閥門定位器是閥門的（de）關鍵附件。智能閥門定位器運用人工智能技術，實現電氣化信號的智能處理，是具有高靈（líng）敏度、高可靠性和（hé）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（yí）測量的死區。

一、智（zhì）能閥門定位器及其工作原理

　　(一)閥門定位（wèi）器的定義和特點

　　閥門定位器是一種（zhǒng）用於調節閥上的（de）主要附件。通（tōng）常來說又（yòu）稱為氣動閥門定位器。一般來說必（bì）須與氣動調節閥配（pèi）套使（shǐ）用（yòng），才能正常運作。它的工作原理是接受調（diào）節器（qì）所輸出的信號，然後利用這一信（xìn）號去控製氣動調節（jiē）閥。當調節閥根據信號的（de）指示做出一定（dìng）的動作後，調節閥上的閥杆位置（zhì）有一定的位移，這一位移（yí）的動作也會通過機器的機械裝置反饋到閥門的定位器，這（zhè）時閥門的狀況通過這一個回（huí）合的電信號傳（chuán）給上位係統。閥杆位置移動的信號傳輸至它，然後經過它的反饋，它（tā）將這種信號作為反饋信號。控製（zhì）器同樣會輸出一種信號（hào），這種（zhǒng）是一種輸出信（xìn）號。這兩種信號作（zuò）為比較。如果這兩種信號出（chū）現（xiàn）了某（mǒu）種（zhǒng）偏差，使其足以改變機械操作的執行動作，輸出了執行動作的（de）輸出信號，會建立（lì）一（yī）種閥杆位置移動與控製器輸出信號之間的對應關係。這時，閥門定位器能夠組成一組以閥杆（gǎn）位置移動為測量信號，以控製輸（shū）出為設定信號的反饋控製係統。一般來（lái）說，閥門的定位器（qì）結構按照其結構形式和工作原理可以分氣（qì）動閥門定位器、電（diàn）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，對於調節信號快速傳遞很反映。對於閥杆來說（shuō），可以增加閥杆（gǎn）的移動速度，閥杆移動是所產（chǎn）生的摩擦力帶來的平衡性問題有很大改善。閥門的線性（xìng）度可以（yǐ）通過定位器裝置的反應有很大的提高。對於（yú）閥門的正確定位和機器的有效運行有巨大作用。

　　(二)智能閥門（mén）定位器的定義和工作原理

　　智能閥門調節定位器是一種（zhǒng）不需要人工矯（jiǎo）正和調整（zhěng）的，可以自動（dòng）檢（jiǎn）測所帶的調節閥零點、滿度、摩擦係數、自動設置控製參數的閥門定位器。它的工作原理又和傳統的閥門定位器工作原理有所區別。一般來說，後者接受的是來至控製係統的4～20mA模擬信號（hào），然後通過驅動（dòng）力，使電動機產生一定的電磁力，這種電磁（cí）力會作用於主杠杆。閥門（mén）器上閥位的變化一般來說主要經過反饋杆、凸輪、副杠杆和反饋彈簧傳遞到要做出反應的主杠杆上。主杠杆上的平衡直接影（yǐng）響擋（dǎng）板噴嘴（zuǐ）機構，這一機構受它的影響，經過氣動放大（dà）器來控製氣動執行機構的進（jìn）氣與排氣這一一進一出的氣體（tǐ）反應。然後才終（zhōng）達到（dào）已經設定的（de）參數（shù），及設定點。簡單的來說，後者的主要工作原理主要是（shì）利用物理上的力平衡理論，來達到對於閥門的操控。

