閥門定位器是閥門的關鍵附件。智能閥門定位器運用人（rén）工智能技術，實現電氣化信號的智能處理，是具有高靈敏度、高可靠性和參數可選擇性的數字係統。可以提高閥門動態響應特性，減少閥門位移測（cè）量的死區。

一、智能閥門定位器及其工作原理

　　(一)閥門定位器的定義和特點

　　閥門定位器是一種用於調節閥上的（de）主要附件。通常（cháng）來說又稱為氣動閥門定位器。一般來說必須與氣動調節閥配套使用，才能正常運作。它的工作原理是接（jiē）受調節器所輸出（chū）的（de）信（xìn）號，然後利用這一信號去控製氣動調節閥。當調節閥根據信（xìn）號的指示做出一定的動作後，調節閥上的閥杆位置有一（yī）定的位移，這一位移的動作也會通過機器的機械裝置反饋到閥（fá）門的定位器，這時閥門的狀況通過這一個回合的電信（xìn）號傳給上位係統。閥杆位置移動（dòng）的信號（hào）傳輸至它，然後經過它的反饋，它將這種（zhǒng）信號作為反饋信號。控製器同樣會輸（shū）出一種信（xìn）號，這種是一（yī）種輸出信號。這兩種（zhǒng）信號作為比較。如（rú）果這兩種信號出現了某種偏差，使其足（zú）以改變機械操（cāo）作的執行動作，輸出了執行動作的輸（shū）出（chū）信號，會建立（lì）一種閥杆位置移動（dòng）與（yǔ）控製（zhì）器輸出信（xìn）號之間的對應關係。這時，閥門定位器能夠組（zǔ）成一組以閥杆位置移動為測量（liàng）信號，以控製（zhì）輸（shū）出為設定信號的反饋控製係統。一般來說，閥門的定位器結構按照其結構形式和工（gōng）作原理可以分氣動閥門定位器、電氣閥門定位器和智能式閥門定位器。閥門定位器的作用是增大調節閥的輸出功率，對（duì）於調節信號快速傳遞很（hěn）反映。對於閥杆來說，可以增加閥杆的移動速度，閥杆移動是所產生的摩擦力帶來的（de）平衡性問題有很大改善。閥門的線性度可以通過定位器（qì）裝置的反應有很大的提高（gāo）。對於閥門的正（zhèng）確定位和機器的有效運行有巨大作用。

　　(二)智能閥門定位器（qì）的定義和工作原理

　　智能閥門調節定位器是一種不需要人工（gōng）矯正和調整（zhěng）的，可以自動檢（jiǎn）測（cè）所帶的調節（jiē）閥零點、滿度、摩擦係數、自動（dòng）設置控（kòng）製參數的閥門定位器。它（tā）的工作原理又和傳統的閥門定位器工作（zuò）原理有（yǒu）所區別（bié）。一般來說，後者（zhě）接受的是來至控製係統（tǒng）的4～20mA模擬（nǐ）信號，然後通過驅動力（lì），使電動機產生一定（dìng）的電磁力，這種電磁力會作用於主杠杆。閥門器上閥位（wèi）的變化一般來說主（zhǔ）要經過反饋杆、凸輪、副杠杆和反饋彈簧傳遞到要做出反應（yīng）的主杠杆上。主杠杆上的平衡（héng）直接影響擋板噴嘴機構，這一機構受它的影（yǐng）響，經過氣（qì）動放大器（qì）來控製氣動執行機構的進氣（qì）與排氣這一一進一出的（de）氣體反應。然（rán）後才終達到已經設定的參數，及設定點。簡單的來說，後者的主要工作原理主要是利用物理上的力平（píng）衡理（lǐ）論，來達到對於閥門的操控（kòng）。

