Wyższa Szkoła Morska

Instytut Elektrotechniki i Automatyki Okrętowej

Zakład Automatyki Okrętowej

PRACA KONTROLNA

Inteligentny pozycjoner SRD991 podstawowe cechy, działanie i obsługa

Opracował:

Paweł Jacewicz

1

Spis treści

1.

Podstawowe

dane

techniczne

pozycjonera

SRD991...............................................................3

2. Wiadomości ogólne.................................................................................................................4

3. Działanie pozycjonera.............................................................................................................5

3.1. Analogowy tryb pracy........................................................................................................6

3.2. Cyfrowy tryb pracy............................................................................................................6

4. Rozruch urządzenia.................................................................................................................7

4.1. Wiadomości ogólne............................................................................................................7

4.2. Nastawa za pomocą klawiszy lokalnych............................................................................8

4.3. Tryby pracy dla klawiszy lokalnych..................................................................................9

4.4. Zatrzymanie urządzenia.....................................................................................................12

Literatura...................................................................................................................................12

2

1. Podstawowe dane techniczne pozycjonera SRD991

Rys.1. Widok pozycjonerów zainstalowanych na zaworach różnego typu

Cechy pozycjonera:

•

Autostart

•

Autodiagnostyka

•

Komunikacja HART lub FOXCOM

•

Konfiguracja za pośrednictwem klawiszy lokalnych, przenośnego terminala ręcznego,

komputera PC lub systemu szeregowego I/A.

•

Niski pobór powietrza

•

Niskie wibracje we wszystkich kierunkach

•

Skok 8 do 100 mm (0,3 do 4 cali)

•

Zasięg kątowy do 95

°

3

•

Łatwa obsługa przy użyciu trzech klawiszy

•

Ciśnienie powietrza zasilającego do 6 bar (90 psig)

•

Działanie pojedyncze lub podwójne

•

Mechaniczny wskaźnik ruchu (położenia)

•

Montaż na siłownikach liniowych bezpośrednio lub zgodnie z IEC 534

•

Montaż na siłownikach obrotowych zgodnych z VDI/VDE 3854

•

Klasa ochrony IP 65 oraz NEMA 4

•

Ochrona eksplozyjna: EEx ia IIC T4 oraz EEx ia IIC T6 zgodnie z CENELEC lub

„faktyczne bezpieczeństwo” zgodnie z FM i CSA

•

Wbudowany niezależne graniczne przełączniki indukcyjne (opcjonalnie)

•

Czujniki ciśnienia powietrza zasilającego i ciśnienia wyjściowego (opcjonalnie)

•

Przekaźnik wspomagający do minimalizacji czasu skoku (opcjonalnie)

2. Wiadomości ogólne

Inteligentny elektro – pneumatyczny pozycjoner SRD 991 jest przeznaczony do

obsługi siłowników zaworów pneumatycznych w systemach sterowania i regulatorach

elektronicznych używających sygnału komunikacyjnego HART przekładanego na analogowy

sygnał sterujący 4

÷

20 mA. Czysta praca cyfrowa jest dostępna przy użyciu komunikacji

cyfrowej FOXCOM przez system szeregowy I/A.

Pętla sterowania została przedstawiona na rysunku 2. Inteligentny pozycjoner 1 i

siłownik pneumatyczny 2 działają w obwodzie sterowania, gdzie wejściowa wartość zadana

w jest wyprowadzana z regulatora nadrzędnego lub systemu operatorskiego, wyjściem

natomiast jest sygnał ciśnienia y i pozycja x siłownika na zaworze 3. Pozycjoner może być

podłączony zarówno do siłowników liniowych jak i obrotowych. Siłowniki wyposażone w

sprężyny są sterowane przy pomocy pozycjonerów pojedynczego działania. Siłowniki bez

sprężyn są sterowane przez pozycjonery podwójnego działania. Pozycjoner może być

obsługiwany lokalnie za pomocą klawiszy lokalnych. Wersje pozycjonera HART i FOXCOM

mogą być obsługiwane lokalnie lub zdalnie za pośrednictwem przenośnego terminala

ręcznego 4 lub szeregowego systemu I/A (FOXCOM). Dla powietrza zasilającego zaleca się

stosowanie regulatora filtrującego FOXBORO ECKARDT FRS923.

4

Rys.2. Schemat blokowy pętli sterowania z wykorzystaniem pozycjonera SRD991

3. Działanie pozycjonera

Schemat blokowy pozycjonera został przedstawiony na rysunku 3. Poniżej zostanie

przedstawiona zasada obróbki i przetworzenia sygnału przez pozycjoner, w zależności od

trybu w jakim pracuje (analogowy lub cyfrowy)

5

Rys.3. Schemat blokowy pozycjonera

3.1. Analogowy tryb pracy

Podczas działania w trybie analogowym (punkt do punktu), sygnał prądowy 4...20 mA

na wejściu jest zamieniany na napięcie zasilające przez przetwornik napięcia 7. Wartość

prądu jest mierzona, zamieniana przez przetwornik analogowo – cyfrowy (A/D) 9 i podawana

poprzez przełącznik 10 do jednostki sterowania cyfrowego 11 zawierającej mikroprocesor.