　　對前者，即智能閥門調節定位器來說。它的工（gōng）作原理顯然與科學技術的發展和市場需求相關。它的工作原理主要是通過電（diàn）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（chǎn）的特點。它（tā）接受的是（shì）來自於控製係統的4～20mA閥位設定信號，然後通過軟（ruǎn）件裝（zhuāng）置和計算機係統進行（háng）高精確度的A/D采樣轉換，得到一個設定值的變量數字元素。閥門位置的變化在經過了閥門位置所設置的反饋機構（gòu）的閥（fá）門（mén）位置的電信號後，也（yě）需（xū）要經過A/D采樣轉（zhuǎn）換，計（jì）算出設定值的變量數字元素和閥門（mén）位置移動所產生的變量數值。這兩個數（shù）值經過（guò）微處理器的處理，後匯（huì）集成一個關於閥門位置變動的信號。通（tōng）過電子（zǐ）和電氣二者的轉換，來達到氣動機構空氣狀態控製的目的。實（shí）際上這就是不（bú）同於力平（píng）衡原理（lǐ）的（de）數字平衡原理來（lái）對閥位進行位移控製。

　　實際上，整（zhěng）個智（zhì）能閥門（mén）定位（wèi）器是一（yī）個控製回路，它是由兩線（xiàn）和一個（gè）4～20mA信號來控製的（de）。基於HART協議的（de）雙向（xiàng）數字通信，是經過HART模件的送出然後接（jiē）收和4～20mA疊加覆蓋在一起的數字信息，可以實現跟（gēn）微處理器雙向交流的數字通信。首先，模擬量的4～20mA信號（hào）會傳送給（gěi）微處理器，在（zài）微處理器當中進行處理，與閥位處的傳感器返回來的反饋信息加以對比（bǐ）。微處理器經過科學的計算，根據（jù）二者的偏差數值和方向變化進行控製計算，這就是所謂的一級控製。然後向壓電閥發出相應（yīng）的電控指令。壓電閥根（gēn）據這一指令做（zuò）出開與合的（de）動作（zuò）。壓電閥同時會使氣動放大器的輸出反饋給內控製係統，再次與微處理器（qì）處理的信息進行比較（jiào），這是（shì）二級（jí）控製。通過兩（liǎng）級控製的輸出信號會傳遞給執行機構，執（zhí）行機構內空氣（qì）壓力的變化會指引閥門（mén）運動的行程。

二、智能閥門（mén）器（qì）的特點

　　調節閥作為控製裝置的關鍵附件。要求改善和提高機器執行的性能。整個儀表裝置的發展使能夠提高控製水平（píng）的地方。所以把人工智能運用到閥門控製當中，是（shì）必然要求（qiú）。智能閥門定位器能夠集（jí）通訊能力、電氣轉換於一體。通（tōng）訊協（xié）議能夠方便的獲取操作需要操作的處理信息。通訊協議的另外一個好處即為可以隨時隨地進行信號與數據庫的對比，用來診斷發生故障的原因（yīn）。與傳統的閥門定位（wèi）器來比較（jiào），智能閥門定位器有較（jiào）高的敏感度，能夠比較快速有效的捕捉（zhuō）到閥（fá）門位置移動（dòng）的變化，有（yǒu）比較穩定的可（kě）靠性。計算機設（shè）定的科學性參數比之傳統人工設定的參（cān）數值（zhí）同樣具有比較代表性的可（kě）選擇性。閥門控製容易出現的死區的問題，也能夠合（hé）理的處置死區狀態下閥門控製狀態。與常規的定位（wèi）器相比，通過比較精確（què）的位置檢測裝置和定位器內部的人工智能計算（suàn）機軟件，對於儀表本身和隨之相關調節閥動作有一定的診斷功（gōng）能。

　　由於在智（zhì）能閥門定位器中引入了微處（chù）理器的技術，實現了人工智能。得益（yì）於電（diàn）腦軟件的強烈支持，可以實現以下功能。第一，人工（gōng）智能能夠支持自動調節，自動調節意（yì）味著（zhe）可以實現儀表本（běn）身、機器本身、通訊處理器和電腦登一係列相關裝置的零點和控製進（jìn）程的自我矯正。第二，智能數字閥門定位器具有與現場總線係統配置的功能，可以通過設定地址（zhǐ）的參數來達到對地址的數字化控製（zhì）。第三（sān），智能閥門控製器由於實現了智能控製，所以可以實現大（dà）規模的兼容模擬（nǐ）量、基（jī）於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通訊方式和電腦查到所需檢測儀（yí）表的出廠信息和參數。第（dì）四（sì），由於利用的是電信號（hào）而（ér）不是力平衡的原（yuán）理來實現控製，大大（dà）提（tí）高了信號的可（kě）靠性和穩定性。能夠對控製時間的滯後性有迅速有效（xiào）的處理。