　　對前者，即智能閥門調節定位器來說。它的工作原理顯然與科學技術的發展和市場需求相關。它的工（gōng）作原理主要是通（tōng）過電子化、數字化的信號控製。這也是人工智能做明顯用於工業生產的特點。它接受的是來自於控製係（xì）統的4～20mA閥位設定信號，然（rán）後通過軟件裝置和計算機係統進行高精確度的（de）A/D采樣轉換，得到一個設定值的變量（liàng）數字元素（sù）。閥門位置的變化在經過了閥門位置所設置的反饋機構的閥門位置的（de）電信號後，也需要經過A/D采樣轉換，計算出設定值的變量數字元素和閥門位置移動所產生的（de）變量數值（zhí）。這兩個數值經過微處理器的（de）處理，後匯集成一個關於閥門位置變動的信號。通過電子和電氣二者的轉換，來達到（dào）氣動機構空氣狀態控製的目的。實際上這就是不同於力平衡原理（lǐ）的數字平衡原理來對閥位進行位移控製。

　　實（shí）際上，整個智能閥門定（dìng）位器是一個控製回路，它是由兩線和一個4～20mA信號來控（kòng）製的。基於HART協議（yì）的雙向數字通信，是經過HART模（mó）件的送出然後接（jiē）收和4～20mA疊加覆（fù）蓋在一起的數字信息，可以實現跟微（wēi）處理器雙向交流的數字通信。首先，模擬量的4～20mA信號會傳送給微處理器（qì），在微處理器（qì）當中（zhōng）進行（háng）處理，與閥位處的傳感器返回來（lái）的反饋信息加以對比。微（wēi）處理器經過科學的計算，根據二者的偏差數值和方向變化進行控製計算，這就是所謂的一級（jí）控製。然後向（xiàng）壓電閥發出相應的電控指令。壓電閥根據（jù）這一指令做出開（kāi）與合的（de）動作。壓（yā）電閥同時會使氣動（dòng）放大器的輸出反饋給內控製係統（tǒng），再次與微處理器處理（lǐ）的信息（xī）進行比較，這是二級控製。通過（guò）兩級控製的輸出（chū）信號會傳遞給執行機構，執行機構內空氣壓力的變化會指引閥門運動的行程。

二、智能閥門器的特點

　　調節閥作為控製裝置的關鍵附件。要求改善和提高機（jī）器執行的性能。整個（gè）儀表裝置的發展使能夠提高控（kòng）製水平的（de）地方。所以把（bǎ）人工智能運用到閥門控製當中，是必然要求。智能閥門定位器能夠（gòu）集通訊能力、電氣轉換於（yú）一（yī）體。通訊協議能夠方便的獲取操作需要操作的處理信息。通（tōng）訊協議的另外一個好處即（jí）為（wéi）可以隨時隨地進行（háng）信號（hào）與數據（jù）庫的對（duì）比，用來診斷發生故障的原因（yīn）。與傳統的閥門定位器來比較，智能閥門定位器有較高的敏感度，能夠比較快速有效的捕捉到閥門位置移動的變化，有比較穩定的可靠性。計算機設定的科學（xué）性參數比（bǐ）之傳統人工設定的參數值同樣具（jù）有比較代表性的可選擇性。閥門控製容易出現的死區的問題，也（yě）能夠合理的處置死區狀態下閥門控製狀態。與常規的定位器相比，通（tōng）過比較精確的位（wèi）置（zhì）檢測裝（zhuāng）置和定位器內部的人工智能計算機軟件，對於儀表本身和隨之相關調節閥動作有一定的（de）診斷功能。

　　由於在智能閥門定位器中引入了（le）微處（chù）理器的（de）技術，實（shí）現了人工智能。得益於電腦軟件的強烈支持（chí），可以實現以下（xià）功能。第一，人（rén）工智能（néng）能夠（gòu）支持自動調節，自動調節意味著可以實現儀表本身、機器本（běn）身（shēn）、通（tōng）訊處理器和（hé）電腦登（dēng）一係列相關裝置（zhì）的零點和控製進程的自我矯正。第二，智能數字閥門定位器（qì）具有與現（xiàn）場總線係統配置的功（gōng）能，可以通過（guò）設定地址的參數來（lái）達到對地（dì）址（zhǐ）的數字化控製。第（dì）三，智能閥門控製（zhì）器由於實現（xiàn）了智能控製，所（suǒ）以可以實現大規模的兼容模擬量、基（jī）於（yú）HART協議的信號、FF信號和其他通訊規程。同時由於實現了基於這些協議的信號出利空，能夠根據HART通訊方式和電（diàn）腦查到所需檢測儀表的出廠信息和參數。第四（sì），由於利用（yòng）的是電信號而不是力平衡的原理（lǐ）來實現控製，大大提高了信號的（de）可靠性（xìng）和穩定（dìng）性。能夠對（duì）控製時間的滯後性有迅速有效的處理。