Sygnał wyjściowy dla operacji w trybie analogowym jest podawany do przetwornika

elektromechanicznego (jednostka I/P) 12, który steruje analogowym wzmacniaczem

pneumatycznym pojedynczego lub podwójnego działania 14, poprzez przedwzmacniacz 13.

Wyjściem ze wzmacniacza 14 jest ciśnienie wyjściowe (y

1

, y

2

) podawane do siłownika.

Wzmacniacze pneumatyczne są zasilane powietrzem zasilającym o ciśnieniu 1,4...6 bar

(20...90 psig).

Położenie siłownika x jest przesyłane do jednostki sterującej 11 poprzez czujnik

położenia (pojemnościowy) 15 i jest wyświetlane niezależnie na mechanicznym wskaźniku

ruchu (położenia) 16.

Czujniki ciśnienia 19 i 20 (opcjonalne) i zewnętrzne wejścia / wyjścia 21 (opcjonalne)

umożliwiają podłączenie niezależnych sygnałów alarmowych.

6

Inicjalizacja, rozruch oraz przetwarzanie danych dla pozycjonera mogą być

przeprowadzone przy użyciu klawiszy lokalnych 17 przy wskazaniach stanu podawanych

przez diody LED 18.

Wersje HART i FOXCOM przeprowadzają rozruch oraz przetwarzanie danych przy

użyciu odpowiednio:

a.

jednostka HART – przenośny terminal ręczny lub komputer PC,

b.

jednostka FOXCOM – komputer PC lub system szeregowy I/A.

3.2. Cyfrowy tryb pracy

Podczas działania w trybie cyfrowym sygnał napięciowy prądu stałego jest

dostarczany wejściem w. W napięciu modulowany jest sygnał FSK. Modulacja obejmuje

informację (np.: wartość zadaną). Sygnał jest przesyłany cyfrowo do jednostki sterującej 11

przez jednostkę FSK oznaczony numerem 8.

Pozostałe tryby pracy nie różnią się od dostępnych przy analogowym sygnale

wejściowym.

4. Rozruch urządzenia

4.1. Wiadomości ogólne

7

Rys.4. Podstawowe elementy regulacyjne pozycjonera SRD991

Elementy regulacyjne pokazano na rysunku 4. Przed uruchomieniem pozycjonera,

muszą zostać podłączone sygnały wejściowy i powietrza zasilającego. Podłączenie powietrza

zasilającego musi mieć wystarczającą przepustowość oraz podawać ciśnienie 1,4

÷

6 bar (20

÷

90 psig), które nie powinno jednak przekraczać maksymalnego ciśnienia pracy siłownika.

Tłumienie dla wyjścia sygnału pneumatycznego (regulacyjna śruba dławiąca 17 dla

siłowników pojedynczego działania lub 17 i 18 dla siłowników podwójnego działania) jest

ustawione na wartość roboczą fabrycznie. Normalnie nie ma konieczności zmieniania go.

Ustawianie funkcji SRD991 jest realizowane za pośrednictwem klawiszy lokalnych

kiedy pokrywa jest zdjęta. Wszystkie ważne funkcje mogą tam być wybrane. Wersje

pozycjonera z komunikacją HART lub FOXCOM mają rozszerzony zakres funkcji. Funkcje

nastawcze w trybie komunikacyjnym są realizowane za pośrednictwem przenośnego

terminala ręcznego, komputera PC lub systemu szeregowego I/A (FOXCOM). W tym

przypadku, klawisze lokalne na pozycjonerze mogą być zablokowane dla użytkownika.

8

Konfiguracja przy użyciu klawiszy lokalnych lub interfejsu komunikacyjnego może

przeszkadzać działaniu aktualnego procesu! Podczas konfiguracji zaleca się odcięcie

przepływu przez zawór.

Dla pierwszego uruchomienia zaleca się wybranie „Autostart” lub „Short autostart”

(skrócone uruchomienie automatyczne). Dla inicjalizacji automatycznego uruchomienia

używamy klawiszy lokalnych lub komunikacji HART lub FOXCOM. Wejściowy sygnał

prądowy dla „Autostart” i „Short autostart” musi być większy niż 5 mA.

Po wybraniu przełożenia przekładni wskaźnika ruchu (położenia) 12 trzeba ustawić

dysk wskaźnikowy na wale przekładni w żądaną pozycję i dopasować znak w oknie w

pokrywie obudowy. Po położeniu pokrywy obudowy, trzeba zwrócić uwagę aby

odpowietrzenie było ustawione ku dołowi.