三、智能閥（fá）門控（kòng）製（zhì）器的運用

　　與傳統的利用力平衡原理的機械式定位器不同，它是電子科學、信息軟（ruǎn）件、機械物理、科學計算法、流體（tǐ）力學（xué）、現代通（tōng）訊等多門高端現（xiàn）代科學（xué）技術相結（jié）合（hé）的產（chǎn）品。中國自動化行業一直在追求引進和模仿（fǎng）國外先進的自動化技術，但是同時也一直強調自主創新能力。但是國內的工藝（yì）水平並不高，因為科（kē）學技術的門檻，國內（nèi）的自動（dòng）化行業機械式（shì）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（jiào）高的（de）智能閥（fá）門定位器的市場來說，少數比較優秀的國際品牌所占據。比（bǐ）如電子技術發達的西門子公司生（shēng）產的電氣（qì）智能閥門（mén）定位器一直被視為行業的頂尖水平。在（zài）不同的場合和（hé）環境運用不同的智能閥門定位器。智能閥門定位器可以分為單獨供電的（de）和不（bú）單獨供（gòng）電的兩（liǎng）種，因為定位器自帶一（yī）個24VDC和一個4—20mA的電流信號，以便實現自檢。但是有的電（diàn）位器就不需要提（tí）供供電即前者，隻需要後（hòu）者電（diàn）流信（xìn）號即可。在（zài）爆炸（zhà）性氣體的（de）使用環境下，以便精（jīng）確度的確認和安全，比較適合用電（diàn）氣智能閥（fá）門定位（wèi）器。

　　智能閥門定位器的發展方向是，儀表生產水平快速（sù）發展，各個（gè）廠（chǎng）家之間生產的各自的配套儀表出現一定的可以替代性。或（huò）者是出現類似於HART協議的新（xīn）的通訊協議（yì）。多種協議的出現和並存，或者是出現一種公用的統一標準的協議。

　　智能閥門定位器並不能完完全全消除調節閥偏離度中的死區，從某種意義上來說，死區並不可能完完全全（quán）的消除（chú），因為理論和實踐總是有差（chà）距的。更何況實踐和理論都存（cún）在死角（jiǎo），所（suǒ）以作為（wéi）衡量調節閥偏離度的主（zhǔ）要指標需（xū）要進一步的消除（chú）。利用電氣測（cè）量閥位的方法可以消除反饋杆自身存在的死區。係統一（yī）體化在定（dìng）位器（qì）中是另一（yī）一個智能閥門定位（wèi）器發展的方向，在（zài）定位器之中加入各種控製功能，不需（xū）要經過CPU的處理就可以（yǐ）達到直接（jiē）接受信號就可以達（dá）到係統控製的目的。在智能閥門定位器中加入遙感技術（shù），特別是在儀表之中安裝中運用，可以減少儀表中電線裸露的時間，減少安全隱患，提高可以應用的（de）範圍。

　　智能閥門定（dìng）位器性能比（bǐ）之傳統閥門定（dìng）位器比（bǐ）較穩（wěn）定，能夠實現軟件檢測，調整方便。並且基（jī）於HART協議可（kě）以實現總線（xiàn）裝（zhuāng）置的通訊功能。對於維（wéi）修的安全性能考慮，可以降低人工維修的費用和保障維修的安全性，維護（hù）量相當於零。從長遠發展來看（kàn），市場對於此類的智能閥門定（dìng）位器的需求量是巨大的，在工業生產中使用智能定位器是一種趨勢。加強智能定位器的（de）技術研究和設計，更有甚至（zhì），出現一種統一（yī）的通訊協議，實現各種閥門配套設置的統一，實現自動化控（kòng）製係統（tǒng）的綜合作用（yòng）。完善（shàn）診（zhěn）斷功能和診斷功能，在石油、化工、機械、鋼鐵（tiě）等基礎（chǔ）性工業生產中大量應用在裝置上，必定會創造更多（duō）的經濟效益。