三、智能閥門控製器的（de）運用

　　與傳統的利（lì）用力平衡原理的機械式定位器不同，它是電子科學、信息軟件（jiàn）、機械物理、科學（xué）計算法、流體力學、現代通訊等多門高端現代科學技術相結合的產品。中國自動化行業一直在追求引進和模仿國外先進的自動化技術，但是（shì）同時也一直強（qiáng）調（diào）自主創新能力。但是（shì）國內的工藝水（shuǐ）平並不（bú）高，因為科學技（jì）術的門檻，國內（nèi）的（de）自動化行業（yè）機械（xiè）式國產閥門（mén）定位器有一定的（de）行業（yè）規模。但是對於科學技術要求較高的（de）智能閥門定位器的市場來說，少數（shù）比較優秀的國際（jì）品牌所占據。比如電子技術發（fā）達的西門子公司（sī）生產的電氣智能閥門（mén）定位器一直被視為行（háng）業的頂（dǐng）尖水平。在不同的場合和環境運用不同的（de）智能（néng）閥門定位器。智能閥門定位器可以（yǐ）分為單獨供電的和不單獨供電的兩種，因（yīn）為定（dìng）位器自（zì）帶一個24VDC和一個4—20mA的（de）電流信（xìn）號，以便實現自檢。但是有的電位器就不需要提（tí）供供電即前者，隻需要後者電流信號即可。在爆炸性氣（qì）體的使用環境下，以便精確度的確認和安全，比較適（shì）合用（yòng）電氣智能閥門定位器（qì）。

　　智能閥門定位器的發展方向是，儀表生產水平快速發（fā）展，各個廠家之間生產的各自的（de）配套儀表出現一定的可以替代性。或者是出現類似於HART協議（yì）的新的通訊協議。多（duō）種協議（yì）的出現和並存，或者是出現一種公用的統一標準的（de）協議。

　　智能閥門定位器並不能完完全全消除調節閥偏離度（dù）中的死區，從某種意義（yì）上來說，死區（qū）並不可能（néng）完完全全（quán）的消除，因為（wéi）理論和實踐總是有差（chà）距的。更何況實（shí）踐和理論（lùn）都存在死（sǐ）角，所以作為衡量調節閥偏離（lí）度的主要指（zhǐ）標需要進一步的消除。利（lì）用電氣測量閥位的方法（fǎ）可以消除反饋杆自身存在（zài）的死區。係統一體化在定位器中是另一一個智能閥門定位器發展的方向，在定位器（qì）之中加入（rù）各種控製功能，不需要經過CPU的處（chù）理就可以達（dá）到直接接受信號就（jiù）可以達到係統（tǒng）控製的目的。在智能閥門定位器中加入遙感技術，特別是在儀表之中安（ān）裝中運用，可（kě）以減少儀表中電（diàn）線裸露的（de）時間，減（jiǎn）少安全隱患（huàn），提高可以（yǐ）應用的範圍。

　　智能閥門定位器性能比之傳統閥門（mén）定位器比較穩定，能夠實現軟件檢測，調整方便。並且基於（yú）HART協（xié）議可以實現總線裝置的（de）通訊功能。對於維修的安全性能（néng）考慮，可以降低人工維修的（de）費用和保障維修的安全性，維（wéi）護量相當於零。從長遠發展來看，市場對於此類的智能閥門定位器的需求（qiú）量是巨大的，在工業生產中使用智能定位器是一種趨勢。加強智（zhì）能定位器的技術研究和設計，更有甚至，出（chū）現一種統一的通（tōng）訊協議（yì），實現各種閥門配套設置的統一，實現自動化控製係統的綜合作用。完善診斷功能和診斷功能，在石油、化工、機械、鋼（gāng）鐵等基礎性工業生產中大量應用在（zài）裝置上，必定會創造更多的（de）經濟效益。