значения был отправлен на клапан, но переменное давление подачи воздуха, утечки пневматики и изменяющиеся условия процесса часто не позволяли клапану достигать и удерживать заданное значение. Чтобы устранить этот недостаток, в 1970-х годах был представлен электропневматический позиционер, который регулировал давление по мере необходимости, чтобы привести фактическое положение клапана в соответствие с желаемым значением.
За десятилетия электропневматический позиционер превратился в гораздо более функциональный цифровой контроллер клапана с появлением микропроцессоров. С каждым поколением обновлений оборудования цифровые контроллеры клапанов работали с новыми, более совершенными датчиками и использовали улучшенную диагностику. К сожалению, эти особенности также усложнили настройку оборудования и устранение неполадок.
Новое поколение цифровых контроллеров клапанов выходит на рынок для решения этих и других проблем. В этой статье обсуждается последнее поколение цифровых контроллеров клапанов.
Электропневматические позиционеры прошли долгий путь с момента своего появления 50 лет назад. В то время отсутствие жесткого контроля сильно затрудняло быстрое и точное управление процессом. Основная проблема возникала из-за непоследовательной реакции самого клапана.
В зависимости от перепада давления на клапане, а также давления воздуха в приборе и зоны нечувствительности клапана положение клапана отклонялось от заданного положения, и эта разница постоянно менялась. Из-за этого процесс отклонялся от заданного значения, и управление клапаном сохранялось в постоянно меняющемся состоянии.
В связи с этим для установки клапана был разработан локальный электропневматический контроллер, часто называемый позиционером клапана. Позиционер измерял фактическое положение клапана с помощью механической связи, а затем регулировал давление привода так, как необходимо, чтобы положение клапана соответствовало команде системы управления. Позиционер в значительной степени устранил отклонения, создаваемые самим регулирующим клапаном, значительно улучшив общий контроль процесса.
Рисунок 1. Электропневматические контроллеры клапанов были представлены в 1970-х годах (показан Fisher 3582i), они первоначально измеряли положение клапана с помощью механической связи, соединенной со штоком клапана.
Эти ранние контроллеры клапанов были в конечном итоге модернизированы до полностью цифровых контроллеров клапанов в 1990-х годах. Полная цифровизация позволила ускорить управление и упростить настройку. Последующие улучшения включали увеличение количества датчиков для измерения давления воздуха, расхода воздуха, скорости штока и других параметров. Примерно в 2004 году проблемные механические соединения были устранены, и устройства начали включать в себя модульные компоненты для простоты обслуживания. Все эти изменения значительно улучшили долгосрочную производительность и надежность цифровых контроллеров.
Затем производители обратили свое внимание на усовершенствования программного обеспечения с целью использования датчиков и информации о положении клапана для обнаружения развивающихся проблем с регулирующим клапаном и предупреждения персонала завода до того, как эффективность управления значительно ухудшится. Цифровые контроллеры клапанов стали надежным источником данных, которые можно было анализировать и обрабатывать, чтобы максимально увеличить время безотказной работы и избежать незапланированных остановок.
Настройка цифрового контроллера клапана усложнилась. Что еще более важно, сам контроллер оставался не чем иным, как сквозным передатчиком информации. Пока программное обеспечение для мониторинга клапана, обычно устанавливаемое в диспетчерской или другом месте, удаленном от клапана, постоянно собирало информацию с контроллера клапана на предмет информации и сохраняло ее, этот подход работал хорошо. Однако если эта связь прерывалась или если программное обеспечение для сбора информации было недоступно, данные регулирующего клапана терялись.
Дальнейшие достижения в области цифровых контроллеров клапанов решили эту и другие проблемы, как поясняется далее.
Вычислительная мощность контроллера клапана
Экспоненциальное увеличение вычислительной мощности чипов позволило производителям значительно модернизировать вычислительные возможности и хранилище данных цифровых контроллеров клапанов, что дало множество преимуществ.
Рисунок 2. Одним из непосредственных преимуществ увеличения вычислительной мощности цифровых контроллеров клапанов является возможность настройки меню на разных языках.
Конфигурация устройства также стала довольно простой, поскольку при производстве были задействованы передовые вычисления. Калибровка позиционера раньше была очень сложной процедурой, требующей специальных знаний, времени и терпения. Теперь пользователи просто запускают последовательность автоматической калибровки и отвечают на несколько вопросов на интерактивном локальном дисплее, а цифровой контроллер делает все остальное.