4.2. Nastawa za pomocą klawiszy lokalnych

Ustawianie funkcji pozycjonera jest przeprowadzane przy użyciu klawiszy lokalnych

15 (M), 13 (UP), 14 (DOWN). Nie należy dotykać tyłu pozycjonera podczas operowania

klawiszami (Niebezpieczeństwo skaleczenia się!). Poniższe stany wskazywane są przez diody

LED 16:

Tabela 1. Stany wskazywane przez diody LED

Diody LED

Opis

Red

Green

M

1

2

3

4

-

*

-

-

-

INIT: diody LED wskazują
inicjalizację faz pozycjonera
↓
wymaga to kilku sekund

-

-

*

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

*

-

-

-

-

-

NORMAL OPERATION
normalna praca

/*

x

x

x

x MENU: xxxx = menu

-

y

y

y

y PARAMETER yyy dla

menu

*

-

-

-

-

FAULT (błąd)

Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona
/* oraz x – światło błyskające, * oraz y – ciągłe

Podczas rozruchu pozycjoner powinien być w trybie pracy „NORMAL OPERATION”

9

4.3. Tryby pracy dla klawiszy lokalnych

Działanie klawiszy lokalnych jest możliwe tylko w trybach pracy: IN SERVICE, OUT

SERVICE lub FAILSAFE.

INITIALIZE (Inicjalizacja):

Pozycjoner nie jest gotowy do pracy. Przeprowadzane są różne automatycznie

przebiegające testy. W klika sekund jednostka automatycznie przełącza się w tryb normalnej

pracy.

Normalna praca: IN SERVICE, OUT SERVICE lub FAILSAFE. Przełączanie trybów w

Menu jest dostępne jeśli nie zablokowano przed wprowadzaniem zmian.

Poniżej przedstawiono krótki opis opcji menu, parametrów i działania klawiszy.

Tabela 2. Funkcje dostępne w menu i odpowiadające wskazania diod LED

Diody LED

migające

Menu

Opis

Red

Green

M.

1

2

3

4

/*

/*

-

-

-

1

Linearyzacja
pozycji kątowej

/*

-

/*

-

-

2

Autostart

/*

-

-

/*

-

3

Działanie
pozycjonera

/*

-

-

-

/*

4

Charakterystyka

/*

/* /*

-

-

5

Ograniczenie
ruchu / odcięcie

/*

/*

-

/*

-

6

zarezerwowane

/*

/*

-

-

/*

7

Test operacji
pneumatycznych

/*

-

/* /*

-

8

Test przebiegu
sterownia

/*

-

/*

-

/*

9

Dostrojenie
wejścia prądowego
przetwornika A/D

/*

-

-

/* /*

10

Skrócony autostart

Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona

10

Obsługa menu i wprowadzanie parametrów:

•

Wchodzimy do trybu Menu poprzez wciśnięcie klawisza M. Czerwona dioda LED świeci

z zieloną LED1, co wskazuje opcje 1 w Menu.

•

Wybór żądanej opcji w Menu jest dokonywany poprzez wciśnięcie klawisza UP lub

DOWN (opcja w górę lub w dół). Każde przyciśnięcie klawisza przesuwa o jedną opcję do

przodu (lub wstecz). Błyskające zielone diody LED wskazują aktualnie wybraną opcję.

•

Równoczesne przyciśnięcie klawiszy UP i DOWN potwierdza wybraną opcję i

wprowadza tryb wyboru parametru (Parameter). Czerwona dioda gaśnie, a pozostałe

zielone wskazują parametr lub stan do ustawienia. Parametry ustawiamy zgodnie z

tabelą 3.

•

W dowolnym czasie możemy opuścić tryb Menu, przyciskając klawisz M. Wszystkie

diody zgasną i pozycjoner powróci do trybu Normal operation (normalna praca).

Poniżej w tabeli 3 przedstawiono dostępne parametry i odpowiednie dla nich stany diod

przyporządkowane do odpowiednich funkcji Menu. Klawisze zmieniające wartości danego

parametru oznaczono w nawiasach kwadratowych. Nazwy barw diod LED zostały użyte w

wersji angielskiej: Red – dioda czerwona, Green – dioda zielona

[UP] + [DOWN] oznacza jednoczesne naciśnięcie klawiszy lokalnych UP i DOWN,

W momencie zapisu parametrów diody gasną na krótki czas

11

Tabela 3. Dostępne parametry i odpowiadające im wskazania diod LED

Wybrana wcześniej opcja

menu

Diody LED

świecące ciągle

Parametr lub stan

Reakcja na przyciskane klawisze

Red

Green

M

1

2

3

4

1

Linearyzacja pozycji

kątowej

-

-

*

-

-

Siłownik liniowy

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót
do Menu

-

-

-

*

-

Siłownik obrotowy

2

Autostart

-

*

-

-

*

Gotowość

[

UP] + [DOWN] – uruchamia funkcję IMMEDIATELY

(natychmiastowo)
:
:
praca automatyczna

1)