Еще одним непосредственным преимуществом является возможность хранения данных. Раньше цифровой контроллер клапана имел датчики для сбора данных, но если эти данные не передавались немедленно, они терялись. Теперь цифровой контроллер клапана может непрерывно собирать и хранить данные, поэтому, когда происходит событие, контроллер может сохранять данные до, во время и после события. Он также способен хранить сотни таких событий, поэтому технический специалист может оценить эту информацию через несколько дней, недель или даже месяцев.
Такое сочетание обширной памяти и вычислительной мощности позволяет цифровому контроллеру клапана не только собирать информацию, но и анализировать ее. Вместо того, чтобы просто выдавать предупреждение о наличии проблемы, цифровые контроллеры клапанов последнего поколения могут применять анализ данных и определять, в чем проблема, а затем предлагать решения прямо на устройстве. Такая мощность чрезвычайно полезна в полевых условиях, когда техник хочет как можно быстрее выявить и устранить проблему.
Важные функции контроллера клапана
При рассмотрении контроллеров клапанов для следующего проекта или модернизации нужно определить необходимые функции, которые позволяют добиться значительного улучшения работы клапана и увеличения срока его службы.
Цифровые контроллеры клапанов должны иметь простые кнопки и встроенный дисплей, позволяющие техническим специалистам сразу видеть состояние устройства, перемещаться по простым меню, выполнять настройку и устранять неполадки. Эти кнопки должны быть легко доступны во время работы, даже в зонах производства, отнесенных к опасным.
Рис. 3. Графический интерфейс, светодиодный индикатор состояния и простые в использовании кнопки могут оказаться неоценимым подспорьем для технических специалистов, помогая им быстро решать проблемы.
Простота настройки. Настройка устройства должна быть в основном автоматической. Контроллер должен иметь возможность настройки и калибровки с минимальным вмешательством технического специалиста.
Хранение данных. Любой новый контроллер должен иметь возможность обнаруживать изменения в работе клапана, а также собирать и сохранять данные до, во время и после события для дальнейшего анализа. В идеале цифровой контроллер клапана должен иметь возможность хранить сотни таких событий.
Аналитика данных. Сбор и хранение данных важны, но эта информация не имеет особой ценности, если не дает действенных указаний. Новейшие цифровые контроллеры клапанов собирают и сохраняют данные, а затем используют расширенную обработку для их анализа и предложения действий по решению проблемы (рис. 4). Возможность подойти к устройству, нажать несколько кнопок и сразу понять, в чем проблема, почему она происходит и как ее исправить, имеет неоценимое значение для обслуживающего персонала.
Рис. 4. Простые и удобные в навигации меню, которые отображают рабочее состояние, предупреждения устройств и предложения по решению этих проблем, обеспечивают необходимые преимущества для технических специалистов по регулирующим клапанам.
Универсальное применение. Цифровой контроллер клапана должен соответствовать большому количеству стандартизированных монтажных кронштейнов, что позволяет устанавливать его на клапаны многих производителей, а не только на клапаны поставщика, поставляющего контроллер.
Новейшие цифровые контроллеры клапанов включают в себя разнообразную и функциональную аппаратную платформу с широким спектром датчиков, могут быть модернизированы с помощью позиционных переключателей или аналоговых выходов, а также имеют возможность добавлять коммуникационные модули различных типов по мере их появления.
Когда становятся доступными функциональные возможности и улучшенная аналитика, устройство можно обновить, загрузив новый модуль и/или программное обеспечение. Эта функция имеет решающее значение, поскольку большинство доступных сегодня цифровых контроллеров клапанов требуют замены, если нужно воспользоваться новыми возможностями.
Заключение
Цифровые контроллеры клапанов стали важнейшим компонентом автоматизированного управления, и их роль выходит за рамки простого позиционирования клапана и включает мониторинг клапана и диагностику неисправностей. Расположение этой мощности на клапане, где ее можно мгновенно использовать для обнаружения, идентификации и устранения проблемы, напрямую приводит к сокращению незапланированных простоев и повышению прибыльности.
Рассматривая цифровые контроллеры клапанов для крупного проекта или замены одного клапана, конечные пользователи должны внимательно изучить предлагаемые функции. За последние несколько десятилетий цифровые контроллеры клапанов прошли долгий путь, и замена имеющегося на подобный обычно не является оптимальным решением.