:
:
Przy zakończeniu tryb automatycznie zmienia się na: praca
normalna

-

*

-

-

-

Start, geometria

-

-

*

-

-

Pochyłości

-

-

-

*

-

Kroki

-

-

-

-

*

Parametr sterujący

-

-

-

-

-

Koniec

3

Działanie

pozycjonera

-

*

-

-

-

Wprost

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót
do Menu

-

-

-

-

*

Odwrotne

4

Charakterystyka

-

*

-

-

-

Liniowa

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót
do Menu

-

-

*

-

Stałoprocentowa

-

-

-

*

-

Odwrócona

stałoprocentowa

-

-

-

-

*

Specjalna

5

Ograniczenie ruchu /
odcięcie

-

*

-

-

-

Dolna wartość

graniczna

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót
do Menu

-

-

*

-

-

Odcięcie

-

-

-

-

*

Górna wartość

graniczna

6

zarezerwowane

-

-

-

-

-

-

-

7

Test operacji

pneumatycznych

-

*

*

Prąd jednostki IP 0%

↓ 32 x nastawa

↓ klawisz UP

100%

Każde wciśnięcie [UP] = plus ok. 3%
100% + [UP] = 0%
Każde wciśnięcie [DOWN] = minus ok. 3%
0% + [DOWN] = 100%
[M] – powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – bez funkcji

8

Test przebiegu

sterownia

-

*

-

-

-

Pozycja 0 %

Każde wciśnięcie [UP] = plus ok. 12,5%
100% + [UP] = 0%
Każde wciśnięcie [DOWN] = minus ok. 12,5%
0% + [DOWN] = 100%
[M] – powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – bez funkcji

-

*

*

-

-

12,5 %

-

-

*

-

-

25 %

-

*

*

*

-

37,5 %

-

-

*

*

-

50 %

-

-

*

*

*

62,5 %

-

-

-

*

-

75 %

-

-

-

*

*

87, 5 %

-

-

-

-

*

100 %

9

Dostrojenie wejścia

prądowego

przetwornika A/D

-

*

-

-

-

4 mA

[

UP] – następny parametr,

[DOWN] – poprzedni parametr
[M] - powrót do Menu
[UP] + [DOWN] – zapis ustawionego parametru i powrót
do Menu

-

-

-

-

*

20 mA

10

Skrócony autostart

-

*

-

-

*

Gotowość

[UP] + [DOWN] – uruchamia funkcję IMMEDIATELY
(natychmiastowo)
praca automatyczna

1)

Przy zakończeniu tryb automatycznie zmienia się na: praca
normalna

-

*

-

-

-

Start, geometria

-

-

-

-

-

Koniec

1) Jeśli wyjdziemy poprzez RESET (klawisze M+DOWN+UP jednocześnie naciśnięte), parametr zostaje
ustalony na wartość zapisaną

12

4.4. Zatrzymanie urządzenia

Przed odłączeniem jednostki, rozłączyć powietrze zasilające i elektryczny sygnał

wejściowy. Po rozłączeniu sygnału elektrycznego, ostatnie potwierdzenie konfiguracji

pozycjonera jest przechowywana w pamięci.

Literatura

1.

Positioners SRD991 Intelligent Positioner SRD991. 1998,1999, Intelligent Automation

Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

2.

Product Specifications SRD991 Intelligent Positioner. PSS EVE0105 A-(en), 05.98,

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

3.

Master Instruction SRD991 Intelligent Positioner. MI EVE0105 A-(en), 10.97, Intelligent

Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

4.

Communication with HART Hand-Held Terminal, Master Instruction SRD991 Intelligent

Positioner. MI EVE0105 B-(en), 02.98, Intelligent Automation Worldwide FOXBORO

ECKARDT GmbH.

5.

Communication via HART User Interface ABO991, Master Instruction SRD991

Intelligent Positioner. MI EVE0105 C-(en), 03.97, Intelligent Automation Worldwide

FOXBORO ECKARDT GmbH.

6.

Parts List /Recommended Spare Parts List SRD991 Intelligent Positioner, SRD992

Digital Positioner. PL / RSPL EVE0105 A-(en), PL / RSPL EVE0106 A-(en), 09.98

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

7.

Technical Information SRD991 Intelligent Positioner. TI EVE0105 A-(en), 05.98,

Intelligent Automation Worldwide FOXBORO ECKARDT GmbH.

13